Composto chimico contenente idrogeno. Idrogeno in natura (0,9% nella crosta terrestre)

Idrogeno - elemento speciale, occupando due celle contemporaneamente nel sistema periodico di Mendeleev. Si trova in due gruppi di elementi con proprietà opposte e questa caratteristica lo rende unico. L'idrogeno è una sostanza semplice e parte integrale molti connessioni complesse, è un elemento organogeno e biogenico. Vale la pena familiarizzare in dettaglio con le sue caratteristiche e proprietà principali.

Idrogeno nel sistema periodico di Mendeleev

Le principali caratteristiche dell'idrogeno indicate in:

• il numero di serie dell'elemento è 1 (c'è lo stesso numero di protoni ed elettroni);
• massa atomicaè 1,00795;
• l'idrogeno ha tre isotopi, ognuno dei quali ha proprietà speciali;
• a causa del contenuto di un solo elettrone, l'idrogeno è in grado di esibire proprietà riducenti e ossidanti, e dopo la donazione di un elettrone, l'idrogeno ha un orbitale libero, che partecipa alla formazione di legami chimici secondo il meccanismo donatore-accettore;
• l'idrogeno è un elemento leggero a bassa densità;
• l'idrogeno è un forte agente riducente, apre il gruppo dei metalli alcalini nel primo gruppo del sottogruppo principale;
• quando l'idrogeno reagisce con metalli e altri forti agenti riducenti, accetta il loro elettrone e diventa un agente ossidante. Tali composti sono chiamati idruri. Di segno indicato l'idrogeno appartiene condizionatamente al gruppo degli alogeni (nella tabella è riportato sopra il fluoro tra parentesi), con il quale ha somiglianze.

L'idrogeno come sostanza semplice

L'idrogeno è un gas la cui molecola è composta da due. Questa sostanza fu scoperta nel 1766 dallo scienziato britannico Henry Cavendish. Ha dimostrato che l'idrogeno è un gas che esplode quando interagisce con l'ossigeno. Dopo aver studiato l'idrogeno, i chimici hanno scoperto che questa sostanza è la più leggera di tutte quelle conosciute dall'uomo.

Un altro scienziato, Lavoisier, ha dato all'elemento il nome "hydrogenium", che in latino significa "dare alla luce l'acqua". Nel 1781, Henry Cavendish dimostrò che l'acqua è una combinazione di ossigeno e idrogeno. In altre parole, l'acqua è il prodotto della reazione dell'idrogeno con l'ossigeno. Le proprietà combustibili dell'idrogeno erano note anche agli scienziati antichi: i documenti corrispondenti furono lasciati da Paracelso, vissuto nel XVI secolo.

L'idrogeno molecolare è un composto gassoso presente in natura comune in natura, che consiste di due atomi e quando viene sollevata una scheggia in fiamme. Una molecola di idrogeno può decadere in atomi che si trasformano in nuclei di elio, poiché sono in grado di partecipare alle reazioni nucleari. Tali processi si verificano regolarmente nello spazio e sul Sole.

L'idrogeno e le sue proprietà fisiche

L'idrogeno ha i seguenti parametri fisici:

• bolle a -252,76 °C;
• fonde a -259,14 °C; *entro i limiti di temperatura indicati, l'idrogeno è un liquido inodore e incolore;
• l'idrogeno è leggermente solubile in acqua;
• l'idrogeno può teoricamente trasformarsi in uno stato metallico in condizioni particolari (basse temperature e alta pressione);
• l'idrogeno puro è una sostanza esplosiva e combustibile;
• l'idrogeno è in grado di diffondersi attraverso lo spessore dei metalli, quindi si dissolve bene in essi;
• l'idrogeno è 14,5 volte più leggero dell'aria;
• in alta pressione si possono ottenere cristalli simili a neve di idrogeno solido.

Proprietà chimiche dell'idrogeno

Metodi di laboratorio:

• interazione di acidi diluiti con metalli attivi e metalli di media attività;
• idrolisi di idruri metallici;
• reazione con acqua di metalli alcalini e alcalino terrosi.

Composti dell'idrogeno:

Alogenuri di idrogeno; composti di idrogeno volatili di non metalli; idruri; idrossidi; idrossido di idrogeno (acqua); perossido di idrogeno; composti organici (proteine, grassi, carboidrati, vitamine, lipidi, oli essenziali, ormoni). Clicca per vedere esperimenti sicuri sullo studio delle proprietà di proteine, grassi e carboidrati.

