Галогеноводоро́ды — общее название соединений, образованных из водорода и галогенов (элементов подгруппы фтора):
Плавиковая кислота — водный раствор фтороводорода Соляная кислота — водный раствор хлороводорода Бромоводородная кислота — водный раствор бромоводорода Иодоводородная кислота — водный раствор иодоводорода Астатоводородная кислота — водный раствор астатоводорода
Все галогеноводороды — бесцветные ядовитые газы с резким запахом, хорошо растворимые в воде. На воздухе их концентрированные растворы дымят вследствие выделения галогеноводородов.
Сокращённо галогеноводороды обозначают НГ, а в источниках на языках, использующих латинский алфавит, — HHal.
СоединениеФормула Модель Молярная масса Длина связиd(H−X)/pm (газ) Дипольный момент μ/D ΔG°f tплав°C tкип°C Фтороводород HF 20 91,7 1,86 −270,7 −83,4 19,5 Хлороводород HCl 36,5 127,4 1,11 −92,3 −114,2 −85,1 Бромоводород HBr 81 141,4 0,79 −36,3 −86,9 −66,8 Иодоводород HI 128 160,9 0,38 26,57 −50,8 −35,4 Астатоводород HAt 211 172,0 -0,06 −26,5 −20,0
В ряду HCl — HBr — HI в соответствии с увеличением ковалентности связи уменьшается дипольный момент молекулы: соответственно 0,33 , 0,26 и 0,19 Кл·м. В жидкой и газовой фазах молекулы HCl, HBr, HI, в отличие от HF, не ассоциированы. Прочность связи в ряду HCl — HBr — HI значительно уменьшается, поскольку уменьшается степень перекрывания взаимодействующих электронных облаков. Также уменьшается и их устойчивость к нагреванию.
В ряду HCl — HBr — HI закономерно изменяются температуры плавления и кипения, но при переходе к HF они резко возрастают. Это объясняется ассоциацией молекул фтороводорода в результате образования водородных связей.
Химические свойства Галогеноводороды хлора, брома, йода при обычных условиях — газы. Хорошо растворимы в воде, при растворении протекают следующие процессы:
Процесс растворения сильно экзотермичен. С водой HCl, HBr и HI образуют азеотропные смеси, которые содержат соответственно 20,24; 48; 57 % НГ.
Галогены в галогеноводородах имеют степень окисления −1. Могут выступать в качестве восстановителей, причём восстановительная способность в ряду HCl — HBr — HI увеличивается:
Иодоводород является сильным восстановителем и используется как восстановитель во многих органических синтезах. При стоянии раствор HI вследствие постепенного окисления HI кислородом воздуха и выделения иода постепенно принимает бурую окраску:
Аналогичный процесс протекает и в водном растворе HBr, но намного медленнее.
Растворы галогенов — сильные кислоты, в которых ион H+ выступает в качестве окислителя. Сила кислот увеличивается по мере увеличения номера периода. Галогеноводородные кислоты реагируют с металлами, потенциал которых < 0, но так как ионы I− (в меньшей степени Br−) хорошие комплексообразователи, HI может реагировать даже с серебром (E0 = +0,8 В).
Фтороводород легко образует полимеры типа (HF)n
Методы получения Вытеснение из солей сильными кислотами:
Хлор, бром, иод непосредственно взаимодействуют с водородом, образуя галогеноводороды:
Хлор реагирует с водородом бурно, со взрывом, но реакцию необходимо инициировать (путём нагревания или освещения), что связано с её цепным механизмом.
Взаимодействие водорода с бромом и иодом также включает цепные процессы, но реакция с бромом протекает медленно, а с иодом идёт лишь при нагревании и не доходит до конца, поскольку в системе устанавливается равновесие. Этой закономерности соответствует и изменение ΔH°f.
Литература Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001 Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. «Общая и неорганическая химия» М.: Химия 1994