Halogény tvoria 17. skupinu (predtým VII. A skupina) periodickej tabuľky prvkov. Názov „halogény" pochádza z gréčtiny (hals – soľ, gennaó – tvorím) a znamená „solitvorné“, čo výstižne popisuje ich charakteristickú schopnosť ľahko reagovať s kovmi za vzniku solí. Do tejto skupiny patria prvky: fluór (F), chlór (Cl), bróm (Br), jód (I), rádioaktívny astát (At) a superťažký, umelo pripravený prvok tenés (Ts).
Všetky halogény majú vo svojej valenčnej vrstve 7 elektrónov, ich všeobecná elektrónová konfigurácia je ns² np⁵. Chýba im teda len 1 elektrón na dosiahnutie stabilnej konfigurácie najbližšieho vzácneho plynu (oktetu). Túto stabilnú konfiguráciu môžu dosiahnuť prijatím jedného elektrónu za vzniku halogenidového aniónu X⁻ (najmä v zlúčeninách s kovmi) alebo vytvorením jednej kovalentnej väzby. Táto snaha doplniť valenčnú vrstvu je dôvodom ich vysokej reaktivity – patria medzi najreaktívnejšie nekovové prvky. V dôsledku vysokej reaktivity sa v prírode nevyskytujú v elementárnej forme, ale len vo forme zlúčenín.
V kovalentných zlúčeninách je fluór vždy jednoväzbový. Atómy ostatných halogénov (Cl, Br, I, At) môžu byť aj viacväzbové (až sedemväzbové), pretože na tvorbu väzieb môžu okrem s- a p-orbitálov využiť aj svoje neobsadené (vakantné) d-orbitály.
Fyzikálne vlastnosti halogénov link
Fyzikálne vlastnosti halogénov sa v skupine menia plynulo:
- Skupenstvo za normálnych podmienok:
- Fluór (F₂): Svetložltý plyn
- Chlór (Cl₂): Žltozelený plyn
- Bróm (Br₂): Tmavočervená kvapalina (jediný kvapalný nekov za normálnych podmienok)
- Jód (I₂): Tmavošedá pevná látka s kovovým leskom
- Teplota topenia a varu: Postupne narastajú smerom nadol v skupine v dôsledku silnejších van der Waalsových síl medzi väčšími molekulami.
- Farba: Intenzita sfarbenia sa prehlbuje smerom nadol (od svetložltej F₂ po tmavošedú I₂), čo súvisí s posunom absorpcie viditeľného svetla k dlhším vlnovým dĺžkam.
- Zápach: Plynný chlór a pary brómu a jódu majú ostrý, dráždivý zápach.
- Rozpustnosť: Halogény sú len málo rozpustné vo vode (fluór s ňou prudko reaguje, chlór a bróm čiastočne disproporcionujú). Dobre sa rozpúšťajú v nepolárnych organických rozpúšťadlách (napr. tetrachlórmetán CCl₄, sírouhlík CS₂). Jód sa dobre rozpúšťa vo vodnom roztoku jodidu draselného za vzniku komplexného trijodidového aniónu I₃⁻.
- Sublimácia jódu: Pevný jód pri zahrievaní za atmosférického tlaku ľahko sublimuje (prechádza priamo z pevného do plynného skupenstva) za vzniku charakteristických fialových pár.
Chemické vlastnosti halogénov link
Kľúčové chemické vlastnosti halogénov sú:
- Vysoká elektronegativita: Schopnosť priťahovať väzbové elektróny. Elektronegativita klesá smerom nadol v skupine (F > Cl > Br > I). Fluór je prvkom s najvyššou elektronegativitou v celej periodickej tabuľke.
- Silné oxidačné vlastnosti: Ochotne prijímajú jeden elektrón (redukujú sa), čím oxidujú iné látky. Vytvárajú stabilné jednoatómové anióny s nábojom -1 (halogenidy: F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻). Oxidačná schopnosť klesá v poradí F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂. Reaktívnejší halogén dokáže vytesniť menej reaktívny halogén z jeho soli (napr. Cl₂ vytesní Br⁻ z roztoku KBr).
- Tvorba dvojatómových molekúl: V elementárnom stave existujú ako dvojatómové molekuly (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) spojené jednoduchou kovalentnou väzbou.
- Reaktivita: Reaktivita halogénov klesá smerom nadol v skupine (F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂). Fluór je extrémne reaktívny (reaguje takmer so všetkými prvkami, aj so vzácnymi plynmi Xe, Kr, Rn), čo je spôsobené jednak jeho vysokou elektronegativitou, ale aj relatívne nízkou energiou väzby F-F (v dôsledku odpudzovania voľných elektrónových párov na malých atómoch fluóru). Jód reaguje najpomalšie.
