4 Nichtmetalle 4.4 Halogene

4 Nichtmetalle 4.4 Halogene

Physikalische Eigenschaften

Fluor

- gelbliches Gas

- stark ätzend

- giftig

- auch in kleinen Konzentrationen

am Geruch erkennbar (ähnlich einer

Mischung O2 und Cl2)



Chlor

- gelblichgrünes Gas

- giftig, schleimhautreizend

- oxidative Bleichwirkung

- 2,5 mal schwerer als Luft

- leicht zu verflüssigen (kritische

Temperatur 144 °C, Dampfdruck bei

20 °C 6,7 bar



Brom

- dunkelbraune Flüssigkeit

- kristallisiert dunkelbraunrot bei -7 °C

- schleimhautreizend, erzeugt schwer

heilende Wunden

- gut löslich in unpolaren LM (CS2, CCl4).

weniger gut löslich in Wasser als Cl2



Iod

- grauschwarz glänzende Kristalle

- schmilzt bei 114 °C zu einer braunen

Flüssigkeit und siedet bei 185 °C unter

Bildung eines violetten Dampfes.

- alle Phasen enthalten I2

- schon bei RT flüchtig; Dampfdruck beim

Schmelzpunkt 0,13 bar (le. Sublimation)



Elementarzelle eines Iodkristalls. Die I2 - Hanteln liegen in Schichten.Die Abstände der Iodatome innerhalb und zwischen den Schichten sind kleiner als die Van-der-waals- Radien.

Iod



- Iod ist gut in unpolaren LM (CCl4, CHCl3, CS2) löslich (violette Farbe)

- In Ether löst es sich mit brauner,

- in aromatischen LM (z.B. Benzol, Toluol, Xylole) mit roter Färbung

Färbung aufgrund der Ausbildung

von Carge-Transfer-Komplexen:

Iod


Chemisches Verhalten

- Fluor reagiert mit allen Elementen außer He, Ne, Ar, und N2

Beispiele von Fluorverbindungen:

IF7, Sf6, XeF6, ClF5, BiF5, AgF2, AuF5, UF6



- Fluor reagiert mit allen Elementen außer He, Ne, Ar, und N2

- Ni, Cu und Stahl (s. links) werden aufgrund einer passivierenden Fluoridschicht nur oberflächlich angegriffen

- Bei Gegenwart von Wasser werden selbst Quarzgefäße angegriffen:



- Chlor reagiert mit allen Elementen außer den Edelgasen,O2 und N2 und C.

- Rkn. meist schon bei tiefen Temperaturen, mit vielen Metallen bei Erwärmen unter Feuererscheinung





Die Reaktion mit Wolfram dient zur Reinigung dieses Metalls:





- Nichtmetalle werden je nach Rk-Bedingungen in die kovalenten Chloride überführt:

PCl3, PCl5, S2Cl2, SCl2, SCl4





- Nichtmetalle werden je nach Rk-Bedingungen in die kovalenten Chloride überführt:

Die Reaktion mit Wasserstoff verläuft nach der Zündung explosionsartig:



- Brom reagiert analog Chlor; die Reaktions- fähigkeit ist geringer

Rkn. mit Mg



- Brom reagiert analog Chlor; die Reaktions- fähigkeit ist geringer

- Iod ist noch weniger reaktiv, verbindet sich aber immer noch direkt mit Elementen wie

P, S, Al, Fe, Hg




P, S, Al, Fe, Hg

Kupferwolle in Chlor, Brom, Iod




P, S, Al, Fe, Hg

- Iodstärkereaktion dient als Nachweis für Iod

-



- Fluor ist das stärkste Oxidationsmittel überhaupt (Ausn. KrF2)

- Innerhalb der Gruppe nimmt das Oxidationsvermögen ab:


Darstellung, Verwendung

- Fluor wird wegen seines hohen Standardpotentials nicht chemisch, sondern durch anodische Oxidation in wasserfreien Elektrolyten hergestellt:

Es werden Schmelzen der Zusammensetzung KF • xHF elektrolysiert

Fluor



Verwendung findet Fluor u. a. wie folgt:

- Raketentreibstoff

- UF6 - Darstellung zur Isotopentrennung

- Reinstdarstellung hochschmelzender Metalle aus Fluoriden (W, Mo, Ta, Re)

- Herstellung von Kühlmittel und Dielektrika (CF4, SF6)

Fluor



Technische Darstellung fast ausschließlich durch Elektrolyse wäßrigerNaCl-Lösungen

Chlor




Früher hatte das Deacon-Verfahren große Bedeutung:

Chlor




Früher hatte das Deacon-Verfahren große Bedeutung:

Im Labor läßt sich Chlor wie folgt darstellen:

Chlor



Im Labor läßt sich Chlor wie folgt darstellen:

Chlor



Verwendung findet Chlor u. a. wie folgt:

- Grundstoff für die organisch-chemische Industrie (PVC!)

- Darstellung von HCl, Br2, Metallchloriden

- Bleichmittel

Chlor



Verwendung findet Chlor u. a. wie folgt:

- Grundstoff für die organisch-chemische Industrie (PVC!)