Per raccogliere l'idrogeno risultante, è necessario tenere la provetta capovolta. L'idrogeno non può essere raccolto come l'anidride carbonica, perché è molto più leggero dell'aria. L'idrogeno evapora rapidamente e, se miscelato con l'aria (o in un grande accumulo), esplode. Pertanto, è necessario capovolgere il tubo. Subito dopo il riempimento, il tubo viene chiuso con un tappo di gomma.

Per verificare la purezza dell'idrogeno, è necessario avvicinare un fiammifero acceso al collo della provetta. Se si verifica un pop sordo e silenzioso, il gas è pulito e le impurità dell'aria sono minime. Se il pop è forte e sibilante, il gas nella provetta è sporco, contiene una grande percentuale di componenti estranei.

Attenzione! Non provare a ripetere questi esperimenti da solo!

Idrogeno(lat. Hydrogenium), H, un elemento chimico, il primo per numero di serie nel sistema periodico di Mendeleev; massa atomica 1.0079. In condizioni ordinarie l'idrogeno è un gas; non ha colore, odore e sapore.

Distribuzione dell'idrogeno in natura. L'idrogeno è ampiamente distribuito in natura, il suo contenuto nella crosta terrestre (litosfera e idrosfera) è dell'1% in massa e del 16% in numero di atomi. L'idrogeno fa parte della sostanza più comune sulla Terra: l'acqua (11,19% di idrogeno in massa), nei composti che compongono carbone, petrolio, gas naturali, argille, nonché organismi animali e vegetali (cioè nella composizione di proteine, acidi nucleici, grassi, carboidrati, ecc.). L'idrogeno è estremamente raro allo stato libero; si trova in piccole quantità nei gas vulcanici e in altri gas naturali. Nell'atmosfera sono presenti quantità trascurabili di idrogeno libero (0,0001% in numero di atomi). Nello spazio vicino alla Terra, l'idrogeno sotto forma di un flusso di protoni forma la cintura di radiazione interna ("protonica") della Terra. L'idrogeno è l'elemento più abbondante nello spazio. Sotto forma di plasma, costituisce circa la metà della massa del Sole e della maggior parte delle stelle, la maggior parte dei gas del mezzo interstellare e delle nebulose gassose. L'idrogeno è presente nell'atmosfera di numerosi pianeti e nelle comete sotto forma di H 2 libero, metano CH 4 , ammoniaca NH 3 , acqua H 2 O, radicali come CH, NH, OH, SiH, PH, ecc. L'idrogeno entra sotto forma di un flusso di protoni nella radiazione corpuscolare del Sole e Raggi cosmici.

Isotopi, atomi e molecole di idrogeno. L'idrogeno ordinario è costituito da una miscela di 2 isotopi stabili: idrogeno leggero, o protio (1 H), e idrogeno pesante, o deuterio (2 H, o D). Nei composti naturali dell'idrogeno, ci sono in media 6800 atomi di 1 H per 1 atomo di 2 H. Un isotopo radioattivo con un numero di massa pari a 3 è chiamato idrogeno superpesante, o trizio (3 H o T), con radiazione β debole e un'emivita T ½ = 12,262 anni . In natura, il trizio si forma, ad esempio, dall'azoto atmosferico sotto l'azione dei neutroni dei raggi cosmici; è trascurabile in atmosfera (4·10 -15% del numero totale di atomi di idrogeno). È stato ottenuto un isotopo estremamente instabile 4 H. I numeri di massa degli isotopi 1 H, 2 H, 3 H e 4 H, rispettivamente 1, 2, 3 e 4, indicano che il nucleo dell'atomo di protio contiene un solo protone, il deuterio - un protone e un neutrone, trizio - un protone e 2 neutroni, 4 H - un protone e 3 neutroni. La grande differenza nelle masse degli isotopi dell'idrogeno provoca una differenza più evidente nelle loro proprietà fisiche e chimiche che nel caso degli isotopi di altri elementi.

L'atomo di idrogeno ha la struttura più semplice tra gli atomi di tutti gli altri elementi: è costituito da un nucleo e un elettrone. L'energia di legame di un elettrone con un nucleo (potenziale di ionizzazione) è 13,595 eV. Atomo neutro L'idrogeno può anche attaccare un secondo elettrone, formando uno ione negativo H - in questo caso, l'energia di legame del secondo elettrone con un atomo neutro (affinità elettronica) è 0,78 eV. Meccanica quantistica permette di calcolare tutti i possibili livelli energetici dell'atomo di idrogeno e, di conseguenza, di dare un'interpretazione completa del suo spettro atomico. L'atomo di idrogeno viene utilizzato come atomo modello nei calcoli quantomeccanici dei livelli energetici di altri atomi più complessi.

