DAMOO

Химия · ҰБТ 2026 · 04. Химия және өмір

17(VII) топ элементтері және оның қосылыстары

Тестті бастау

Тест тапсыру үшін жүйеге кіру немесе тіркелу керек.

Конспект

Оқулықтық тірек

Негізгі ұғымдар

  • Галогендер (грек. halos — тұз, genes — туғызатын): $F$, $Cl$, $Br$, $I$ — VIIA топша; сыртқы қабатта 7 электрон ($ns^2np^5$), аяқталуына 1 электрон жетіспейді → күшті тотықтырғыштар.
  • Молекулалары екі атомды ($F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$), байланыс — ковалентті полюссіз, бір ортақ электрон жұбы; қатты күйде — молекулалық кристалдық тор.
  • $F \rightarrow I$ бағытында радиус артады, тотықтырғыш қасиет пен электртерістілік кемиді, тотықсыздандырғыш қасиет күшейеді.
  • Фтор — ең электртерісті элемент, қосылыстарында әрқашан $-1$; басқалары $+1$, $+3$, $+5$, $+7$ дәрежелерін де көрсетеді.
  • Күштірек галоген әлсізін тұз ерітіндісінен ығыстырады.

Теория

Молекуланың түзілуі. Екі атом бір-бір жұпталмаған электронын ортақ жұпқа біріктіреді, әр атомда сегіз электронды қабат түзіледі: $Cl_2$-де бір ортақ жұп және әр атомда үш бөлінбеген жұп. Атомдар бірдей, жұп ығыспайды — полюссіз ковалентті байланыс. Молекула ішіндегі байланыс берік, молекулалар арасы әлсіз, сондықтан галогендер оңай балқиды.

Топтағы физикалық қасиеттердің өзгеруі:

Галоген Агрегаттық күйі Түсі $t_{балқ}$, °C $t_{қайн}$, °C
$F_2$ газ ақшыл сары −220 −188
$Cl_2$ газ сарғыш-жасыл −101 −34
$Br_2$ ұшқыш сұйықтық қызыл-қоңыр −7 +58
$I_2$ қатты, оңай сублимденеді күлгін бу, қара кристалдар +114 +186

Төмен қарай тығыздық артады, түс қоюланады, балқу/қайнау температуралары өседі; йодта металдық жылтыр бар — металдық қасиет әлсіз білінеді.

Хлор ($A_r = 35{,}5$; 3-период; $3s^23p^5$). Тотығу дәрежелері: $-1$, 0, $+1$, $+3$, $+5$, $+7$. Құрғақ хлор біршама инертті, аздап ылғал болса белсенділігі күрт артады. Реакцияларда — күшті тотықтырғыш.

  • Металдармен: $2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$ (қоңыр түтін; $FeCl_2$ емес!), $Cu + Cl_2 \rightarrow CuCl_2$.
  • Сутекпен: $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$ (сутек хлорда жанады).
  • Бейметалдармен: $Si + 2Cl_2 \rightarrow SiCl_4$; $2P + 5Cl_2 \rightarrow 2PCl_5$. Оттекпен, көміртекпен, азотпен тікелей әрекеттеспейді.
  • Галогенидтермен: $Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$; $Cl_2 + 2KI \rightarrow 2KCl + I_2$ (фторды ығыстырмайды). Төмен тотығу дәрежелі тұздарды тотықтырады: $2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$.
  • Сумен: $2Cl_2 + 2H_2O \rightarrow 4HCl + O_2$.

Хлорсутек және тұз қышқылы. $HCl$ — өткір иісті түссіз газ, ауадан 1,26 есе ауыр, байланыс ковалентті полюсті $H^{\delta+}-Cl^{\delta-}$. Суда өте жақсы ериді (0 °C-та 1 көлем суда ~500 көлем $HCl$); концентрлі қышқылда $\omega \approx 37\%$. Тұз қышқылы — күшті бір негізді қышқыл: $HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$.

  • Сутекке дейінгі металдармен: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2\uparrow$ (тотықтырғыш — $H^+$; $FeCl_3$ емес).
  • Негіздік оксидтермен, негіздермен: $BaO + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + H_2O$; $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$.
  • Тұздармен — газ, тұнба не әлсіз электролит түзілсе: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$.

