Fluorowce

Pierwiastki grupy 17

(grupy VII A – „głównej”)

Fluorowce (halogeny)

Konfiguracja elektronowa powłoki walencyjnej ns

2

np

5

, w 

stanie wolnym wszystkie występują jako X

2

X

2

Elektro-

ujemność

Potencjał E

0

2X

-

↔

X

2

∆

H

D

(

X-X

)

[kJmol

-1

] 

A

e

(

X

X

-

)

[kJmol

-1

]

Promień

atomowy 

[pm]

Promień

jonowy 

X

-

[pm]

F

2

Cl

2

Br

2

I

2

At

2

4,0

3,0

2,8

2,5

2,2

2,85

1,36

1,07

1,04

0,30

155

243

332

458

322

349

324

295

270

71

99

114

133

(140)

136

181

195

216

(230)

Charakter chemiczny fluorowców

Ze względu na duŜą aktywność chemiczną fluorowce nie 

występują w przyrodzie w stanie wolnym;

Otrzymuje się je przede wszystkim na drodze elektrolizy 

halogenków stopionych lub rozpuszczonych w wodzie 

(jony X

-

ulegają utlenieniu na anodzie):

MoŜna je równieŜ otrzymać przy zastosowaniu utleniaczy o 

wyskim potencjale redoksowym:

e

2

X

2X

:

Anoda

2

+

↑

→

−

O

8H

2MnCl

2KCl

5Cl

16HCl

2KMnO

2

2

2

4

+

+

+

↑

→

+

O

2H

MnCl

Cl

4HCl

MnO

2

2

2

2

+

+

↑

→

+

O

2H

2Cl

O

4HCl

2

2

RuO

 

lub

 

CuCl

2

2

2

+









→



+

Charakter chemiczny i wiązania

Ze względu na wysoki potencjał utleniający i duŜe 

powinowactwo elektronowe, wszystkie fluorowce w 

stanie wolnym mają charakter 

utleniający

;

Wszystkie połączenia, w których atomowi fluorowca 

przypisujemy dodatni stopień utlenienia maja równiez 

charakter 

utleniający

;

Związki, w których atom fluorowca uległ redukcji do 

stopnia utlenienia –I, mają charakter slabo 

redukujacy

;

Utleniający charakter pierwiastków słabnie ze wzrostem 

masy molowej, co powoduje, Ŝe lŜejsze pierwiastki z 

grupy wypierają cięŜsze z ich związków (zastosowanie w 

analizie anionów !):

2

2

2

2

2

2

I

2F

2I

F

Br

2F

2Br

F

Cl

2F

2Cl

F

+

→

+

+

→

+

+

→

+

−

−

−

−

−

−

2

2

2

2

I

2Cl

2I

Cl

Br

2Cl

2Br

Cl

+

→

+

+

→

+

−

−

−

−

2

2

I

2Br

2I

Br

+

→

+

−

−

Wiązania fluorowców

Ze względu na wysoki potencjał utleniający i duŜe 

powinowactwo elektronowe, wszystkie fluorowce mogą

łatwo wytworzyć

wiązania jonowe

z pierwiastkami 

elektrododatnimi (np. metalami):

Atom fluorowca przyjmuje elektron, redukuje się stając 

się jonem o stopniu utlenienia 

-1;

Z niemetalami fluorowce tworzą wiązania kowalencyjne 

spolaryzowane;

Tylko fluor występuje wyłącznie na stopniu utlenienia 

–I

, 

pozostałe fluorowce na stopniach 

–I

, 

+I

, 

+III

, 

+IV

, 

+V

, 

+VI

, 

+VII

;

W związkach o dodatnim stopniu utlenienia fluorowca, 

wiązanie ma charakter kowalencyjny (spolaryzowany)

(s)

2(g)

2

1

(s)

(s)

2(g)

2

1

(s)

NaCl

Cl

Na

CsF

F

Cs

→

+

→

+

Połączenia fluorowców z wodorem

o

Wzór ogólny – HX – fluorowiec występuje na –I stopniu 

utlenienia, wiązanie atomowe spolaryzowane. Tradycyjna 

nazwa – fluorowcowodory lub halogenowodory, uzywa 

się teŜ nazw fluorek wodoru, chlorek wodoru, ... itp.;

o

Udział wiązania jonowego we fluorku wodoru HF wynosi 

ok. 45% i spada do ok. 5% w jodku wodoru HI;

o

Ze względu na wysoki moment dipolowy we fluorku 

wodoru występują wiązania wodorowe, będące przyczyną

asocjacji cząsteczek:

F

H

F

H

F

H

F

H

F

H

F

H

(HF)

n

np. H

2

F

2

Właściwości halogenków wodoru 

i ich pochodnych

Halogenki wodoru są w warunkach normalnych gazami;

