Znajdują się w jednej kolumnie układu okresowego, ale każdy z nich ma własny, niepowtarzalny charakter. Łączy je silna tendencja do tworzenia związków, często gwałtownie i z dużą energią.

Fluorowce

Fluorowce to pierwiastki należące do 17. grupy układu okresowego. Są to niemetale aktywne chemiczne. Tu ograniczymy się do właściwości fluoru, chloru, bromu i jodu, ponieważ duża część właściwości astatu jest nieznana. Jest to spowodowane jego krótkim czasem życia – czas połowicznego rozpadu najtrwalszego izotopu astatu o liczbie masowej 210 wynosi niewiele ponad osiem godzin.

Dane fizykochemiczne fluorowców:

ROU1qGPrPMjiU1
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.

Atomy fluorowców posiadają siedem elektronów walencyjnych. Konfiguracja elektronowa powłoki walencyjnej w stanie podstawowym ma postać ns2p5, gdzie jeden niesparowany elektron znajduje się na orbitalu p. Można więc wnioskować, że do uzyskania stabilnej energetycznie konfiguracji elektronowej najbliższego helowca brakuje im tylko jednego elektronu. Fluorowce chętnie tworzą dwuatomowe cząsteczki F 2 , Cl 2 , Br 2 , I2. Co ciekawe, w związkach chemicznych fluor ma zawsze taki sam stopień utlenienia -I, zaś pozostałe fluorowce przyjmują najczęściej stopnie utlenienia -I, I, III, V i VII.

Wysoka elektroujemność fluorowców świadczy o ich tendencji do przyciągania elektronów z innych pierwiastków, w wyniku czego tworzą ujemne aniony X-, np. F-, Cl-, Br- oraz I-. Im większy jest promień atomu fluorowca, tym „gorzej” przyjmuje kolejny elektron. Dlaczego? Im powłoka, na którą przyłączany jest elektron, jest bardziej oddalona od jądra (a zwykle jest to powłoka walencyjna), tym słabsze występuje przyciągnie elektronów przez jądro. Dominują tam efekty wzajemnego odpychania pomiędzy elektronami, dlatego jod ma najsłabsze właściwości utleniające. Natomiast najbardziej elektroujemnym, nie tylko spośród fluorowców, ale i wszystkich pierwiastków chemicznych, jest fluor. Jego elektroujemność wg skali Paulinga to 4,0.

Jak zmienia się aktywność fluorowców?

Fluor gwałtownie reaguje z wodą, tworząc kwas fluorowodorowy i tlen.

 2 F2+2 H2O4 HF+ O2

Chlor i brom reagują z wodą powoli, tworząc odpowiednio kwas chlorowodorowy i kwas chlorowy(I)

  Cl2+H2OHCl+HClO

oraz kwas bromowodorowy i kwas bromowy(I).

  Br2+H2OHBr+HBrO

Reaktywność fluorowców maleje w dół grupy.

Ciekawostka

Fluor jest tak aktywnym pierwiastkiem, że tworzy związki z gazami szlachetnymi. W wyniku ogrzewania, naświetlania lub poddawania wyładowaniami elektrycznymi ksenonu i fluoru powstają fluorki ksenonu.

R17xhybDAo8dm
Fluorek ksenonu XeF2
Źródło: Benjah-bmm27, dostępny w internecie: wikipedia.org, domena publiczna.

Ważnym czynnikiem wpływającym na reaktywność fluorowców jest potencjał standardowy półogniw halogenowych.

Półogniwo

Potencjał standardowy EIndeks górny 0 [V]

F-|F2, Pt

2,87

Cl-|Cl2, Pt

1,36

Br-|Br2, Pt

1,09

I-|I2, Pt

0,54

Wartość potencjału standardowego ogniwa fluorowego wynosi 2,87 V, co skutkuje tym, że jest on najsilniejszym utleniaczem z całej grupy fluorowców. Teoretycznie może wypierać inne jony fluorowców z roztworu.

Ważne!

Wraz ze wzrostem liczby atomowej spada reaktywność fluorowców.