La molecola di idrogeno H 2 è costituita da due atomi collegati da un covalente legame chimico. L'energia di dissociazione (cioè decadimento in atomi) è 4,776 eV. La distanza interatomica nella posizione di equilibrio dei nuclei è 0,7414 Å. A alte temperature l'idrogeno molecolare si dissocia in atomi (grado di dissociazione a 2000°C 0,0013, a 5000°C 0,95). Idrogeno atomico formato anche in vari reazioni chimiche(ad esempio, dall'azione di Zn su acido cloridrico). Tuttavia, l'esistenza dell'idrogeno allo stato atomico dura solo poco tempo, gli atomi si ricombinano in molecole di H2.

Proprietà fisiche dell'idrogeno. L'idrogeno è la più leggera di tutte le sostanze conosciute (14,4 volte più leggera dell'aria), densità 0,0899 g/l a 0°C e 1 atm. L'idrogeno bolle (liquefa) e fonde (solidifica) rispettivamente a -252,8°C e -259,1°C (solo l'elio ha più basse temperature fusione e bollitura). La temperatura critica dell'idrogeno è molto bassa (-240°C), quindi la sua liquefazione è associata a grandi difficoltà; pressione critica 12,8 kgf / cm 2 (12,8 atm), densità critica 0,0312 g / cm 3. L'idrogeno ha la più alta conducibilità termica di tutti i gas, pari a 0,174 W/(m·K) a 0°С e 1 atm, cioè 4,16·10 -4 cal/(s·cm·°С). Calore specifico Idrogeno a 0 ° C e 1 atm C p 14,208 kJ / (kg K), ovvero 3,394 cal / (g ° C). L'idrogeno è leggermente solubile in acqua (0,0182 ml / g a 20 ° C e 1 atm), ma bene - in molti metalli (Ni, Pt, Pa e altri), specialmente nel palladio (850 volumi per 1 volume di Pd). La solubilità dell'idrogeno nei metalli è legata alla sua capacità di diffondersi attraverso di essi; la diffusione attraverso una lega di carbonio (ad esempio l'acciaio) è talvolta accompagnata dalla distruzione della lega dovuta all'interazione dell'idrogeno con il carbonio (la cosiddetta decarbonizzazione). L'idrogeno liquido è molto leggero (densità a -253°C 0,0708 g/cm3) e fluido (viscosità a -253°C 13,8 centipoise).

Proprietà chimiche Idrogeno. Nella maggior parte dei composti, l'idrogeno mostra una valenza (più precisamente, lo stato di ossidazione) +1, come il sodio e altri metalli alcalini; di solito è considerato un analogo di questi metalli, capogruppo I del sistema Mendeleev. Tuttavia, negli idruri metallici, lo ione idrogeno è caricato negativamente (stato di ossidazione -1), cioè Na + H - idruro è costruito come Na + Cl - cloruro. Questo e alcuni altri fatti (la vicinanza delle proprietà fisiche dell'idrogeno e degli alogeni, la capacità degli alogeni di sostituire l'idrogeno nei composti organici) danno motivo di includere l'idrogeno anche nel gruppo VII del sistema periodico. In condizioni normali, l'idrogeno molecolare è relativamente inattivo, combinandosi direttamente solo con i non metalli più attivi (con il fluoro e alla luce anche con il cloro). Tuttavia, quando riscaldato, reagisce con molti elementi. L'idrogeno atomico ha un'attività chimica maggiore rispetto all'idrogeno molecolare. L'idrogeno si combina con l'ossigeno per formare acqua:

H 2 + 1/2 O 2 \u003d H 2 O

con rilascio di 285,937 kJ/mol, cioè 68,3174 kcal/mol di calore (a 25°C e 1 atm). A temperature ordinarie, la reazione procede molto lentamente, sopra i 550 ° C, con un'esplosione. I limiti di esplosività di una miscela idrogeno-ossigeno sono (in volume) dal 4 al 94% H 2 e una miscela idrogeno-aria - dal 4 al 74% H 2 (una miscela di 2 volumi di H 2 e 1 volume di O 2 è chiamato gas esplosivo). L'idrogeno viene utilizzato per ridurre molti metalli, in quanto sottrae ossigeno ai loro ossidi:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O,

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O, ecc.

Con gli alogeni l'idrogeno forma alogenuri di idrogeno, ad esempio:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl.

