Przeczytaj

bg‑red

Otrzymywanie wodorków w wyniku syntezy bezpośredniej

Tak jak większość wodorkówwodorkiwodorków, wodorki pierwiastków 17. grupy można otrzymać w reakcji syntezyreakcja syntezy reakcji syntezy bezpośredniej danego pierwiastka z wodorem.

Spośród fluorowcówfluorowce, chlorowce, halogenyfluorowców wyróżnia się fluor, który z wodorem łączy się samorzutnie. Reakcja ta jest gwałtowna, wybuchowa, oraz przebiega bez dostępu światła i w niskiej temperaturze. W jej wyniku powstaje fluorowodór:

H_{2 (g)} + F_{2 (g)} \to 2 {HF}_{(g)}

Otrzymany fluorowodór – nawet przy śladowych ilościach wody – staje się bardzo aktywny. Jego roztwór wodny, czyli kwas fluorowodorowy, ma właściwości żrące i silnie toksyczne.

Ciekawostka

RWYIgGpnDbeJI

Zdjęcie przedstawiające butelkę kwasu fluorowodorowego wykonaną z tworzywa sztucznego. Na niej znajdują się piktogramy informujące o tym, że związek ten jest silnie trujący oraz żrący. — Szczególna aktywność fluorowodoru przejawia się w procesie trawienia szkła. Pod wpływem fluorowodoru krzemionka ${SiO}_{2}$ (główny składnik szkła) ulega łatwo przemianie w czterofluorek krzemu ${SiF}_{4}$ . To powoduje, że fluorowodoru nie przechowuje się w naczyniach szklanych. Do tego celu najczęściej używa się naczyń z tworzyw sztucznych.
Źródło: Dorgan, licencja: CC BY-SA 3.0.

Synteza wodorków innych fluorowców przebiega z udziałem światła, płomienia lub katalizatorów.

Reakcja chloru z wodorem wymaga światła lub płomienia:

H_{2 (g)} + {Cl}_{2 (g)} \overset{światło}{\to} 2 {HCl}_{(g)}

RArqFl1eKLjFa1

Ilustracja przedstawia schemat aparatury wykorzystywanej do syntezy chlorowodoru w reakcji spalania wodoru w chlorze. gumowy wężyk z zaworem, doprowadzający wodór do kolby stożkowej, wężyk wmontowany jest w specjalny korek. W kolbie znajduje się chlor. Wewnątrz kolby na wężyk nasadzona jest szklana rurka, zakończona podpalonym lontem. — Otrzymywanie chlorowodoru w reakcji spalania wodoru w chlorze
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Syntezę chlorowodoru w laboratorium przeprowadza się pod sprawnie działającym wyciągiem. Zarówno chlor, jak i produkt reakcji, a mianowicie chlorowodór, są gazami drażniącymi i toksycznymi.

Brom i jod reagują z wodorem znacznie łagodniej.

Ciekły brom łączy się z wodorem po podgrzaniu lub w obecności katalizatora (np. platyny). W wyniku reakcji powstaje gazowy bromowodór. Jest to reakcja odwracalnareakcja odwracalnareakcja odwracalna, ponieważ bromowodór dość łatwo rozkłada się na pierwiastki.

H_{2 (g)} + {Br}_{2 (g)} \overset{T}{⇄} 2 {HBr}_{(g)}

Podobnie przebiega reakcja syntezy jodwodoru:

H_{2 (g)} + I_{2 (g)} \overset{T}{⇄} 2 {HI}_{(g)}

Ciekawostka

Fluorowodór powstaje także w wyniku bezpośredniej reakcji fluoru, który jest najbardziej aktywnym ze wszystkich niemetali – z wodą. Drugim produktem tej reakcji jest atomowy tlen:

F_{2 (g)} + H_{2} O_{(c)} \to 2 {HF}_{(g)} + O_{(g)}

bg‑red

Otrzymywanie wodorków pierwiastków 17. grupy z ich soli

Chlorowodór i jego roztwór (kwas chlorowodorowy) są ważnymi surowcami w przemyśle chemicznym i wielu innych, dlatego wytwarzany jest w dużych ilościach. Na skalę przemysłową produkuje się go, działając stężonym kwasem siarkowym(VI) na sól kamienną:

2 {NaCl}_{(s)} + H_{2} {SO}_{4 (stęż.)} \to {Na}_{2} {SO}_{4 (s)} + 2 {HCl}_{(g)}

Dla zainteresowanych

Do otrzymania bromowodoru i jodowodoru nie można stosować metody polegającej na działaniu kwasem siarkowym(VI) na odpowiednie ich sole. Jony ${Br}^{-}$ i $I^{-}$ utleniają się pod wpływem stężonego kwasu siarkowego(VI) do bromu i jodu.

