und Cl ) Physikalische EigenschaftenFluor- gelbliches Gas- stark ätzend- giftig- auch in kleinen Konzentrationen am Geruch erkennbar (ähnlich einer Mischung O 4.4 Halogene 4 Nichtmetalle

(1)

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)

(2)

4 Nichtmetalle

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

(3)

4 Nichtmetalle

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

(4)

4 Nichtmetalle

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)

(5)

4 Nichtmetalle

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

(6)

4 Nichtmetalle

- 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

(7)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Chemisches Verhalten

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

Beispiele von Fluorverbindungen:

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

(8)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

- 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:

(9)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

- 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

(10)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Die Reaktion mit Wolfram dient zur Reinigung dieses Metalls:

(11)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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

PCl₃, PCl₅, S2Cl₂, SCl₂, SCl₄

(12)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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

Die Reaktion mit Wasserstoff verläuft nach der Zündung explosionsartig:

(13)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene Chemisches Verhalten

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

Rkn. mit Mg

(14)

4 Nichtmetalle

- 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

(15)

4 Nichtmetalle

Kupferwolle in Chlor, Brom, Iod

(16)

4 Nichtmetalle

- Iodstärkereaktion dient als Nachweis für Iod -

(17)

4 Nichtmetalle

- Fluor ist das stärkste Oxidationsmittel überhaupt (Ausn. KrF₂) - Innerhalb der Gruppe nimmt das Oxidationsvermögen ab:

(18)

4 Nichtmetalle

- Fluor ist das stärkste Oxidationsmittel überhaupt (Ausn. KrF₂) - Innerhalb der Gruppe nimmt das Oxidationsvermögen ab:

(19)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene 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

(20)

4 Nichtmetalle

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

(21)

4 Nichtmetalle

Technische Darstellung fast ausschließlich durch Elektrolyse wäßriger NaCl-Lösungen

Chlor

(22)

4 Nichtmetalle

Früher hatte das Deacon-Verfahren große Bedeutung:

Chlor

(23)

4 Nichtmetalle

Früher hatte das Deacon-Verfahren große Bedeutung:

Im Labor läßt sich Chlor wie folgt darstellen:

Chlor

(24)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Darstellung, Verwendung

Im Labor läßt sich Chlor wie folgt darstellen:

Chlor

(25)

4 Nichtmetalle

Verwendung findet Chlor u. a. wie folgt:

- Grundstoff für die organisch-chemische Industrie (PVC!) - Darstellung von HCl, Br₂, Metallchloriden

- Bleichmittel

Chlor

(26)

4 Nichtmetalle

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

(27)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene Darstellung

Technische Herstellung aus Bromidlösungen durch Chloreinleitung:

Brom

(28)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene Darstellung

Technische Herstellung aus Bromidlösungen durch Chloreinleitung:

Im Labor durch Oxidation von HBr mit konz. Schwefelsäure:

Brom

(29)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Darstellung

Brom

(30)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Darstellung

Brom

(31)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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

1.)

Iod

(32)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

1.)

2.)

Iod

(33)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

1.)

2.)

Iod

(34)

4 Nichtmetalle

Durch die Nutzung von Transportreaktionen findet Iod als Zusatz in Glühlampen Verwendung

Iod

(35)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene Interhalogenverbindungen

(36)

4 Nichtmetalle

(37)

4 Nichtmetalle

(38)

4 Nichtmetalle

Interhalogene finden Verwendung als + Fluorierungsmittel

+ zur Trennung von U-Pu-Spaltprodukten:

Pu bildet demgegenüber das nichtflüchtige PuF₄ + als Ersatz für Fluor in der Raketenantriebstechnik

(39)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene 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:

(40)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene Halogenide

(41)

4 Nichtmetalle

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

In den Hydrogenhalogeniden liegen polare Einfachbindungen vor:

(42)

4 Nichtmetalle

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

(43)

4 Nichtmetalle

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

(44)

4 Nichtmetalle

Alle Hydrogenhalogenide lösen sich gut in Wasser

(45)

4 Nichtmetalle

Die Hydrogenhalogenide lassen sich aus den Elementen darstellen:

Bildungsenthalpie und thermische Stabilität nehmen von HF nach HI stark ab.

(46)

4 Nichtmetalle

Hydrogenfluorid, HF entsteht bei 270 °C wie folgt:

CaF₂ + H₂SO₄  2 HF + CaSO₄

Reinstes HF erhält man durch Thermolyse:

KHF₂  KF + HF

(47)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

Wäßrige Lösungen von HF heißen Flußsäure und können Glas ätzen:

Die mittelstarke Flußsäure (handelsüblich 40 %) darf nicht in Glasflaschen aufbewahrt werden!

(48)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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:

(49)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

Wäßrige Lösungen von HCl heißen Salzsäure (konz. Salzsäure entspricht 38 % HCl).

(50)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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.:

(51)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

Aufgrund der Neigung zur Oxidation zu Br₂ und I₂ können HBr und HI nicht aus den Elementen sondern durch Hydrolyse erzeugt werden:

(52)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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.

(53)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

Alkali- und Erdalkalimetallhalogenide sind typische Salze, die in Ionen- gittern kristallisieren.

(54)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

Alkali- und Erdalkalimetallhalogenide sind typische Salze, die in Ionen- gittern kristallisieren.

Mit Nichtmetallen bilden die Halogene flüchtige, kovalente Halogenide, die in Molekülgittern kristallisieren.

(55)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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.

(56)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

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

(57)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

HF dient zur Herstellung wichtiger Kälte- und feuerlöschmittel (Frigene, Halone)

(58)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

sowie über das CHClF₂ unter HCL-Abspaltung das Monomere

(59)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene

Halogenide

sowie über das CHClF₂ unter HCL-Abspaltung das Monomere und daraus

das Polymere

(60)

4 Nichtmetalle

4.4 Halogene Sauerstoffsäuren der Halogene

(61)