L'idrogeno esplode con il fluoro (anche al buio ea -252°C), reagisce con il cloro e il bromo solo se illuminato o riscaldato, e con lo iodio solo se riscaldato. L'idrogeno reagisce con l'azoto per formare ammoniaca:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

solo su un catalizzatore ea temperature e pressioni elevate. Quando riscaldato, l'idrogeno reagisce vigorosamente con lo zolfo:

H 2 + S \u003d H 2 S (idrogeno solforato),

molto più difficile con selenio e tellurio. L'idrogeno può reagire con il carbonio puro senza catalizzatore solo ad alte temperature:

2H 2 + C (amorfo) = CH 4 (metano).

L'idrogeno reagisce direttamente con alcuni metalli (alcalini, alcalino terrosi e altri), formando idruri:

H2 + 2Li = 2LiH.

Importante valore pratico avere reazioni di idrogeno con monossido di carbonio (II), in cui, a seconda della temperatura, della pressione e del catalizzatore, si formano vari composti organici, ad esempio HCHO, CH 3 OH e altri. Gli idrocarburi insaturi reagiscono con l'idrogeno per diventare saturi, ad esempio:

C n H 2n + H 2 \u003d C n H 2n + 2.

Il ruolo dell'idrogeno e dei suoi composti in chimica è eccezionalmente grande. Condizioni dell'idrogeno proprietà acide cosiddetti acidi protonici. L'idrogeno tende a formare un cosiddetto legame idrogeno con alcuni elementi, che ha un'influenza decisiva sulle proprietà di molti composti organici e inorganici.

Ottenere idrogeno. I principali tipi di materie prime per produzione industriale Idrogeno: gas combustibili naturali, gas di cokeria e gas di raffinazione del petrolio. L'idrogeno si ottiene anche dall'acqua per elettrolisi (in luoghi con elettricità a basso costo). I metodi più importanti per la produzione di idrogeno da gas naturale sono l'interazione catalitica degli idrocarburi, principalmente metano, con il vapore acqueo (conversione):

CH 4 + H 2 O \u003d CO + ZH 2,

e ossidazione incompleta degli idrocarburi da parte dell'ossigeno:

CH 4 + 1/2 O 2 \u003d CO + 2H 2

Anche il monossido di carbonio (II) risultante è soggetto a conversione:

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2.

L'idrogeno prodotto dal gas naturale è il più economico.

L'idrogeno viene isolato dal gas di cokeria e dai gas di raffineria rimuovendo i restanti componenti della miscela di gas, che sono più facilmente liquefatti dell'idrogeno, dopo un profondo raffreddamento. L'elettrolisi dell'acqua viene effettuata con corrente continua, facendola passare attraverso una soluzione di KOH o NaOH (gli acidi non vengono utilizzati per evitare la corrosione delle apparecchiature in acciaio). L'idrogeno è prodotto nei laboratori dall'elettrolisi dell'acqua, nonché dalla reazione tra zinco e acido cloridrico. Tuttavia, più spesso usano l'idrogeno già pronto in bombole.

Applicazione dell'idrogeno. L'idrogeno iniziò a essere prodotto su scala industriale alla fine del XVIII secolo per il riempimento palloncini. Attualmente, l'idrogeno è ampiamente utilizzato in industria chimica, principalmente per la produzione di ammoniaca. Un grande consumatore di idrogeno è anche la produzione di metile e altri alcoli, benzina sintetica e altri prodotti ottenuti per sintesi da idrogeno e monossido di carbonio (II). L'idrogeno viene utilizzato per l'idrogenazione di combustibili solidi e liquidi pesanti, grassi e altri, per la sintesi di HCl, per l'idrotrattamento di prodotti petroliferi, nella saldatura e nel taglio di metalli con fiamma ossigeno-idrogeno (temperatura fino a 2800 ° C) e nella saldatura ad idrogeno atomico (fino a 4000°C) . Altamente importante applicazione Gli isotopi dell'idrogeno, deuterio e trizio, sono stati trovati nell'ingegneria dell'energia nucleare.

Fenoli

Struttura
Il gruppo ossidrile nelle molecole dei composti organici può essere collegato direttamente al nucleo aromatico, oppure può essere separato da esso da uno o più atomi di carbonio. Ci si può aspettare che, a seconda di ciò, le proprietà delle sostanze differiranno in modo significativo l'una dall'altra a causa dell'influenza reciproca dei gruppi di atomi (ricorda una delle disposizioni della teoria di Butlerov). Infatti, i composti organici contenenti un radicale fenile aromatico C 6 H 5 - direttamente legato a un gruppo ossidrilico presentano proprietà speciali che differiscono da quelle degli alcoli. Tali composti sono chiamati fenoli.

