Fluorowce


1.WYSTĘPOWANIE
Żaden z fluorowców nie występuje w stanie wolnym. Do najważniejszych związków spotykanych w przyrodzie należą: wśród związków fluoru CaF2 (fluoryt) i Na3AlF6 fluoroglinian sodu (kriolit), wśród związków chloru NaCl (sól kamienna) i KCl (sylwin). Brom i jod towarzyszą pokładą soli kamiennej w postaci NaBr, KBr, NaI, KI. Ponadto wody mórz i oceanów zawierają brom i jod w postaci jonów bromkowych Br- i jodkowych I-.

2.WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE
Wszystkie fluorowce są niemetalami. Fluor i chlor są w zwykłych warunkach żółto zielonymi gazami o charakterystycznej, ostrej woni; brom jest ciemnobrunarną lotną cieczą, a jod ciałem stałym o metalicznym połysku. Astat nie występuje w przyrodzie; jest pierwiastkiem promieniotwórczym o krótkim okresie półtrwania.

3. OTRZYMYWANIE
Jednym z najtrudniejszych do otrzymywania w stanie wolnym pierwiastków jest fluor. Znaczna elektroujemność fluoru czyni rozkład jego związków procesem wybitnie endoenergetycznym. Jedynie anodowe utlenienie fluorków prowadzi do wolnego fluoru. Elektroliza nie może być prowadzona w roztworze wodnym ze względu na reagowania fluoru z wodą. Zarówno w laboratoriach jak i w przemyśle fluor otrzymuje się na anodzie grafitowej w procesie elektrolizy stopionego wodorofluorku potasu KHF2 .

Wolny chlor otrzymuje się w laboratoriach z chlorków dwiema metodami : przez działaniem utleniaczem (najczęściej MnO2 lub KMnO4 w środowisku kwaśnym ) albo przez elektrolizę wodnego roztworu HCl, podczas której na anodzie zachodzi utlenianie jonów Cl-. Również na skalę przemysłową chlor otrzymuje się elektrolitycznie (z chlorku sodu). Reakcje otrzymywania chloru z kwasu solnego przebiegają według równań :
2KMnO4 +16HCl= 5Cl2 +2KCl +2MnCl2 +8H2O
czyli:
2MnO4- +10Cl- +16H+=5Cl2 +2Mn2+ +8H2O

MnO2 +4HCl= Cl2 +MnCl2 +2H2O
czyli:
MnO2 +2Cl- +4H+= Cl2 +Mn2+ +2H2O

Brom i jod otrzymuje się z bromków i jodków przez wypieranie aktywniejszym chlorowcem:

2Br- +Cl2=2Cl- +Br2
2I- +Br2= 2Br- +I2

4. ZASTOSOWANIE
Fluor w stanie ciekłym jest używany jako składnik ciekłych paliw rakietowych, w stanie gazowym ma zastosowanie w przemyśle jądrowym do otrzymywania sześciofluorku uranu UF6- substancji lotnej, w postaci której rozdziela się izotopy uranu. Od niedawna wykorzystuje się fluor do produkcji freonów - związków fluoroorganicznuch stosowanych w chłodnictwie i przemyśle kosmetycznym ( freony stanowią gaz nośny w rozpylaczach aerozolowych ). Chlor stosuje się do bielenia tkanin w przemyśle włókienniczym, jako środek dezynfekcyjny do odkażania wody w pływalniach. Ponadto chlor stanowi substrat do syntezy środków owadobójczych. W czasie pierwszej wojny światowej użyto chloru jako gazu bojowego .
Z bromu otrzymuje się różnorodne związki bromoorganiczne i materiały fotograficzne. Jod ma szerokie zastosowanie w lecznictwie ( jodyna i inne leki).

5.WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE
Fluorowce są grupą typowych, bardzo reaktywnych niemetali o dużej elektroujemności. Ich atomy mają siedem elektronów walencyjnych i- zgodnie z regułą helowca- każdy z nich stara się pozyskać jeden elektron, żeby mieć oktet. Atomy fluorowców( oznaczone dalej ogólnym symbolem X ) łatwo pobierają elektron i przechodzą w proste aniony:
X + e- = X- .

W miarę wzrostu liczby atomowej fluorowca zwiększa się liczba powłok elektronowych, maleje energia uwalniania przy pobieraniu elektronu, zmniejsza się więc elektroujemność i w konsekwencji reaktywność.
Jednoujemne jony fluorowców (F-, Cl-, Br- i I- ) mają konfigurację walencyjną helowca zamykającego okres, w którym znajduje się dany pierwiastek. Aniony te są składnikami wielu związków jonowych, powstających z fluorowca i metalu o małej elektroujemności. Jeżeli zbyt mała różnica elektroujemności między fluorowcem a drugim reagentem nie pozwala na utworzenie wiązania jonowego, to fluorowiec może uwspólnić elektrony i powstaje wiązanie kowalencyjne. Taką możliwość stwarza tez przyłączenie dwóch jednakowych atomów, dlatego wszystkie fluorowce tworzą cząsteczki dwuatomowe ( F2, Cl2, Br2, I2, ) z wiązaniem pojedynczym.
Wszystkie fluorowce są utleniaczami, a jednoujemne aniony X- reduktorami. Właściwości utleniające fluorowców ( X2 ) maleje w szeregu od fluoru do jodu, właściwości redukujące wzrastają od F- do I-.

6. STOPNIE UTLENIENIA
Fluor, najbardziej elektroujemny ze wszystkich pierwiastków, występuje zawsze na stopniu utlenienia -I. Pozostałe fluorowce mogą występować na różnych stopniach utlenienia w przedziale od -I do +VII, a głównie: -I, +II, +III, +V i +VII. Na dodatnich stopniach utlenienia występują one w tlenkach, kwasach tlenowych i w solach.

7. REAKCJE


8. NAJWAŻNIEJSZE ZWIĄZKI
Do najważniejszych związków fluorowców należy przede wszystkim chlorek sodu, NaCl, oraz chlorowodór.
HCl- chlorowodór, bezbarwny gaz o ostrej, duszącej woni, cięższy od powietrza, niepalny, dymiący w wilgotnym powietrzu, bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie ( proces rozpuszczania jest egzotermiczny ). Wodny roztwór chlorowodoru to kwas chlorowodorowy, zwany solnym. Maksymalne stężenie roztworu jest ograniczone rozpuszczalnością chlorowodoru w wodzie i nie przekracza 40%. Roztwór o takim lub zbliżonym stężeniu jest nazywany stężonym kwasem solnym. Jest to ciecz bezbarwna, dymiąca, o duszącym zapachu chlorowodoru. Kwas solny ma właściwości żrące. Jest stosowany w wielu procesach chemicznych, m.in. do czyszczenia powierzchni metali, ponieważ dobrze roztwarza rdzę.
Chlorowodór otrzymuje się bezpośrednio z pierwiastków, spalając chlor w atmosferze wodoru:
H2(g) +Cl2(g) = 2 HCl(g)
lub z chlorku sodu i kwasu siarkowego:
2 NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCl .
NaCl- chlorek sodu ( sól kuchenna ), biała substancja krystaliczna, rozpuszczalna w wodzie. Stosowana w gospodarstwie domowym i przemyśle spożywczym jako przyprawa i środek konserwujący. W zimie chlorkiem sodu posypuje się jezdnie w celu obniżenia temperatury krzepnięcia wody. W przemyśle chemicznym chlorek sodu jest surowcem do otrzymywania wodorotlenku sodu i chloru.