- Oxidačné čísla: Fluór má v zlúčeninách vždy oxidačné číslo -I. Ostatné halogény majú najčastejšie -I (v halogenidoch), ale v zlúčeninách s elektronegatívnejšími prvkami (kyslík, fluór, iné halogény) môžu mať aj kladné oxidačné čísla: +I, +III, +V, +VII.
Získavanie halogénov link
Výroba halogénov spočíva v oxidácii halogenidových aniónov (X⁻ → X₂) z ich prírodných zdrojov.
- Fluór (F₂): Vyrába sa elektrolýzou roztavenej zmesi fluoridu draselného (KF) a fluorovodíka (HF). Proces je technicky náročný kvôli extrémnej reaktivite a korozívnym účinkom fluóru.
- Chlór (Cl₂): Priemyselne sa vyrába vo veľkom rozsahu elektrolýzou vodného roztoku chloridu sodného (soľanky).
\( \ce{2NaCl(aq) + 2H2O(l) ->[\text{elektrolýza}] 2NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g)} \)
Chlór vzniká na anóde, vodík na katóde a v roztoku zostáva hydroxid sodný.
- Bróm (Br₂): Získava sa z morskej vody alebo soľaniek oxidáciou bromidových iónov chlórom (ktorý je reaktívnejší).
\( \ce{2Br-(aq) + Cl2(g) -> Br2(l) + 2Cl-(aq)} \)
Vzniknutý bróm sa potom oddestiluje.
- Jód (I₂): Získava sa buď z morských rias (ich spálením a lúhovaním popola), alebo častejšie z jodičnanov (napr. NaIO₃) prítomných v čílskom liadku ich redukciou (napr. hydrogénsiričitanom), alebo oxidáciou jodidov (napr. z minerálnych vôd) pomocou chlóru.
\( \ce{2NaIO3(aq) + 5NaHSO3(aq) -> I2(s) + 3NaHSO4(aq) + 2Na2SO4(aq) + H2O(l)} \)
\( \ce{2I-(aq) + Cl2(g) -> I2(s) + 2Cl-(aq)} \)
Všeobecné využitie link
Halogény a ich zlúčeniny majú mimoriadne široké uplatnenie:
- Dezinfekcia: Chlór a jeho zlúčeniny (chlórnan sodný - Savo) sa používajú na dezinfekciu pitnej vody, bazénov a ako bielidlá. Jód (jódová tinktúra) sa používa na dezinfekciu rán.
- Plasty: Chlór je kľúčový pri výrobe PVC (polyvinylchlorid). Fluór je súčasťou teflónu (polytetrafluóretylén).
- Farmaceutický priemysel: Mnohé liečivá obsahujú halogény (napr. fluór v antidepresívach, jód v kontrastných látkach).
- Poľnohospodárstvo: Niektoré zlúčeniny chlóru a brómu sa používajú ako pesticídy (ich použitie je však často regulované).
- Chladivá a hnacie plyny: V minulosti sa široko používali freóny (chlórfluórované uhľovodíky, CFC), dnes sú nahradzované kvôli negatívnemu vplyvu na ozónovú vrstvu.
- Soli: Halogenidy kovov (NaCl, KCl) sú esenciálne pre život a priemysel.
- Osvetlenie: Halogénové žiarovky obsahujú malé množstvo halogénu (Br alebo I).
- Fotografia: Halogenidy striebra (AgCl, AgBr, AgI) sú základom klasickej čiernobielej fotografie.
Biologický význam a toxicita link
Niektoré halogény sú biogénne prvky:
- Chlór (ako Cl⁻): Dôležitý pre osmotickú rovnováhu, nervovú činnosť a tvorbu žalúdočnej kyseliny (HCl).
- Jód: Nevyhnutný pre syntézu hormónov štítnej žľazy (tyroxín, trijódtyronín), ktoré regulujú metabolizmus. Jeho nedostatok spôsobuje strumu a vývojové poruchy. Preto sa jodiduje kuchynská soľ.
- Fluór (ako F⁻): V malých množstvách posilňuje zubnú sklovinu a kosti (prevencia zubného kazu). Vo vyšších dávkach je však toxický (fluoróza).
Elementárne halogény (najmä F₂, Cl₂, Br₂) sú veľmi toxické, leptavé a dráždia dýchacie cesty. Mnohé organické zlúčeniny halogénov (napr. freóny, PCB, dioxíny) sú perzistentné v životnom prostredí a môžu byť škodlivé. Aj niektoré anorganické zlúčeniny (napr. fluoridy vo vyšších koncentráciách) sú toxické.