Галогенид-иондарға сапалық реакция — $AgNO_3$ (топтық реагент $Ag^+$):

Ион Тұнба Түсі
$Cl^-$ $AgCl$ ақ, ірімшік тәрізді
$Br^-$ $AgBr$ ақшыл сары
$I^-$ $AgI$ сары

$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$. Ескерту: $PO_4^{3-}$ да $Ag^+$-пен сары тұнба береді.

Хлордың оттекті қышқылдары

Қышқыл Тұздары $pK_a$
$HClO$ гипохлориттер ≈ 7,5
$HClO_2$ хлориттер ≈ 1,9
$HClO_3$ хлораттар ≈ −1…−2
$HClO_4$ перхлораттар ≈ −10

Оттек атомдары артқан сайын қышқыл күші артады: $HClO$ — әлсіз, $HClO_4$ — ең күшті қышқылдардың бірі.

Галогендер ағзада. Йод қалқанша безінде жиналады; тіс пастасындағы фтор қосылыстары кіреукеде қышқылға төзімді фторапатит түзеді.

Хлорды алу. Өнеркәсіпте — ас тұзы ерітіндісін электролиздеу: $2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{\text{электролиз}} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$. Зертханада — тұз қышқылын күшті тотықтырғыштармен тотықтыру: $MnO_2 + 4HCl = MnCl_2 + Cl_2\uparrow + 2H_2O$; $2KMnO_4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2\uparrow + 8H_2O$.

Биологиялық рөлі. Хлор — биогенді элемент; хлорид-иондар барлық тірі ағзаларға қажет.

Формулалар / ережелер

  • Тотықтырғыш қасиет қатары: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$; галогенид-иондардың тотықсыздандырғыш қасиеті: $I^- > Br^- > Cl^- > F^-$.
  • Ығыстыру ережесі: $Br_2 + 2KI \rightarrow 2KBr + I_2$ жүреді; $I_2 + 2KBr$ — жүрмейді.

Мысалдар

  1. 30 кг сұйық хлор қ.ж. қандай көлем алады? $n = 30\,000/71 \approx 422{,}5$ моль; $V = 422{,}5\cdot 22{,}4 \approx 9{,}5$ м³.
  2. 72,4 л $HCl$ алу үшін қанша $H_2$ мен $Cl_2$ керек? $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$ (көлемдер $1:1:2$) → әрқайсысынан 36,2 л.
  3. 100 г $NaOH$-ты бейтараптауға 15 %-дық тұз қышқылының массасы? $n(NaOH) = 2{,}5$ моль → $2{,}5$ моль $HCl$ = 91,25 г; ерітінді $91{,}25/0{,}15 \approx 608$ г.

ҰБТ-дағы жиі қателер

  • Тотықтырғыш қасиет фтордан йодқа қарай артады деп ойлау — керісінше, кемиді.
  • Хлор фторды фторидтерден ығыстырады деп жазу.
  • Темір хлорда жанғанда $FeCl_2$, ал тұз қышқылымен $FeCl_3$ береді деп шатастыру (дұрысы: $FeCl_3$ және $FeCl_2$).
  • $Cl_2$-дегі байланысты иондық не полюсті деп санау; йодтың торын атомдық деп атау.
  • Хлорсутекті (газ) тұз қышқылымен (оның судағы ерітіндісі) шатастыру.

Өзіңді тексер

  1. Галогендердің сыртқы қабатында неше электрон бар? — 7 ($ns^2np^5$).
  2. Қалыпты жағдайда сұйық галоген? — Бром.
  3. Қай галоген қосылыстарда тек $-1$ дәреже көрсетеді? — Фтор.
  4. $Cl_2 + 2KBr \rightarrow$? — $2KCl + Br_2$.
  5. $NaCl$, $NaBr$, $NaI$ ерітінділерін қалай ажыратады? — $AgNO_3$: ақ, ақшыл сары, сары тұнбалар.

Осы бөлімнің басқа тақырыптары