Moc kwasów beztlenowych rośnie w dół grupy. Moc kwasów tlenowych zależy od elektroujemności fluorowca – fluorowce o największej elektroujemności będą tworzyć mocniejsze kwasy.

RtwnOStqKtVDn1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
1
Laboratorium 1

Czy wiesz, jaki jest stan skupienia chloru, bromu i jodu? Znasz wszystkie właściwości fizyczne tych pierwiastków? Przeprowadź doświadczenie w laboratorium chemicznym, które dotyczy właściwości fizycznych fluorowców. Rozwiąż problem badawczy i zweryfikuj hipotezę. Zapisz swoje obserwacje i sformułuj wnioski. Spróbuj wykonać doświadczenie samodzielnie. Jeśli jednak będziesz mieć problemy, możesz skorzystać z instrukcji, która znajduje się w górnej części ekranu.

R1WzyDQGdF20p
Wirtualne laboratorium pt. Właściwości fizyczne fluorowców
Źródło: GroMar Sp. z o.o., Patrycja Męcik, licencja: CC BY-SA 3.0.
Podpowiedźgreenwhite
R1ZIdIVAbfXYT
Analiza eksperymentu: Zachowanie się kryształów o różnej budowie wobec rozpuszczalników polarnych (woda). Problem badawczy: Czy wszystkie typy kryształów rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych?. Hipoteza: (Uzupełnij). Sprzęt laboratoryjny: (Uzupełnij). Odczynniki chemiczne: (Uzupełnij). Przebieg eksperymentu: (Uzupełnij) Obserwacje: (Uzupełnij) Wyniki: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij).

Czy wiesz, jaki jest stan skupienia chloru, bromu i jodu? Znasz wszystkie właściwości fizyczne tych pierwiastków? Zapoznaj się z opisem doświadczenia chemicznego, które dotyczy właściwości fizycznych fluorowców. Na koniec rozwiąż zadania.

Analiza eksperymentu:

Właściwości fizyczne fluorowców.

Problem badawczy:

Jakie właściwości fizyczne są wspólne dla fluorowców?

Hipoteza:

Chlor, brom i jod charakteryzują się podobnymi właściwościami fizycznymi.

Doświadczenie 1

Sprzęt laboratoryjny:

- probówki z korkami - podłużne naczynie szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

- pipety Pasteura - wąska rurka do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;

- łyżeczki - długi trzonek wykonany ze szkła, porcelany lub metalu, zakończony z jednej strony łyżeczką. Służy do nabierania sypkich substancji chemicznych.

Odczynniki chemiczne:

- chlor;

- brom;

- jod;

- woda destylowana;

- etanol;

- trichlorometan;

- benzyna.

Przebieg doświadczenia:

1. W trzech probówkach przygotowano próbki bromu (ok. 1 cmIndeks górny 3) i jodu (kilka kryształków), próbki chloru zostały już przygotowane. Probówki z chlorem i bromem zatkano korkami.

2. Do każdej z probówek dodano po 3 cmIndeks górny 3 wody destylowanej. Zawartości probówek wytrząśnięto.

3.  Przygotowano trzy zestawy, w każdym z nich po trzy probówki – z próbką chloru, bromu i jodu.

4. Do pierwszego zestawu probówek wlano po 3 cmIndeks górny 3 etanolu.

5. Do drugiego zestawu probówek wlano po 3 cmIndeks górny 3 trichlorometanu.

6. Do trzeciego zestawu probówek wlano po 3 cmIndeks górny 3   Indeks górny koniecbenzyny.

7. Zatkano probówki korkami i wytrząśnięto. Obserwowano, czy i w jaki sposób badane substancje rozpuszczają się w poszczególnych rozpuszczalnikach.