Typy zlúčenín halogénov link
Halogény tvoria širokú škálu anorganických aj organických zlúčenín. Z tých anorganických sú to niektoré veľmi významné, no aj menej známe zlúčeniny:
Halogenovodíky a halogenovodíkové kyseliny link
Všetky halogény reagujú s vodíkom za vzniku halogenovodíkov (HX): HF, HCl, HBr, HI (HAt je veľmi nestabilný). Sú to bezfarebné, ostro zapáchajúce plyny, ktoré sa veľmi dobre rozpúšťajú vo vode za vzniku halogenovodíkových kyselín. Reaktivita s vodíkom klesá od fluóru (explozívna reakcia aj v tme) po jód (reakcia za vyššej teploty, vedie k rovnováhe).
\( \ce{H2(g) + X2(g) -> 2HX(g)} \quad (X = F, Cl, Br, I) \)
Sila týchto kyselín výrazne rastie smerom nadol v skupine: HF (slabá) < HCl (silná) < HBr (silná) < HI (veľmi silná). Tento trend súvisí s klesajúcou energiou väzby H-X a rastúcim polomerom aniónu X⁻. Výnimkou je HF, kde silná väzba H-F a vodíkové mostíky spôsobujú jeho slabú kyslosť.
Sú to dôležité priemyselné chemikálie a laboratórne činidlá. Roztok HF leptá sklo. HCl, HBr a HI sú silné kyseliny bežne používané v syntéze a analýze.
Halogenidy link
Sú to binárne zlúčeniny halogénov s menej elektronegatívnymi prvkami. Podľa typu väzby ich možno rozdeliť:
Iónové halogenidy link
Iónové halogenidy vznikajú typicky reakciou halogénov s alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín (napr. NaCl, KBr, CaF₂, MgCl₂). Sú to zvyčajne pevné kryštalické látky s vysokými teplotami topenia, často dobre rozpustné vo vode (okrem niektorých fluoridov a halogenidov Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺). V roztoku alebo tavenine vedú elektrický prúd.
Kovalentné halogenidy link
Kovalentné halogenidy vznikajú reakciou halogénov s nekovmi alebo s kovmi s vyššou elektronegativitou a oxidačným číslom (napr. PCl₃, PCl₅, SF₆, TiCl₄, AlCl₃ v plynnej fáze). Môžu byť plynné, kvapalné alebo pevné látky s relatívne nízkymi teplotami topenia a varu. Ich rozpustnosť vo vode je rôzna, mnohé s vodou reagujú (hydrolyzujú).
Halogénoxokyseliny (Oxokyseliny halogénov) link
Halogénoxokyseliny sú kyseliny obsahujúce halogén, kyslík a vodík. Okrem fluóru (ktorý tvorí len veľmi nestabilnú HOF) ich tvoria chlór, bróm a jód, pričom halogén môže mať kladné oxidačné číslo (+1, +3, +5, +7):
- +1 (kyseliny ...-né): HClO (chlórna), HBrO (brómna), HIO (jódna). Sú to slabé, nestabilné kyseliny so silnými oxidačnými účinkami.
- +3 (kyseliny ...-ité): HClO₂ (chloritá), HBrO₂ (bromitá), HIO₂ (joditá - neznáma). Nestabilné kyseliny.
- +5 (kyseliny ...-ičné): HClO₃ (chlorečná), HBrO₃ (brómičná), HIO₃ (jódičná). Silnejšie a stabilnejšie kyseliny, stále silné oxidovadlá. Kyselina jódičná (HIO₃) je stabilná pevná látka.
- +7 (kyseliny ...-isté): HClO₄ (chloristá), HBrO₄ (bromistá), HIO₄ (jodistá - presnejšie H₅IO₆, kys. pentahydrogenjodistá). Veľmi silné kyseliny. Kyselina chloristá patrí medzi najsilnejšie známe kyseliny. Oxidačné vlastnosti klesajú (HClO₄ je slabšie oxidovadlo ako HClO₃).
Trendy vlastností:
- Pre daný halogén sila kyseliny rastie s počtom atómov kyslíka (rastúcim oxidačným číslom halogénu): HClO < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄.
- Pre rovnaký oxidačný stav stabilita kyseliny rastie s rastúcim oxidačným číslom.
- Pre rovnaký typ kyseliny (napr. HXO) sila kyseliny klesá smerom nadol v skupine: HClO > HBrO > HIO.
Soli halogénoxokyselín link
Soli halogénoxokyselín sú často stabilnejšie ako samotné kyseliny a majú široké využitie.
- Chlórnany (napr. NaClO, Ca(ClO)₂) – bielenie, dezinfekcia.
- Chloritany (napr. NaClO₂) – bielenie textilu, papiera.
- Chlorečnany (napr. KClO₃, NaClO₃) – oxidovadlá, pyrotechnika, herbicídy.
- Chloristany (napr. KClO₄, NH₄ClO₄) – silné oxidovadlá, pyrotechnika, raketové palivá.