- Darstellung von HCl, Br2, Metallchloriden

- Bleichmittel

- Desinfektionsmittel, z.B. im Schwimmbad

Chlor


Darstellung

Technische Herstellung aus Bromidlösungen durch Chloreinleitung:

Brom


Darstellung

Technische Herstellung aus Bromidlösungen durch Chloreinleitung:

Im Labor durch Oxidation von HBr mit konz. Schwefelsäure:

Brom


Darstellung

Im Labor durch Oxidation von HBr mit konz. Schwefelsäure:

Brom



Herstellung aus iodathaltigen Lösungen aus der Chilesalpeter-kristallisation; die Gewinnung erfolgt in 2 Schritten:

1.)

Iod



Herstellung aus iodathaltigen Lösungen aus der Chilesalpeter-kristallisation; die Gewinnung erfolgt in 2 Schritten:

1.)

2.)

Iod



Durch die Nutzung von Transportreaktionen findet Iod als Zusatz in

Glühlampen Verwendung

Iod


Interhalogenverbindungen


Interhalogenverbindungen

Interhalogene finden Verwendung als

+ Fluorierungsmittel

+ zur Trennung von U-Pu-Spaltprodukten:

Pu bildet demgegenüber das nichtflüchtige PuF4

+ als Ersatz für Fluor in der Raketenantriebstechnik


Polyhalogenidionen

Iod ist nur schlecht in Wasser, aber gut in Iodidlösungen löslich:

Die Stabilität der linearen I3- - Ionen läßt sich mit Hilfe zweier

Grenzstrukturen erklären:


Halogenide


Halogenide

HF, HCl, HBr und HI sind farblose, stechend riechende Gase

In den Hydrogenhalogeniden liegen polare Einfachbindungen vor:


Halogenide

HF, HCl, HBr und HI sind farblose, stechend riechende Gase


Halogenide

HF nimmt aufgrund seiner Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoff-brücken eine Sonderstellung ein.


Halogenide

Alle Hydrogenhalogenide lösen sich gut in Wasser


Halogenide

Die Hydrogenhalogenide lassen sich aus den Elementen darstellen:

Bildungsenthalpie und thermische Stabilität nehmen von

HF nach HI stark ab.


Halogenide

Hydrogenfluorid, HF entsteht bei 270 °C wie folgt:

CaF2 + H2SO4 2 HF + CaSO4

Reinstes HF erhält man durch Thermolyse:

KHF2 KF + HF


Halogenide

Wäßrige Lösungen von HF heißen Flußsäure und können Glas ätzen:

Die mittelstarke Flußsäure (handelsüblich 40 %) darf nicht in

Glasflaschen aufbewahrt werden!


Halogenide

HCL kann ebenf. aus den Elem. im Daniellschen Hahn erzeugt werden.

Weiterhin gibt es das Chlorid-Schwefelsäure-Verfahren:

Schließlich fällt es bei technisch wichtigen Chlorierungen an:


Halogenide

Wäßrige Lösungen von HCl heißen Salzsäure

(konz. Salzsäure entspricht 38 % HCl).


Halogenide

Wäßrige Lösungen von HCl heißen Salzsäure

(konz. Salzsäure entspricht 38 % HCl).

Salzsäure ist eine starke, nichtoxidierende Säure; sie löst daher nur

unedle Metalle wie Zn, Al, Fe - nicht Cu, Hg, Ag, Au, Pt und Ta.

z. B.:


Halogenide

Aufgrund der Neigung zur Oxidation zu Br2 und I2 können HBr und

HI nicht aus den Elementen sondern durch Hydrolyse erzeugt werden:


Halogenide

Aufgrund der Neigung zur Oxidation zu Br2 und I2 können HBr und

HI nicht aus den Elementen sondern durch Hydrolyse erzeugt werden:

Roter Phosphor und Halogen können aufgrund intermediärer Bildung

des Phosphortrihalogenids direkt in Wasser umgesetzt werden.


Halogenide

Alkali- und Erdalkalimetallhalogenide sind typische Salze, die in Ionen-

gittern kristallisieren.


Halogenide

Alkali- und Erdalkalimetallhalogenide sind typische Salze, die in Ionen-

gittern kristallisieren.

Mit Nichtmetallen bilden die Halogene flüchtige, kovalente Halogenide,

die in Molekülgittern kristallisieren.


Halogenide

In Fluoriden werden meist höhere Oxidationszahlen erreicht als in den

übrigen Halogeniden:

SF6, XeF6, UF6, IF7, ReF7 haben keine Analoga mit Cl, Br oder I.

Einige Fluoride wie BF3, AsF5, SbF5 oder PF5 sind starke Fluorid-

ionenakzeptoren.


Halogenide

Auch im menschlicehn Apatit liegen Fluoridionen vor.

Höher Fluorgehalt im Zahnapatit schütz vor Karies, daher gibt es

+ Fluoridbeimengungen im Speisesalz

+ Fluoridierte Zahnpaste

+ Fluoridiertes Trinkwasser (USA)

+ Fluoridtabletten


Halogenide

HF dient zur Herstellung wichtiger Kälte- und feuerlöschmittel

(Frigene, Halone)


Halogenide


(Frigene, Halone)

sowie über das CHClF2 unter HCL-Abspaltung das Monomere


Halogenide


(Frigene, Halone)

sowie über das CHClF2 unter HCL-Abspaltung das Monomere

und daraus

das

Polymere


Sauerstoffsäuren der Halogene

4 Nichtmetalle 4.4 Halogene

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