Doświadczenie 2:

Sprzęt laboratoryjny:

- łyżeczka - długi trzonek wykonany ze szkła, porcelany lub metalu, zakończony z jednej strony łyżeczką. Służy do nabierania sypkich substancji chemicznych;

- kolba okrągłodenna - szklane naczynie laboratoryjne z zaokrąglonym dnem;

- zlewka - naczynie szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

- palnik gazowy - rodzaj sprzętu z regulacją płomienia, umożliwiający podgrzewanie substancji chemicznych;

- trójnóg laboratoryjny z płytą - umożliwia ustawianie nad palnikiem naczyń laboratoryjnych przeznaczonych do podgrzania.

Odczynniki chemiczne:

- jod.

Przebieg doświadczenia:

1.  Na dno zlewki wsypano około pół łyżeczki kryształków jodu.

2. Zlewkę przykryto kolbą okrągłodenną (zawierającą kilka cmIndeks górny 3 zimnej wody).

3. Przykrytą kolbą zlewkę ustawiono na płycie nad palnikiem i delikatnie ogrzewano przez chwilę.

Obserwacje:

1. Chlor to zielonożółty gaz, rozpuszczalny w wodzie, etanolu, benzynie i trichlorometanie. We wszystkich przypadkach tworzy bezbarwny roztwór.

2. Brom to łatwo parująca brunatna ciecz. Rozpuszcza się w wodzie z wytworzeniem żółtobrązowego roztworu. Rozpuszcza się w etanolu, benzynie i trichlorometanie, tworząc pomarańczowe roztwory.

3. Jod to krystaliczne ciało stałe, przyjmuje formę czarno szarych kryształów z metalicznym połyskiem. Jod praktycznie nie rozpuszcza się w wodzie. W przypadku etanolu, rozpuszcza się i tworzy brązowy roztwór. W benzynie rozpuszcza się i tworzy fioletowy roztwór. W trichlorometanie rozpuszcza się z wytworzeniem fioletowo purpurowego roztworu.

4. W wyniku ogrzewania kryształów jodu wydziela się fioletowy gaz.

Wyniki:

Chlor, brom i jod występują w różnych stanach skupienia. Wszystkie dobrze rozpuszczają się w etanolu, benzynie i trichlorometanie. Chlor i brom dobrze rozpuszczają się również w wodzie. Jod jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie. Ich roztwory, podobnie jak same pierwiastki, różnią się barwami.

Wnioski:

Hipoteza nie została potwierdzona. Chlor, brom oraz jod, mimo że należą do tej samej grupy układu okresowego, występują w różnych stanach skupienia.

Ćwiczenie 1
RJgM5B512LZYs
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
Ćwiczenie 2
RxZUQclFbIBUW
Wybierz wszystkie właściwości fizyczne z wymienionych: Możliwe odpowiedzi: 1. rozpuszczalność, 2. barwa, 3. temperatura wrzenia i topnienia, 4. kruchość, 5. przewodnictwo cieplne, 6. palność, 7. reaktywność, 8. toksyczność
Polecenie 1

Wszystkie fluorowce reagują z wodorem cząsteczkowym, jednak czasami wymagane są odpowiednie warunki. Przeanalizuj symulację, która przedstawia zachowanie fluorowców w reakcji z wodorem, wybierając odpowiedni fluorowiec. W momencie, gdy reakcja nie zajdzie samoistnie, spróbuj ją zainicjować poprzez naświetlanie lub podwyższenie temperatury.

Wszystkie fluorowce reagują z wodorem cząsteczkowym, jednak czasami wymagane są odpowiednie warunki. Przeanalizuj opis symulacji, która przedstawia zachowanie fluorowców w reakcji z wodorem, wybierając odpowiedni fluorowiec.

R1LQi4z0E9fKN
Polecenie 2

Aktywność chemiczna fluorowców maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej fluorowca. Im mniejszy jest promień atomowy (i większa elektroujemność) fluorowca, tym silniej elektrony są przyciągane przez jądro i tym łatwiej tworzy się anion XIndeks górny -. W reakcjach chemicznych fluorowiec bardziej aktywny wypiera z roztworu soli fluorowiec mniej aktywny.