- Jodičnany (napr. KIO₃) – analytická chémia (jodometria), jodidácia soli.
Interhalogénové zlúčeniny link
Interhalogénové zlúčeniny sú binárne zlúčeniny tvorené dvomi rôznymi halogénmi. Všeobecný vzorec je \( XY_n \), kde \( X \) je menej elektronegatívny (väčší) halogén a \( Y \) je viac elektronegatívny (menší) halogén, pričom \( n \) môže byť 1, 3, 5 alebo 7 (napr. ClF, ICl, ClF₃, BrF₅, IF₇). Pripravujú sa priamou reakciou halogénov. Sú veľmi reaktívne, často reaktívnejšie ako samotné halogény, a pôsobia ako silné oxidačné a halogenačné činidlá. Prudko reagujú s vodou.
Polyhalogenidové zlúčeniny link
Polyhalogenidové zlúčeniny obsahujú anióny tvorené viac ako dvoma atómami halogénov. Najznámejší je trijodidový anión (I₃⁻), ktorý vzniká rozpustením jódu vo vodnom roztoku jodidu draselného (KI). Existujú aj ďalšie, napr. Br₃⁻, ICl₂⁻. Používajú sa v analytickej chémii (jodometria - roztok I₂ v KI, známy ako Lugolov roztok).
\( \ce{I-(aq) + I2(aq) <=> I3-(aq)} \)
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
18.9984 u
Atómový polomer
50 pm
Hustota
1.696 kg/m³
Elektronegativita
3.98
Ionizačná energia
1681.0 kJ/mol
Elektrónová afinita
328.165 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Názov navrhol André-Marie Ampère (1812), ale prvok ako taký objavil a izoloval až Henri Moissan v roku 1886.
- Za normálnych podmienok je to svetložltý plyn (F₂) s dráždivým zápachom, najľahší halogén.
- Je prvkom s najvyššou elektronegativitou (3,98 Pauling) a patrí medzi prvky s najmenším atómovým polomerom (50 pm).
- Má jednu z najnižších teplôt topenia (-219,67 °C) a varu (-188,12 °C).
- Je najreaktívnejším zo všetkých chemických prvkov; reaguje explozívne alebo veľmi prudko s väčšinou látok, vrátane vody a vodíka (aj v tme a chlade).
- V prírode sa vyskytuje výlučne vo forme zlúčenín, hlavne v mineráloch ako fluorit (CaF₂), kryolit (Na₃AlF₆) a fluorapatit.
- Jeho výroba je náročná, zvyčajne elektrolýzou roztavenej zmesi fluoridu draselného (KF) a fluorovodíka (HF).
- V zlúčeninách má výhradne oxidačné číslo -I (fluoridy).
- Používa sa pri výrobe fluóropolymérov (napr. Teflón), fluoridu uránového (UF₆) na obohacovanie uránu pre jadrové elektrárne.
- Zlúčeniny fluóru sa využívajú na fluoridáciu pitnej vody a v zubných pastách na prevenciu zubného kazu; v minulosti sa používali aj ako chladivá (freóny).
Minerály a zlúčeniny fluóru link
Hlavným zdrojom je minerál fluorit (CaF₂), dôležitý je aj kryolit (Na₃AlF₆) a fluorapatit (Ca₅(PO₄)₃F).
Kľúčovou anorganickou zlúčeninou je fluorovodík (HF). Jeho vodný roztok, kyselina fluorovodíková, je síce slabá kyselina (kvôli silnej väzbe H-F a vodíkovým mostíkom), ale je známa svojou schopnosťou leptať sklo.
Z anorganických solí sú bežné fluoridy, napríklad fluorid sodný (NaF), používaný v zubných pastách a na fluoridáciu vody. Fluór reaguje aj so vzácnymi plynmi za vzniku fluoridov xenónu (napr. XeF₂, XeF₄, XeF₆).
Fluorovodík link
Fluorovodík (HF) je bezfarebný plyn alebo kvapalina, ktorý vzniká priamou reakciou vodíka s fluórom. Je to jediný halogénovodík, ktorý pri bežných podmienkach kondenzuje na kvapalinu. Pripravuje sa reakciou fluoritu s kyselinou sírovou:
\( \ce{CaF2(s) + H2SO4(\text{konc.}) ->[\text{t}] CaSO4(s) + 2HF(g)} \)
Vodný roztok fluorovodíka, kyselina fluorovodíková dokáže leptať sklo (reaguje s SiO₂):
\( \ce{SiO2(s) + 4HF(aq) -> SiF4(g) + 2H2O(l)} \)
Používa sa ďalej v chemickom priemysle na výrobu organických fluorovaných zlúčenín a pri rafinácii kovov.
