Galogenlar (VIIA guruh)

Galogenlar (yunoncha "tuz hosil qiluvchilar") — VIIA guruh elementlari: ftor F, xlor Cl, brom Br, yod I va radioaktiv astat At. Ularning atomlari tashqi pog‘onasida 7 elektron bor, oktetga bitta elektron yetmaydi — shuning uchun galogenlar eng faol metallmaslar va kuchli oksidlovchilar. Metallar bilan ular to‘g‘ridan-to‘g‘ri tuz hosil qiladi (NaCl, KBr), nomi ham shundan. Xlor ichimlik suvini zararsizlantirishda, PVX, dori-darmonlar va oqartiruvchi vositalar ishlab chiqarishda, ftor — tish pastalari va teflon olishda, yod — tibbiyotda (yod tindirmasi) keng qo‘llanadi. Imtihonda galogenlarning faolligi, xlorning ishqor bilan reaksiyalari va kumush galogenidlarga oid hisoblar ko‘p uchraydi.

§1. Umumiy xossalar va qonuniyatlar

Oddiy moddalar ikki atomli molekulalar (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) dan iborat, atomlar qutbsiz kovalent bog‘ bilan bog‘langan. Agregat holati molyar massa ortishi bilan o‘zgaradi: F₂ — och sariq gaz, Cl₂ — sarg‘ish-yashil gaz, Br₂ — qizil-qo‘ng‘ir suyuqlik, I₂ — binafsha-qora kristall, qizdirilganda sublimatlanadi (suyuqlanmay bug‘ga aylanadi). Barcha galogenlar zaharli va o‘tkir hidli.

Ftor eng elektromanfiy element, shuning uchun birikmalarda faqat −1 holatda bo‘ladi. Xlor, brom va yod kislorod bilan birikmalarida +1, +3, +5, +7 holatlarni ham namoyon qiladi: HClO (+1), HClO₂ (+3), HClO₃ (+5), HClO₄ (+7). Kislorodli kislotalarda xlorning oksidlanish darajasi ortishi bilan kislota kuchi ortadi, oksidlovchilik esa kamayadi.

§2. Galogenlarning nisbiy faolligi

Faolroq galogen kamroq faol galogenni uning tuzi eritmasidan siqib chiqaradi:

Ftor suv bilan shiddatli reaksiyaga kirishib, undan kislorodni siqib chiqaradi: 2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂, shuning uchun ftorni tuzlar eritmasidagi reaksiyalarda ishlatib bo‘lmaydi. Galogenlarning vodorod bilan reaksiyasi ham faollik qatoriga mos: ftor qorong‘ida va sovuqda portlash bilan, xlor yorug‘likda portlash bilan, brom qizdirilganda, yod esa qaytar reaksiya bilan birikadi.

Misol

0,2 mol kaliy bromid saqlagan eritmadan mo‘l xlor o‘tkazildi. Necha gramm brom ajraladi?

1. Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂: n(Br₂) = 0,2/2 = 0,1 mol.
2. M(Br₂) = 160 g/mol.
3. m = 0,1·160 = 16 g.

§3. Xlor: olinishi va xossalari

Olinishi:

Xossalari:

• Metallar bilan: 2Na + Cl₂ → 2NaCl; 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (xlor temirni +3 gacha oksidlaydi).
• Vodorod bilan: H₂ + Cl₂ → 2HCl (yorug‘likda portlaydi, zanjirli reaksiya).
• Suv bilan: Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO; gipoxlorit kislota HClO — kuchli oksidlovchi, u oqartiradi va mikroblarni o‘ldiradi. Xlorli suvning oqartirish xossasi shunga asoslangan.
• Ishqor bilan: sovuqda Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O (oqartiruvchi suyuqlik); qizdirilganda 3Cl₂ + 6KOH → 5KCl + KClO₃ + 3H₂O (bertolle tuzi). Bu — disproporsiyalanish: xlor bir vaqtda ham oksidlanadi, ham qaytariladi.
• Organik moddalar bilan: alkanlar bilan o‘rin olish, alkenlar bilan birikish (C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂).

Misol

15,8 g kaliy permanganat mo‘l kons. xlorid kislota bilan reaksiyaga kirishdi. Necha litr xlor (n.sh.) ajraladi?