Otrzymywanie bromowodoru w reakcji bromku z kwasem siarkowym(VI) jest nieefektywne, ponieważ powstający bromowodór ulega, pod wpływem kwasu, dalszemu utlenianiu do bromu:

2 KBr + H_{2} {SO}_{4 (stęż .)} \to K_{2} {SO}_{4} + 2 HBr

2 HBr + H_{2} {SO}_{4 (stęż .)} \to {Br}_{2} + {SO}_{2} + 2 H_{2} O

Dlatego też do otrzymywania $HBr$ i $HI$ stosować można kwas fosforowy(V). Na przykład reakcja otrzymywania bromowodoru przebiega zgodnie z równaniem:

3 {NaBr}_{(s)} + H_{3} {PO}_{4 (aq)} \to {Na}_{3} {PO}_{4 (aq)} + 3 {HBr}_{(g)}

Ciekawostka

Kwas solny (chlorowodorowy) jest ważnym składnikiem soku żołądkowego. Wytwarzany jest w serii reakcji biochemicznych przez komórki okładzinowe gruczołów błony śluzowej żołądka. Podstawową reakcją w powstawaniu kwasu solnego jest synteza jonu wodorowęglanowego z ${CO}_{2}$ i jonów ${OH}^{-}$ , pochodzących z dysocjacji wody. Jony wodorowęglanowe są transportowane do osocza krwi, a stamtąd są pobierane i wykorzystywane do produkcji $HCl$ jonów ${Cl}^{-}$ .

Ry3tOVUSzKDY7

Zdjęcie przedstawiające fragment preparatu mikroskopowego, który stanowią komórki okładzinowe błony śluzowej żołądka. Różnokształtne wybarwione na fioletowo struktury, można zaobserwować w ich wnętrzach jądra komórkowe, które stanowią ciemniejsze kropki w środku komórek. — Komórki okładzinowe błony śluzowej żołądka. Ich funkcją jest wydzielanie kwasu solnego.
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Słownik

wodorki

to związki wodoru z innymi pierwiastkami; ze względu na skład, wodorki możemy podzielić na:

wodorki niemetali – związki, w których wodór występuje na +I stopniu utlenienia;
wodorki metali – związki, w których wodór występuje na -I stopniu utlenienia

reakcja syntezy

synteza, reakcja tworzenia, typ reakcji chemicznej

fluorowce, chlorowce, halogeny

pierwiastki 17. grupy układu okresowego: fluor ( $F$ ), chlor ( $Cl$ ), brom ( $Br$ ), jod ( $I$ ), astat ( $At$ )

halogenowodory, fluorowcowodory

związki pierwiastków 17. grupy z wodorem: fluorowodór ( $HF$ ), chlorowodór $HCl$ , bromowodór $HBr$ , jodowodór $HI$

utlenianie

oksydacja, chemiczny proces polegający na oddaniu elektronu (elektronów) przez jon, atom lub grupę atomów, w wyniku czego podwyższa się stopień utlenienia atomu pierwiastka oddającego elektrony

reakcja odwracalna

reakcja chem. złożona z elementarnych procesów przebiegających jednocześnie w przeciwnych kierunkach: $A + B ⇄ C + D$ , w której produkty reakcji przebiegającej z lewa na prawo są substratami reakcji biegnącej w kierunku przeciwnym i odwrotnie

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Warszawa 2004, s. 116‑119; 955‑958.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa, s. 571 -574.

Czerwiński A, Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1. Podręcznik, Warszawa 2002, s. 243‑345.

Pac B., Zegar A., Podstawy klasyfikacji związków nieorganicznych w teorii i zadaniach, Kraków 2019.

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – I

Otrzymywanie wodorków w wyniku syntezy bezpośredniej

Otrzymywanie wodorków pierwiastków 17. grupy z ich soli

Słownik

Bibliografia