Fenoli - sostanze organiche le cui molecole contengono un radicale fenile associato a uno o più gruppi idrossilici.
Come gli alcoli, i fenoli sono classificati in base all'atomicità, cioè in base al numero di gruppi idrossilici.I fenoli monoatomici contengono un gruppo idrossilico nella molecola:

Ci sono altri poliatomici fenoli contenente tre o più gruppi idrossilici nell'anello benzenico.
Conosciamo più in dettaglio la struttura e le proprietà del rappresentante più semplice di questa classe: il fenolo C6H50H. Il nome di questa sostanza ha costituito la base per il nome dell'intera classe: i fenoli.

Proprietà fisiche
Sostanza cristallina solida incolore, tºpl = 43 °C, tº bp = °C, con un odore caratteristico acuto. Velenoso. Il fenolo è leggermente solubile in acqua a temperatura ambiente. Una soluzione acquosa di fenolo si chiama acido carbolico. Provoca ustioni a contatto con la pelle, quindi il fenolo deve essere maneggiato con cura.
La struttura della molecola del fenolo
Nella molecola del fenolo, l'idrossile è direttamente legato all'atomo di carbonio del nucleo aromatico del benzene.
Ricordiamo la struttura dei gruppi di atomi che formano la molecola del fenolo.
L'anello aromatico è costituito da sei atomi di carbonio che formano un esagono regolare a causa dell'ibridazione sp 2 degli orbitali elettronici di sei atomi di carbonio. Questi atomi sono collegati da legami z. Gli elettroni p di ciascun atomo di carbonio non partecipano alla formazione di legami st, sovrapponendosi lati diversi piani z-bond, formano due parti di un singolo sei elettroni P-una nuvola che copre l'intero anello benzenico (nucleo aromatico). Nella molecola del benzene C6H6, il nucleo aromatico è assolutamente simmetrico, un singolo elettronico P-la nuvola copre uniformemente l'anello di atomi di carbonio sotto e sopra il piano della molecola (Fig. 24). Il legame covalente tra gli atomi di ossigeno e idrogeno del radicale idrossile è fortemente polare, la nuvola elettronica comune Connessioni O-N spostato verso l'atomo di ossigeno, sul quale vi è una carica negativa parziale, e sull'atomo di idrogeno - una carica positiva parziale. Inoltre, l'atomo di ossigeno nel gruppo idrossile ha due coppie di elettroni non condivise appartenenti solo ad esso.

In una molecola di fenolo, il radicale idrossile interagisce con il nucleo aromatico, mentre le coppie di elettroni solitari dell'atomo di ossigeno interagiscono con una singola nuvola TC dell'anello benzenico, formando un unico sistema elettronico. Questa interazione di non condivisa coppie di elettroni e le nuvole di legami r sono chiamate coniugazione. Come risultato della coniugazione della coppia di elettroni solitari dell'atomo di ossigeno del gruppo idrossile con sistema elettronico anello benzenico, la densità elettronica sull'atomo di ossigeno diminuisce. Questa diminuzione è compensata dalla maggiore polarizzazione del legame О–Н, che, a sua volta, porta ad un aumento della carica positiva sull'atomo di idrogeno. Pertanto, l'idrogeno del gruppo idrossile nella molecola del fenolo ha un carattere "acido".
È logico presumere che la coniugazione degli elettroni dell'anello benzenico e del gruppo idrossile influenzi non solo le sue proprietà, ma anche la reattività dell'anello benzenico.
Infatti, come ricorderete, la coniugazione delle coppie solitarie dell'atomo di ossigeno con la nube n dell'anello benzenico porta a una ridistribuzione della densità elettronica in esso. Diminuisce all'atomo di carbonio associato al gruppo OH (influenza l'influenza delle coppie di elettroni dell'atomo di ossigeno) e aumenta agli atomi di carbonio ad esso adiacenti (cioè posizioni 2 e 6, o posizioni orto). Ovviamente, un aumento della densità elettronica in questi atomi di carbonio dell'anello benzenico porta alla localizzazione (concentrazione) di una carica negativa su di essi. Sotto l'influenza di questa carica, c'è un'ulteriore ridistribuzione della densità elettronica nel nucleo aromatico - il suo spostamento dal 3° e 5° atomo (posizione meta) al 4° (posizione orto). Questi processi possono essere espressi dallo schema:

Pertanto, la presenza di un radicale idrossile nella molecola del fenolo porta a un cambiamento nella nuvola n dell'anello benzenico, un aumento della densità elettronica agli atomi di carbonio 2, 4 e 6 (posizioni orto, dara) e una diminuzione della densità elettronica al 3° e 5° atomo di carbonio (meta posizioni).
La localizzazione della densità elettronica nelle posizioni orto e para li rende più suscettibili di essere attaccati da particelle elettrofile quando interagiscono con altre sostanze.
Di conseguenza, l'influenza dei radicali che compongono la molecola del fenolo è reciproca e ne determina le proprietà caratteristiche.
Proprietà chimiche del fenolo
Proprietà acide
Come già accennato, l'atomo di idrogeno del gruppo ossidrilico del fenolo ha un carattere acido. Le proprietà acide del fenolo sono più pronunciate di quelle dell'acqua e degli alcoli. A differenza degli alcoli e dell'acqua, il fenolo reagisce non solo con i metalli alcalini, ma anche con gli alcali per formare fenolati.
Tuttavia, le proprietà acide dei fenoli sono meno pronunciate di quelle degli acidi inorganici e carbossilici. Quindi, ad esempio, le proprietà acide del fenolo sono circa 3000 volte inferiori a quelle dell'acido carbonico. Pertanto, facendo passare l'anidride carbonica attraverso una soluzione acquosa di fenolato di sodio, è possibile isolare il fenolo libero:

Anche l'aggiunta di acido cloridrico o solforico a una soluzione acquosa di fenolato di sodio porta alla formazione di fenolo.
Reazione qualitativa al fenolo
Il fenolo reagisce con il cloruro di ferro (III) per formare un colore intensamente porpora connessione complessa.
Questa reazione permette di rilevarlo anche in piccolissime quantità. Anche altri fenoli contenenti uno o più gruppi idrossilici sull'anello benzenico danno un colore blu-violetto brillante quando reagiscono con il cloruro di ferro (III).
Reazioni dell'anello benzenico
La presenza di un sostituente idrossilico facilita notevolmente il corso delle reazioni di sostituzione elettrofila nell'anello benzenico.
1. Bromurazione del fenolo. A differenza del benzene, la bromurazione fenolica non richiede l'aggiunta di un catalizzatore (bromuro di ferro (III)).
Inoltre, l'interazione con il fenolo procede selettivamente (selettivamente): gli atomi di bromo vengono inviati alle posizioni orto e para, sostituendo gli atomi di idrogeno ivi situati. La selettività della sostituzione è spiegata dalle caratteristiche della struttura elettronica della molecola del fenolo discusse sopra. Quindi, quando il fenolo reagisce con l'acqua di bromo, si forma un precipitato bianco di 2,4,6-tribromofenolo.
Questa reazione, così come la reazione con cloruro di ferro (III), serve per la rilevazione qualitativa del fenolo.

2. La nitrazione del fenolo è anche più facile della nitrazione del benzene. La reazione con acido nitrico diluito procede a temperatura ambiente. Di conseguenza, si forma una miscela di isomeri orto e para del nitrofenolo:

3. L'idrogenazione dell'anello aromatico del fenolo in presenza di un catalizzatore è facile.
4. La policondensazione del fenolo con aldeidi, in particolare con formaldeide, avviene con la formazione di prodotti di reazione: resine fenolo-formaldeide e polimeri solidi.
L'interazione del fenolo con la formaldeide può essere descritta dallo schema:

Probabilmente avrai notato che gli atomi di idrogeno "mobili" sono conservati nella molecola del dimero, il che significa che la reazione può continuare ulteriormente con una quantità sufficiente di reagenti.
La reazione di policondensazione, cioè la reazione di ottenimento di un polimero, procedendo con il rilascio di un sottoprodotto a basso peso molecolare (acqua), può continuare ulteriormente (fino al completo consumo di uno dei reagenti) con la formazione di enormi macromolecole. Il processo può essere descritto dall'equazione generale:

La formazione di molecole lineari avviene a temperatura ordinaria. L'esecuzione di questa reazione quando riscaldata porta al fatto che il prodotto risultante ha una struttura ramificata, è solido e insolubile in acqua. Come risultato del riscaldamento di una resina fenolo-formaldeide di struttura lineare con un eccesso di aldeide, si ottengono masse plastiche solide con proprietà uniche. I polimeri a base di resine fenolo-formaldeide sono utilizzati per la fabbricazione di vernici e vernici, prodotti in plastica resistenti al riscaldamento, al raffreddamento, all'acqua, agli alcali e agli acidi, hanno elevate proprietà dielettriche. Dai polimeri a base di resine fenolo-formaldeide, il più responsabile e dettagli importanti elettrodomestici, custodie di unità di potenza e parti di macchine, base polimerica di circuiti stampati per dispositivi radio.