1. n(KMnO₄) = 15,8/158 = 0,1 mol.
2. 2KMnO₄ → 5Cl₂: n(Cl₂) = 0,1·5/2 = 0,25 mol.
3. V = 0,25·22,4 = 5,6 l.

§4. Galogenvodorodlar va kislorodli birikmalar

HCl — rangsiz, o‘tkir hidli gaz, suvda juda yaxshi eriydi; eritmasi — xlorid kislota, kuchli kislota. Laboratoriyada: NaCl + H₂SO₄(kons.) → NaHSO₄ + HCl (qizdirish). Galogenvodorod kislotalarning kuchi HF < HCl < HBr < HI qatorida ortadi, chunki H–Hal bog‘ uzunlashib, kuchsizlanadi; ularning qaytaruvchilik xossasi ham shu tartibda ortadi. HF — kuchsiz kislota, lekin shishani yemiradi: SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O; u flyuoritdan olinadi: CaF₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2HF.

Kislorodli birikmalar: bertolle tuzi KClO₃ qizdirilganda (MnO₂ katalizatorida) kislorod beradi: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂; xlorli ohak CaOCl₂ va natriy gipoxlorit — oqartiruvchi va dezinfeksiyalovchi vositalar; HClO₄ — eng kuchli noorganik kislotalardan biri.

§5. Sifat reaksiyalari va biologik ahamiyati

Galogenid ionlari kumush nitrat bilan aniqlanadi:

AgCl ammiak eritmasida eriydi, AgI esa erimaydi. Yod kraxmal bilan to‘q ko‘k rang beradi — bu yodga (va kraxmalga) sifat reaksiya. Xlorli suv va kraxmal yordamida yodidni bromiddan farqlash mumkin.

Biologik ahamiyati: xlorid ionlari oshqozon shirasidagi xlorid kislota tarkibida va qon plazmasida; yod qalqonsimon bez gormonlari uchun zarur, uning yetishmasligi bo‘qoq kasalligiga olib keladi — shuning uchun osh tuzi yodlanadi; ftorid ionlari tish emalini mustahkamlaydi.

§6. Rasmiy test namunasi

25 g NaCl va KCl aralashmasi eritmasiga 840 ml 0,5 M AgNO₃ qo‘shildi, cho‘kma filtrlandi. Filtratga 100 g mis plastinka tushirildi, uning massasi 101,52 g bo‘ldi. Aralashmadagi NaCl ning massa ulushini toping.

Misol

1. n(AgNO₃) = 0,84·0,5 = 0,42 mol.
2. Plastinkada Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag: 1 mol Cu uchun massa 216 − 64 = 152 g ortadi; 1,52/152 = 0,01 mol Cu → ortiqcha Ag⁺ 0,02 mol.
3. Xloridlarga sarflangan Ag⁺: 0,42 − 0,02 = 0,40 mol = n(Cl⁻).
4. 58,5x + 74,5(0,4 − x) = 25 → 16x = 4,8 → x = 0,3 mol NaCl = 17,55 g.
5. ω = 17,55/25 = 0,702 → 70,2 %.

O‘zingizni tekshiring

1. Qaysi reaksiya bormaydi: a) Cl₂ + NaI; b) Br₂ + NaCl; c) F₂ + H₂O?

2. 17,4 g MnO₂ mo‘l HCl bilan reaksiyaga kirishganda necha litr Cl₂ (n.sh.) ajraladi?

3. Temir xlor va xlorid kislota bilan qanday tuzlar hosil qiladi?

4. Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O reaksiyasida xlorning oksidlanish darajalari qanday o‘zgaradi?

5. NaBr va NaI eritmalarini qanday farqlaysiz?

6. 0,1 mol KCl va 0,1 mol KBr aralashmasiga mo‘l AgNO₃ qo‘shildi. Cho‘kma massasi qancha?

7. Galogenvodorod kislotalardan qaysi biri eng kuchli?

8. Ftorning birikmalardagi yagona oksidlanish darajasi qanday?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Ftorga musbat oksidlanish darajasi berish.
• I₂ bromid ionini oksidlaydi deb yozish: aksincha, brom yodidni oksidlaydi.
• Temir xlor bilan FeCl₂ hosil qiladi deb yozish: FeCl₃ hosil bo‘ladi.
• AgF ni ham cho‘kma deb hisoblash.
• HF ni kuchli kislota deb hisoblash: u kuchsiz, lekin shishani yemiradi.