Fluoridy kyslíka link
Fluór tvorí s kyslíkom zlúčeniny, kde má kyslík kladné oxidačné číslo. Najznámejší je fluorid kyslíka (OF₂), jedovatý plyn so silnými oxidačnými vlastnosťami. Vzniká reakciou fluóru s roztokom NaOH.
\( \ce{2F2(g) + 2NaOH(aq) -> OF2(g) + 2NaF(aq) + H2O(l)} \)
Objav: Humphry Davy (1810)
Izolácia: Carl Wilhelm Scheele (1774)
T. topenia
-101.6 °C
T. varu
-34.04 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
35.45 u
Atómový polomer
100 pm
Hustota
3.214 kg/m³
Elektronegativita
3.16
Ionizačná energia
1251.2 kJ/mol
Elektrónová afinita
348.575 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Prvýkrát ho izoloval Carl Wilhelm Scheele (1774), ale ako prvok ho definitívne identifikoval a pomenoval až Humphry Davy (1810).
- Za normálnych podmienok je to žltozelený, štipľavo zapáchajúci, toxický plyn (Cl₂), výrazne ťažší ako vzduch.
- Patrí medzi halogény.
- Má nízku teplotu topenia (-101,55 °C) a varu (-34,04 °C).
- Vyznačuje sa veľmi vysokou elektronegativitou (3,16 Pauling), patrí k najelektronegatívnejším prvkom.
- Má najvyššiu elektrónovú afinitu (348,6 kJ/mol) spomedzi všetkých prvkov.
- Je veľmi reaktívny, priamo reaguje s väčšinou prvkov a mnohými zlúčeninami.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín; je najrozšírenejším halogénom, hlavne ako chlorid sodný (NaCl) (kamenná soľ, morská voda), v mineráloch sylvín (KCl) a karnalit (KCl·MgCl₂·6H₂O).
- Priemyselne sa vyrába elektrolýzou vodného roztoku NaCl (soľanky).
- Bežné oxidačné čísla: -I (chloridy), +I (chlórnany), +III (chloritany), +V (chlorečnany), +VII (chloristany).
- Má široké využitie: dezinfekcia vody (pitná voda, bazény), bielenie textílií a papiera.
- Používa sa pri výrobe plastu PVC (polyvinylchlorid), mnohých rozpúšťadiel, kyseliny chlorovodíkovej (HCl) a iných chemikálií.
Minerály a zlúčeniny chlóru link
Hlavným zdrojom chlóru v prírode je chlorid sodný (NaCl) (minerál halit) a sylvín (KCl).
Kľúčovou anorganickou zlúčeninou je aj chlorovodík (HCl) a jeho vodný roztok, kyselina chlorovodíková. Kyselina chlorovodíková je silná kyselina bez oxidačných účinkov, reaguje s neušľachtilými kovmi, oxidmi, hydroxidmi, uhličitanmi za vzniku chloridov.
Chlór tvorí aj zlúčeniny s kyslíkom.
Chlorovodík link
Chlorovodík (HCl) je bezfarebný plyn, ktorý sa pripravuje napríklad priamou syntézou vodíka a chlóru, najmä za prítomnosti UV žiarenia alebo pri vyššej teplote:
\( \ce{H2(g) + Cl2(g) ->[\Delta] 2HCl(g)} \)
Alternatívne sa môže pripraviť reakciou NaCl s koncentrovanou H₂SO₄:
\( \ce{NaCl(s) + H2SO4(\text{konc.}) ->[\text{t}] NaHSO4(s) + HCl(g)} \)
Chlorovodík je dobre rozpustný vo vode, kde tvorí kyselinu chlorovodíkovú. Kyselina chlorovodíková je silná kyselina bez oxidačných účinkov, reaguje s neušľachtilými kovmi, oxidmi, hydroxidmi, uhličitanmi za vzniku chloridov.
Kyselina chlorovodíková sa využíva v potravinárstve (E507), pri čistení kovov, v chemickom a farmaceutickom priemysle a v laboratóriách. Plyn samotný je dráždivý a korozívny.
Oxidy chlóru link
Chlór tvorí viacero oxidov, napríklad oxid chlórny (Cl₂O) (žltohnedý plyn, anhydrid kyseliny chlórnej), oxid chloričitý (ClO₂) (žltozelený plyn, používaný na bielenie) a oxid chloristý (Cl₂O₇) (bezfarebná kvapalina, anhydrid kyseliny chloristej). Sú to nestabilné a často explozívne zlúčeniny so silnými oxidačnými vlastnosťami.
