Химические свойства галогенов - фтора, хлора, брома, йода и астата

Свободные галогены проявляют чрезвычайно высокую химическую активность. Они вступают во взаимодействие почти со всеми простыми веществами, окисляют ряд сложных веществ.

Так, расплавленный металлический натрий в атмосфере хлора сгорает с ослепительной вспышкой, а на стенках сосуда появляется белый налет хлорида натрия:

2Na + Cl₂ = 2NaCl

Если кусочек твердого фтора бросить в жидкий водород, то реакция идет со взрывом.

Если к желтоватому водному раствору йода добавить сероводородной воды (раствор сероводорода в воде), то жидкость обесцвечивается и становится мутной от выделившейся серы:

H₂S·aq + I₂·aq = 2HI + S↓

Основным типом реакций, в которые вступают галогены в виде простых веществ, являются те, в которых они играют роль окислителя. Такое поведение напоминает свойства кислорода и считается типичным для неметаллов.

Окислительные свойства галогенов ослабевают при переходе вниз по группе, от фтора к йоду. Связано это с ослаблением химических связей галоген-элемент благодаря понижению плотности перекрывания в связи с увеличением размеров атомов при движении вниз по группе. указанная закономерность является общей для непереходных элементов.

Различие химических свойств в ряду At-I-Br-Cl в основном определяется закономерным уменьшением размеров атомных орбиталей валентных электронов, а при переходе от хлора к фтору уменьшение атомных орбиталей сопровождается еще и резким изменением всего состояния электронной оболочки. Это означает, что последовательность в изменении количественных, а часто и качественных характеристик свойств галогенов и их соединений в ряду I-Br-Cl-F нарушается при переходе от хлора к фтору. Например, концентрация кислот HOHal в насыщенных водных растворах галогенов увеличивается в ряду I-Br-Cl, но фтор вообще не может образовать оксокислоту HOF.

Сравнение химических свойств галогенов показывает, что их окислительная активность последовательно уменьшается от фтора к астату. Этот эффект проявляется в способности более легких галогенов в виде простых веществ окислять анионы Hal^- более тяжелых галогенов и в способности более тяжелых галогенов восстанавливать кислородные соединения более легких галогенов.

F₂ + 2Cl^- = 2F^- + Cl₂

Br₂ + 2I^- = 2Br^- + I₂

Cl₂ + 2Br^- = 2Cl^- + Br₂

I₂ + 2ClO₃^- = 2IO₃^- + Cl₂