Флуоровце

Галогены — элементы 17-й группы периодической таблицы. Из них хлор образует большинство соединений; он также имеет наибольшее количество применений. Они встречаются во всех агрегатных состояниях: фтор и хлор — зелено-желтые газы, бром — красновато-коричневая жидкость, йод — стально-серое твердое вещество. Последний из галогенов, астат, очень радиоактивен. Они токсичны в свободном состоянии.

В первом эксперименте мы будем травить стекло соединениями фтора. Для теста потребуются фторид натрия, NaF и раствор серной кислоты (VI) H.₂SO₄. Налейте немного фтористого натрия на часовое стекло и полейте его раствором H.₂SO₄ (фотография 1). Примерно через час промойте предметное стекло (фотография 2), соблюдая осторожность при обращении с раствором H₂SO₄ (резиновые перчатки). На поверхности видны следы разрушения (фотография 3), вызванные действием соединений фтора. Механизм травления стекла следующий:

а) крепкая серная кислота (VI) разлагает фтористый натрий с выделением фтористого водорода

б) фтористый водород реагирует с кремнеземом, содержащимся в стекле

Соединения фтора впервые были использованы для получения изображений на стекле в начале XNUMX века польским химиком Антони Ганном.

Во втором опыте мы получаем свободный бром. Потребуются растворы бромида калия KBr, перманганата калия KMnO.₄, серная кислота (VI) H₂SO₄ и органический растворитель (например, нитрорастворитель). После заливки небольшого объема раствора KMnO в колбу с раствором KBr₄ и подкисление реакционной среды H.₂SO₄, содержимое желтеет – явление обусловлено выделением свободного брома (фотография 4):

После добавления небольшого количества органического растворителя (фотография 5) и перемешивание жидкостей (фотография 6), бром экстрагируется из воды в органическую фазу (бром лучше растворяется в неполярных жидкостях). Перелив содержимое колбы в пробирку, можно увидеть два слоя: верхний, представляющий собой раствор брома в органическом растворителе, и нижний — воду с остатком образовавшегося в реакции брома (фотография 7). Большая часть брома перешла в органическую фазу.

Свободный йод получают по аналогичной реакции, для чего потребуются следующие растворы: йодид калия KI, перманганат калия KMnO₄, серная кислота (VI) H₂SO₄ и органический растворитель. При добавлении в колбу с раствором йодистого калия раствора перманганата калия и серной кислоты окраска его содержимого изменяется на темно-коричневую (фотография 8) за счет выделения свободного йода:

Внеся небольшое количество органической жидкости, встряхните колбу, чтобы содержимое тщательно перемешалось, а затем перелейте жидкость в пробирку. Также в этом случае жидкости расслаиваются (фотография 9): вверху раствор йода в органическом растворителе, внизу вода с остатком свободного галогена.

Последний опыт позволит наблюдать за изменениями йода под действием нагревания. Стакан с йодом, накрытый часовым стеклом, нагреть над пламенем горелки (fотография 10). Через некоторое время мы можем заметить плавающие в сосуде фиолетовые пары (фотография 11). Они йодистые, сублимирующиеся (твердое переходит в газообразное, минуя жидкую фазу) при температуре, немного превышающей 100°С. Игольчатые кристаллы йода оседают на холодных стенках стакана (фотография 12) — это ресублимация, т.е. переход газообразного вещества в твердое, минуя жидкую фазу. Вложенные кристаллы также находятся на часовом стекле, закрывающем стакан (фотография 13). Для очистки этого элемента используется явление легкой возгонки и ресублимации йода.

Смотрите видео:

Сублимация и ресублимация йода