Kyselina chlórna a chlórnany link
Kyselina chlórna (HClO) vzniká pri rozpúšťaní chlóru vo vode:
\( \ce{Cl2(g) + H2O(l) <=> HCl(aq) + HClO(aq)} \)
Je to slabá, nestabilná kyselina so silnými oxidačnými a bieliacimi účinkami. Jej soli, chlórnany (napr. chlórnan sodný, NaClO - aktívna zložka Sava), sa pripravujú reakciou chlóru so studenými roztokmi hydroxidov a používajú sa ako dezinfekčné prostriedky a bielidlá.
\( \ce{Cl2(g) + 2NaOH(aq, \text{studený}) -> NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)} \)
Kyselina chlorečná a chlorečnany link
Kyselina chlorečná (HClO₃) je silnejšia a stabilnejšia ako HClO, existuje len vo vodnom roztoku. Má silné oxidačné účinky. Jej soli, chlorečnany (napr. KClO₃), vznikajú zavádzaním chlóru do horúcich roztokov hydroxidov (disproporcionáciou vzniknutého chlórnanu) alebo elektrolýzou horúcich roztokov chloridov.
\( \ce{3Cl2(g) + 6KOH(aq, \text{horúci}) -> KClO3(aq) + 5KCl(aq) + 3H2O(l)} \)
Chlorečnany sú silné oxidovadlá, najmä v tuhej forme. Používajú sa v pyrotechnike (zápalky, výbušniny) a ako herbicídy. Sú toxické.
Kyselina chloristá a chloristany link
Kyselina chloristá (HClO₄) je jedna z najsilnejších známych kyselín. Možno ju získať aj bezvodú (olejovitá kvapalina). Na rozdiel od ostatných oxokyselín chlóru má relatívne slabé oxidačné účinky (v zriedenom roztoku). Jej soli, chloristany (napr. KClO₄, NH₄ClO₄), sa pripravujú termickým rozkladom chlorečnanov alebo elektrolytickou oxidáciou chlorečnanov. Sú stabilnejšie ako chlorečnany, ale pri zahriatí sú tiež silnými oxidovadlami. Používajú sa v pyrotechnike a ako zložky raketových palív.
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
79.904 u
Atómový polomer
115 pm
Hustota
3120 kg/m³
Elektronegativita
2.96
Ionizačná energia
1139.9 kJ/mol
Elektrónová afinita
324.537 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Nezávisle ho objavili a izolovali Carl Jacob Löwig (1825) a Antoine-Jérôme Balard (1826).
- Za normálnych podmienok je to tmavočervená, prchavá, toxická kvapalina (Br₂) s nepríjemným, dráždivým zápachom.
- Je jediným nekovovým prvkom, ktorý je za normálnych podmienok kvapalný (okrem ortuti, ktorá je kov).
- Patrí medzi halogény.
- Je menej reaktívny ako chlór, ale reaktívnejší ako jód.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, hlavne ako bromidy rozpustené v morskej vode a soľných jazerách.
- Získava sa oxidáciou bromidov z morskej vody alebo soľaniek pomocou plynného chlóru.
- V zlúčeninách má najčastejšie oxidačné čísla -I (bromidy), +I (bromnany), +III (bromitany), +V (bromičnany).
- Elementárny bróm a jeho pary sú toxické a spôsobujú poleptanie pokožky a slizníc.
- Využíva sa pri výrobe spomaľovačov horenia (brómované spomaľovače horenia), organických zlúčenín, farbív.
- Historicky sa jeho zlúčeniny (napr. bromid strieborný AgBr) používali vo fotografických materiáloch; niektoré zlúčeniny majú využitie v medicíne alebo ako pesticídy.
Významné zlúčeniny brómu link
V prírode sa bróm vyskytuje výlučne vo forme bromidov, najmä rozpustených v morskej vode a soľankách. Významnou anorganickou zlúčeninou je bromovodík (HBr) a jeho vodný roztok, silná kyselina bromovodíková.
Z anorganických solí je bežný napríklad bromid draselný (KBr) (použitie v IR spektroskopii, v minulosti sedatívum) a bromid strieborný (AgBr).
Bromovodík link
Bromovodík (HBr) je bezfarebný, ostro zapáchajúci plyn, ktorý vzniká zlučovaním vodíka s brómom pri zvýšenej teplote:
\( \ce{H2(g) + Br2(g) ->[\Delta] 2HBr(g)} \)
Alternatívne sa pripravuje napr. hydrolýzou PBr₃.
\( \ce{PBr3(l) + 3H2O(l) -> H3PO3(aq) + 3HBr(g)} \)
HBr sa používa najmä v organickej chémii, napríklad pri adíciách na dvojité väzby alebo pri príprave bromidových solí. Je silne korozívny a na vzduchu vytvára dym v dôsledku oxidácie kyslíkom za vzniku brómu a vody:
\( \ce{4HBr + O2 -> 2Br2 + 2H2O} \)
Vznikajúci bróm (Br₂) je tmavočervená kvapalina, ktorá sa vyparuje a spolu s vodnou parou tvorí hnedastý dym.