Rozpuszczają się w wodzie (HF bez ograniczeń, pozostałe 

troszkę słabiej), a ich wodne roztwory mają charakter 

słabo 

kwaśny

w przypadku HF, i 

kwaśny

w przypadku 

pozostałych halogenków;

W roztworach wodnych dysocjują całkowicie, zgodnie z 

równaniem:

Fluorki dysocjują z utworzeniem wodoroanionów:

−

+

+

↔

+

X

O

H

O

H

HX

3

2

−

+

+

↔

+

2

3

2

2

2

HF

O

H

O

H

F

H

Pochodne halogenków wodoru – sole

♦

Reakcje halogenów z metalami lub reakcje halogenków 

wodoru z metalami lub ich wodorotlenkami prowadzą do 

utworzenia halogenków metali o charakterze soli kwasów 

beztlenowych (zawierają jon X

-

)  i przy znaczącym 

udziale wiązania jonowego:

♦

Najbardziej rozpowszechnione halogenki:

♦

NaCl, KCl, KF, KBr, KI, MgCl

2

, CaCl

2 

itd (rozpuszczalne w 

wodzie), często występujące w przyrodzie.

♦

AgCl, AgBr – światłoczułe i nierozpuszczalne w wodzie

O

H

KHF

F

H

KOH

O

H

NaI

HI

NaOH

H

ZnCl

2HCl

Zn

FeCl

Cl

Fe

2

2

2

2

2

2

2

2(s)

2(g)

(s)

+

→

+

+

→

+

↑

+

→

+

→

+

Tlenki fluorowców 

Stopień

utlenienia

F

Cl

Br

I

- I

OF

2

O

2

F

2

+I

Cl

2

O

Br

2

O

+IV

ClO

2

BrO

2

+V

I

2

O

5

+VI

Cl

2

O

6

BrO

3

+VII

Cl

2

O

7

Oksykwasy fluorowców 

Stopień

utlenienia

F

Cl

Br

I

- I

HOF 

+I

HClO

HBrO

HIO

k. chlorowy (I) 

k. bromowy (I) 

k.jodowy(I)

+III

HClO

2

HBrO

2

k. chlorowy (III) 

k. bromowy (III)

+V

HClO

3

HBrO

3

HIO

3

k. chlorowy (V) 

k. bromowy (V) 

k.jodowy(V)

+VII

HClO

4

HBrO

4

HIO

4

k. chlorowy (VII) 

k. bromowy (VII) 

k.jodowy(VII)

H

5

IO

6

, H

3

IO

5

,

H

4

I

2

O

9

, H

7

I

3

O

11

Właściwości oksykwasów i ich soli

Oksykwasy fluorowców i aniony pochodzące z ich soli 

mają właściwości utleniające. Potencjał utleniający rośnie 

ze wzrostem stopnia utlenienia fluorowca;

Trwałość oksykwasów rosnie ze stopniem utlenienia; 

niektóre aniony występują wyłącznie w solach; aniony 

moŜna  otrzymać na drodze dysproporcjonowania 

pierwiastków w środowisku zasadowym:

O

H

X

XO

2OH

X

2

2

+

+

↔

+

−

−

−

−

−

−

+

↔

3

XO

2X

3XO

PoniewaŜ jony XO

-

są nietrwałe, dalsze dysproporcjono-

wanie prowadzi do bardziej trwałego stopnia utlenienia (V):

Równowaga dysproporcjonowania przesuwa się w miarę

wzrostu masy molowej:

O

3H

BrO

5Br

6OH

3Br

2

3

2

+

+

↔

+

−

−

−

Stereochemia związków fluorowców (1)

Reguły hybrydyzacji dobrze tłumaczą kształt cząsteczek i 

jonów fluorowców na wyŜszych stopniach utlenienia:

Typ hybr.

Liczba St.   Par         Kształt

Przykłady

par

utl.  wiąŜ.

sp

3

4

+III 2

Litera V

ClO

2

-

4         +V     3

Piramida   ClO

3

-

, 

BrO

3

-

trygonalna

4

+VII 4

Tetraedr ClO

4

-

, 

IO

4

-

Stereochemia związków fluorowców (2)

Typ hybr.

Liczba St.   Par         Kształt

Przykłady

par

utl.  wiąŜ.

sp

3

d

5

+I

2

Liniowy

I

3

-

, ICl

2

-

5         +III    3         Litera T

ClF

3

5

+VII 4

~Tetraedr

IO

2

F

2

-

sp

3

d

2

6

+IV

4

Kwadrat

ICl

4

-

6         +V     5      

Piramida kw.

IF

5

6

+VII 6

Oktaedr

IO

6

5-

sp

3

d

3

7

+VII 7

Bipiramida

IF

7

pentagonalna