Gli adesivi a base di resine fenolo-formaldeide sono in grado di unire in modo affidabile parti di varia natura, mantenendo la massima forza di adesione in un intervallo di temperature molto ampio. Tale colla viene utilizzata per fissare la base metallica delle lampade di illuminazione a un bulbo di vetro. Ora ti è diventato chiaro perché il fenolo e i prodotti a base di esso sono ampiamente utilizzati (Schema 8).

Idrogeno (carta da lucido dal latino: lat. Hydrogenium - hydro = "acqua", gen = "generante"; idrogeno - "generante acqua"; indicato con il simbolo H) - il primo elemento della tavola periodica degli elementi. Ampiamente distribuito in natura. Il catione (e nucleo) dell'isotopo più comune dell'idrogeno 1 H è il protone. Le proprietà del nucleo 1 H consentono di utilizzare ampiamente la spettroscopia NMR nell'analisi materia organica.

Tre isotopi di idrogeno hanno i loro nomi: 1 H - protio (H), 2 H - deuterio (D) e 3 H - trizio (radioattivo) (T).

La semplice sostanza idrogeno - H 2 - è un gas leggero e incolore. In una miscela con aria o ossigeno, è combustibile ed esplosivo. Non tossico. Dissolviamo in etanolo e una serie di metalli: ferro, nichel, palladio, platino.

Storia

Il rilascio di gas combustibile durante l'interazione di acidi e metalli è stato osservato nel 16 e XVII secolo all'alba della formazione della chimica come scienza. Anche Mikhail Vasilyevich Lomonosov ha indicato direttamente il suo isolamento, ma si è già reso conto che questo non era un flogisto. Il fisico e chimico inglese Henry Cavendish studiò questo gas nel 1766 e lo chiamò "aria combustibile". Quando bruciava, "l'aria combustibile" produceva acqua, ma l'adesione di Cavendish alla teoria del flogisto gli impediva di trarre le giuste conclusioni. Il chimico francese Antoine Lavoisier, insieme all'ingegnere J. Meunier, utilizzando speciali gasometri, nel 1783 eseguì la sintesi dell'acqua, e poi la sua analisi, decomponendo il vapore acqueo con ferro rovente. Pertanto, ha stabilito che "l'aria combustibile" fa parte dell'acqua e può essere ottenuta da essa.

origine del nome

Lavoisier ha dato all'idrogeno il nome hydrogène (da un altro greco ὕδωρ - acqua e γεννάω - parto) - "dare alla luce l'acqua". Il nome russo "idrogeno" fu proposto dal chimico M.F. Solovyov nel 1824 - per analogia con "ossigeno" di M.V. Lomonosov.

Prevalenza

Nell'universo
L'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo. Rappresenta circa il 92% di tutti gli atomi (l'8% sono atomi di elio, la quota di tutti gli altri elementi combinati è inferiore allo 0,1%). Pertanto, l'idrogeno è il componente principale delle stelle e del gas interstellare. In condizioni di temperature stellari (ad esempio, la temperatura superficiale del Sole è ~ 6000 °C), l'idrogeno esiste sotto forma di plasma; nello spazio interstellare, questo elemento esiste sotto forma di singole molecole, atomi e ioni e può formano nubi molecolari che differiscono significativamente per dimensioni, densità e temperatura.

Crosta terrestre e organismi viventi
La frazione di massa dell'idrogeno nella crosta terrestre è dell'1%: questo è il decimo elemento più comune. Tuttavia, il suo ruolo in natura è determinato non dalla massa, ma dal numero di atomi, la cui quota tra gli altri elementi è del 17% (secondo posto dopo l'ossigeno, la cui proporzione di atomi è ~ 52%). Pertanto, il valore dell'idrogeno in processi chimici che si verificano sulla Terra è grande quasi quanto l'ossigeno. A differenza dell'ossigeno, che esiste sulla Terra sia in stato legato che libero, praticamente tutto l'idrogeno sulla Terra è sotto forma di composti; nell'atmosfera si trova solo una piccolissima quantità di idrogeno sotto forma di una sostanza semplice (0,00005% in volume).
L'idrogeno è un costituente di quasi tutte le sostanze organiche ed è presente in tutte le cellule viventi. Nelle cellule viventi, per il numero di atomi, l'idrogeno rappresenta quasi il 50%.