Bromovodík vo vode tvorí silnú kyselinu – kyselinu bromovodíkovú.
Oxokyseliny brómu a ich soli link
Bróm tvorí oxokyseliny a soli podobné chlóru, sú však zvyčajne menej stabilné. Kyselina brómna (HBrO) a bromnany (BrO⁻) sú nestabilné a silné oxidovadlá. Kyselina brómičná (HBrO₃) a bromičnany (BrO₃⁻, napr. KBrO₃) sú stabilnejšie, silné oxidovadlá, používajú sa v analytickej chémii. Kyselina bromistá (HBrO₄) a bromistany (BrO₄⁻) boli pripravené len neskôr a sú veľmi silnými oxidovadlami.
Objav: Joseph Louis Gay-Lussac a Humphry Davy (1811)
Izolácia: Bernard Courtois (1811)
T. topenia
113.70 °C
T. varu
184.3 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
126.904 u
Atómový polomer
140 pm
Hustota
4940 kg/m³
Elektronegativita
2.66
Ionizačná energia
1008.4 kJ/mol
Elektrónová afinita
295.153 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Prvýkrát ho izoloval Bernard Courtois (1811); ako nový prvok ho potvrdili Joseph Louis Gay-Lussac a Humphry Davy.
- Za normálnych podmienok je to tmavošedá pevná látka (I₂) s kovovým leskom, ktorá ľahko sublimuje za vzniku charakteristických fialových pár s dráždivým zápachom.
- Patrí medzi halogény; je najmenej reaktívny zo stabilných halogénov, ale stále pomerne reaktívny.
- Vo vode je málo rozpustný, lepšie sa rozpúšťa v roztokoch jodidov (tvorba I₃⁻ iónov) alebo v organických rozpúšťadlách (napr. etanol – jódová tinktúra, benzén).
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, najmä ako jodidy a jodičnany (napr. v čílskom liadku), a v morských organizmoch (riasach).
- Získava sa oxidáciou jodidov z morských rias alebo soľaniek, prípadne redukciou jodičnanov.
- Bežné oxidačné čísla: -I (jodidy), +I (jódnany), +V (jodičnany), +VII (jodistany).
- Je esenciálnym biogénnym prvkom pre človeka a živočíchy, nevyhnutný pre syntézu hormónov štítnej žľazy (tyroxín T₄, trijódtyronín T₃).
- Nedostatok jódu v potrave spôsobuje strumu (zväčšenie štítnej žľazy) a u detí môže viesť k kretenizmu (porucha telesného a duševného vývoja).
- Používa sa ako dezinfekčný prostriedok (napr. jódová tinktúra, jódovaný povidón), na jodidáciu kuchynskej soli (prevencia nedostatku jódu).
- Ďalej sa využíva ako katalyzátor v chemických reakciách, vo fotografii (historicky jodid strieborný AgI) a v analytickej chémii (jodometria).
Významné zlúčeniny jódu link
Jód sa v prírode vyskytuje ako jodidy v morskej vode a jodičnany (napr. NaIO₃) v čílskom liadku. Dôležitou anorganickou zlúčeninou je jodovodík (HI) a jeho vodný roztok, kyselina jodovodíková, najsilnejšia spomedzi halogenovodíkových kyselín.
Z bežných solí je najvýznamnejší jodid draselný (KI), používaný na jodidáciu soli, v medicíne a analytickej chémii (umožňuje rozpustiť I₂ vo vode za vzniku I₃⁻). Jodid strieborný (AgI) sa využíva vo fotografii a pri ovplyvňovaní počasia.
Jodovodík link
Jodovodík (HI) je bezfarebný plyn, ktorý sa pripravuje reakciou jódu s vodíkom pri vyššej teplote a za prítomnosti katalyzátora:
\( \ce{H2 + I2 <=> 2HI} \)
Alternatívne sa pripravuje napr. reakciou jódu so sírovodíkom.
\( \ce{I2(s) + H2S(g) -> 2HI(g) + S(s)} \)
HI sa využíva najmä v organickej syntéze, napríklad pri odstraňovaní ochranných skupín alebo pri výrobe jódu. Je nestabilný na vzduchu – rozkladá sa späť na vodík a jód.
Vo vode tvorí silnú kyselinu jodovodíkovú – najsilnejšiu z halogenovodíkových kyselín.
Oxid jodičný link
Oxid jodičný (I₂O₅) je jediný stabilný oxid jódu. Je to biela kryštalická látka, anhydrid kyseliny jodičnej. Pripravuje sa dehydratáciou HIO₃. Je silným oxidačným činidlom, používa sa na stanovenie oxidu uhoľnatého.
