Галогены — элементы VIIA группы таблицы Менделеева: фтор F, хлор Cl, бром Br и иод I. У каждого на внешнем уровне семь электронов — до полного комплекта не хватает одного. Поэтому галогены жадно отбирают электроны у других элементов и считаются самыми активными неметаллами.
Слово «галоген» переводится как «рождающий соли» — точное описание: с металлами галогены образуют соли. Самая известная — поваренная NaCl.
Сверху вниз по группе радиус атома растёт, внешний уровень оказывается всё дальше от ядра — притягивать чужой электрон труднее. Поэтому активность галогенов убывает от фтора к иоду. На этом факте держится половина заданий по теме.
Заодно меняется агрегатное состояние — редкий случай, когда в одной группе собраны газы, жидкость и твёрдое вещество:
| Галоген | Состояние при обычных условиях | Цвет |
|---|---|---|
| F₂ | газ | светло-жёлтый |
| Cl₂ | газ | жёлто-зелёный |
| Br₂ | жидкость | красно-бурая |
| I₂ | твёрдое вещество | тёмно-фиолетовое, с блеском |
Иод — единственный из четвёрки, кто при нагревании возгоняется: переходит из твёрдого состояния сразу в фиолетовый пар, минуя жидкость.
Фтор реагирует почти со всеми элементами — из-за этой агрессивности со фтором в школе не работают. Главный герой программы — хлор: жёлто-зелёный ядовитый газ с резким запахом, тяжелее воздуха. Опыты с ним — только в вытяжном шкафу.
С металлами хлор реагирует энергично, образуя хлориды: 2Na + Cl₂ → 2NaCl — натрий сгорает в хлоре, продукт — поваренная соль. 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ — хлор как сильный окислитель переводит железо сразу в степень окисления +3.
С водородом: H₂ + Cl₂ → 2HCl. Хлороводород — газ; его раствор в воде — соляная кислота, одна из главных кислот школьного курса. С водой хлор реагирует частично: получается «хлорная вода» с отбеливающим и обеззараживающим действием — отсюда запах в бассейне.
Более активный галоген вытесняет менее активный из раствора его соли — прямая аналогия с рядом активности металлов, только «рейтинг» читается по таблице Менделеева сверху вниз.
Пример 1. Пропускаем хлор через раствор бромида калия. Хлор в группе выше брома, значит активнее — реакция идёт: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂. Раствор буреет от выделившегося брома — это видимый признак реакции.
Пример 2. Бром и иодид калия: Br₂ + 2KI → 2KBr + I₂ — бром вытесняет иод.
Пример 3. Иод и хлорид натрия: реакция не идёт. Иод в группе ниже хлора и выгнать его из соли не может. Обратные реакции не идут никогда — проверяй положение галогена в таблице до того, как писать уравнение.
Галогениды — соли галогеноводородных кислот: хлориды, бромиды, иодиды. Главный практический навык темы — узнать их в растворе. Реактив один: раствор нитрата серебра.
С хлорид-ионами выпадает белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте. Одна из самых надёжных качественных реакций в химии; на ОГЭ она встречается в экспериментальном задании 23. Бромиды и иодиды распознаются тем же реактивом, отличается цвет осадка:
Все три осадка не растворяются в азотной кислоте.