Zaprojektuj doświadczenie chemiczne pozwalające na zbadanie względnej aktywności chemicznej fluorowców. Na podstawie problemu badawczego postaw hipotezę. Opisz przewidywane obserwacje, a następnie napisz równania reakcji zachodzących w probówkach, kolejno porównaj je z tymi znajdującymi się w odpowiedziach. Na podstawie wyników doświadczeń uporządkuj badane fluorowce wg wzrastającej aktywności.

RNEKC17TpdiKr
Problem badawczy.
Jak prezentuje się szereg wzrastającej aktywności fluorowców?

Hipoteza: {duzepole‑Treść wewnątrz} Sprzęt i odczynniki laboratoryjne: chlor Ce el 2, roztwór bromku potasu Ka Be er; roztwór jodku potasu Ka i, chloroform, probówki. Instrukcja wykonania doświadczenia: uzupełnij Obserwacje: uzupełnij Wnioski: uzupełnij
R1ed1JyPtt7O6
Elementy do uszeregowania: 1. Po rozdzieleniu warstwy chloroformowej, określamy jej zabarwienie., 2. W probówce nr 1 umieszczamy bromek potasu, a w probówce nr 2 i 3 jodek potasu., 3. Do probówki nr 3 dodajemy wody bromowej., 4. Do trzech oznakowanych probówek wlewamy po kilka cm3 10% roztworów., 5. Do wszystkich probówek dodajemy po 2 cm3 chloroformu., 6. Wstrząsamy zawartość wszystkich probówek przez minutę, a następnie umieszczamy je w statywie., 7. Do probówek nr 1 i 2 dodajemy wody chlorowej.
R1ioyjcZpxzOi
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RvFAiqqaAuDFA
Obserwacje (Uzupełnij). Wnioski (Uzupełnij).
RuF0I3QvOJX6X
(Uzupełnij).
R1W3K34Goh98O
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RPGmePVL3uHpg
Obserwacje w probówce nr 2 (Uzupełnij). Równanie reakcji chemicznej do probówki nr 2 (Uzupełnij).
RHkkiINvGS00H
(Uzupełnij).
RcP4TGJCnM1i5
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RwsEBF7cTVFFy
Obserwacje w probówce nr 3 (Uzupełnij). Równanie reakcji chemicznej do probówki nr 3 (Uzupełnij). Wnioski (Uzupełnij).
RhmMGou8sVY61
(Uzupełnij).

Uwaga!

Fluor jest najbardziej reaktywnym (reaguje z wodą) z fluorowców, jednakże ze względu na wysoką toksyczność fluoru i jego związków, doświadczenie z jego użyciem zostało pominięte.

Pamiętaj!

RRjkILm5M7n4u
Ćwiczenie 1
Który z fluorowców reaguje samoistnie z cząsteczką wodoru? Możliwe odpowiedzi: 1. Fluor, 2. Chlor, 3. Brom, 4. Jod
Ćwiczenie 2

Jakie produkty powstają w reakcji bromu i chloru z jodkiem potasu i o czym to świadczy? Odpowiedź uzasadnij, zapisując odpowiednia równania reakcji chemicznych.

R12301sj0oLPi
(Uzupełnij).
R1edEMV1JERCR
(Uzupełnij).
Polecenie 3

Czy wiesz, w jaki sposób można zapisać równania reakcji z udziałem fluorowców? Zapoznaj się z filmem edukacyjnym i odpowiedz na pytanie.

RQok4r5zM7lrd
Film dotyczy ćwiczenia zapisu równań z udziałem fluorowców.
R13tPvf1KZIwV
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
1
Ćwiczenie 3

Fluor gwałtownie reaguje z wodą. Zapisz równanie reakcji.

R12l47BsS76Tn
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
Ro2J8tjdCbZ8l
(Uzupełnij).
11
Ćwiczenie 4

Zapisz w sposób jonowy skrócony równania reakcji zachodzących pomiędzy azotanem(V) srebra a:

a) jonami chloru;

b) jonami bromu;

c) jonami jodu.

R1DEgk937OCgl
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
R15Dm61h8LyCN
(Uzupełnij).
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.