\( \ce{I2O5(s) + 5CO(g) -> I2(s) + 5CO2(g)} \)
Oxokyseliny jódu a ich soli link
Kyselina jódna (HIO) je veľmi slabá a nestabilná. Kyselina jodičná (HIO₃) je na rozdiel od HClO₃ a HBrO₃ stabilná biela kryštalická látka. Je to pomerne silná kyselina a oxidovadlo. Jej soli, jodičnany (napr. KIO₃), sú stabilné a používajú sa v analytickej chémii a na jodidáciu soli. Kyselina jodistá existuje v rôznych formách, najbežnejšia je kyselina pentahydrogenjodistá (H₅IO₆), ktorá je slabou kyselinou. Jej soli sú jodistany.
Jódová tinktúra link
Jódová tinktúra je roztok elementárneho jódu (I₂) a jodidu draselného (KI) v etanole alebo zmesi etanolu a vody. Používa sa ako antiseptikum na dezinfekciu pokožky a drobných rán.
Objaviteľ: Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie a Emilio Segrè (1940)
T. topenia
302 °C
T. varu
337 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
210 u
Atómový polomer
127 pm
Hustota
-
Elektronegativita
2.20
Ionizačná energia
890 kJ/mol
Elektrónová afinita
233 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Údaje o výskyte nie sú dostupné.
Zlúčeniny a minerály
Údaje o zlúčeninách a mineráloch nie sú dostupné.
Základná charakteristika
- Prvýkrát ho syntetizovali Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie a Emilio Segrè v roku 1940.
- Je to najťažší známy halogén, pravdepodobne tmavá pevná látka s kovovejším charakterom ako jód.
- Všetky jeho izotopy sú vysoko rádioaktívne s veľmi krátkymi polčasmi rozpadu (najstabilnejší ²¹⁰At má polčas rozpadu ~8 hodín).
- V prírode sa vyskytuje len v extrémne stopových množstvách; pripravuje sa umelo bombardovaním bizmutu časticami alfa.
- Chemické vlastnosti sú málo preskúmané kvôli jeho extrémnej rádioaktivite a nestabilite.
- Predpokladané oxidačné stavy v zlúčeninách zahŕňajú -I (astatidy) a +I (astatnany).
- Pre intenzívnu rádioaktivitu je extrémne nebezpečný a vyžaduje špeciálne zaobchádzanie.
- Nemá žiadne praktické využitie mimo vedeckého výskumu zameraného na jeho základné vlastnosti a pochopenie chémie najťažších halogénov.
Výskyt a významné zlúčeniny astátu link
V prírode sa nachádza len v nemerateľných množstvách. Predpokladá sa, že tvorí zlúčeniny podobné jódu (napr. HAt, At⁻, AtO₃⁻), ale s výraznejším kovovým charakterom. Kvôli nestabilite a rádioaktivite sa jeho zlúčeniny bežne nepripravujú ani nepoužívajú.
Objaviteľ: Spojený ústav jadrových výskumov (JINR), Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a Vanderbilt University (2010)
T. topenia
450 °C
T. varu
610 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
294 u
Atómový polomer
-
Hustota
-
Elektronegativita
-
Ionizačná energia
-
Elektrónová afinita
165.9 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Údaje o výskyte nie sú dostupné.
Zlúčeniny a minerály
Údaje o zlúčeninách a mineráloch nie sú dostupné.
Základná charakteristika
- Prvýkrát ho syntetizoval rusko-americký tím (JINR, ORNL, LLNL, Vanderbilt University) v roku 2010.
- Jeho systematický názov je Ununseptium (Uus).
- Je to syntetický, superťažký prvok; jeho fyzikálne vlastnosti nie sú experimentálne známe, predpokladá sa, že je pevná látka.
- Formálne patrí medzi halogény (17. skupina), je to najťažší známy člen tejto skupiny.
- Pripravuje sa bombardovaním berkélia (²⁴⁹Bk) iónmi vápnika (⁴⁸Ca) v urýchľovačoch častíc (pripravujú sa len jednotlivé atómy naraz).
- Chemické vlastnosti sú známe len z teoretických výpočtov; očakáva sa, že bude mať výraznejší kovový alebo polokovový charakter ako astát vplyvom relativistických efektov. Predpokladané oxidačné stavy sú -I, +I, +III a +V.
- Všetky jeho izotopy sú extrémne rádioaktívne s veľmi krátkymi polčasmi rozpadu (milisekundy, najstabilnejší známy izotop ²⁹⁴Ts má polčas rozpadu ~51-78 milisekúnd).
- Nemá žiadne praktické využitie.
- Význam: Výlučne vedecký výskum – štúdium vlastností superťažkých prvkov, hľadanie "ostrova stability" a testovanie hraníc periodickej tabuľky.