Ricevuta

I metodi industriali per ottenere sostanze semplici dipendono dalla forma in cui l'elemento corrispondente si trova in natura, cioè quale può essere la materia prima per la sua produzione. Si ottiene così l'ossigeno, disponibile allo stato libero in modo fisico- rilascio da aria liquida. L'idrogeno, invece, è quasi tutto sotto forma di composti, quindi, per ottenerlo, metodi chimici. In particolare, possono essere utilizzate reazioni di decomposizione. Uno dei modi per produrre idrogeno è la reazione di decomposizione dell'acqua mediante corrente elettrica.
Il principale metodo industriale per produrre idrogeno è la reazione con l'acqua del metano, che fa parte del gas naturale. Viene eseguito ad alta temperatura:
CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2 −165 kJ

Uno dei metodi di laboratorio per la produzione di idrogeno, talvolta utilizzato nell'industria, è la decomposizione dell'acqua mediante corrente elettrica. L'idrogeno viene solitamente prodotto in laboratorio facendo reagire lo zinco con l'acido cloridrico.

DEFINIZIONE

Idrogeno- primo elemento Sistema periodico elementi chimici D.I. Mendeleev. Il simbolo è n.

Massa atomica - 1 a.m.u. La molecola di idrogeno è biatomica - H 2.

Configurazione elettronica atomo di idrogeno - 1s 1. L'idrogeno appartiene alla famiglia degli elementi s. Nei suoi composti presenta stati di ossidazione -1, 0, +1. L'idrogeno naturale è costituito da due isotopi stabili - protium 1 H (99,98%) e deuterio 2 H (D) (0,015%) - e un isotopo radioattivo di trizio 3 H (T) (tracce, emivita - 12,5 anni) .

Proprietà chimiche dell'idrogeno

In condizioni normali, l'idrogeno molecolare mostra una reattività relativamente bassa, che si spiega con l'elevata forza di legame nella molecola. Quando riscaldato, interagisce con quasi tutti sostanze semplici formato da elementi dei principali sottogruppi (eccetto gas nobili, B, Si, P, Al). Nelle reazioni chimiche può agire sia come agente riducente (più spesso) che come agente ossidante (meno spesso).

L'idrogeno si manifesta proprietà dell'agente riducente(H 2 0 -2e → 2H +) nelle seguenti reazioni:

1. Reazioni di interazione con sostanze semplici - non metalli. L'idrogeno reagisce con alogeni, inoltre, la reazione di interazione con il fluoro in condizioni normali, al buio, con un'esplosione, con cloro - sotto illuminazione (o irradiazione UV) mediante un meccanismo a catena, con bromo e iodio solo se riscaldati; ossigeno(una miscela di ossigeno e idrogeno in un rapporto volumetrico 2:1 è chiamata "gas esplosivo"), grigio, azoto e carbonio:

H 2 + Hal 2 \u003d 2HHal;

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q (t);

H 2 + S \u003d H 2 S (t \u003d 150 - 300 ° C);

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (t = 500C, p, kat = Fe, Pt);

2H 2 + C ↔ CH 4 (t, p, kat).

2. Reazioni di interazione con sostanze complesse. L'idrogeno reagisce con ossidi di metalli poco attivi, ed è in grado di ridurre solo i metalli che si trovano nella serie di attività a destra dello zinco:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (t);

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O (t);

WO 3 + 3H 2 \u003d W + 3H 2 O (t).

L'idrogeno reagisce con ossidi non metallici:

H 2 + CO 2 ↔ CO + H 2 O (t);

2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (t = 300C, p = 250 - 300 atm., kat = ZnO, Cr 2 O 3).

L'idrogeno entra in reazioni di idrogenazione con composti organici la classe di cicloalcani, alcheni, areni, aldeidi e chetoni, ecc. Tutte queste reazioni vengono eseguite sotto riscaldamento, sotto pressione, platino o nichel viene utilizzato come catalizzatori:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 ↔ CH 3 -CH 3;

C6H6 + 3H2 ↔ C6H12;

C 3 H 6 + H 2 ↔ C 3 H 8;

CH 3 CHO + H 2 ↔ CH 3 -CH 2 -OH;

CH 3 -CO-CH 3 + H 2 ↔ CH 3 -CH (OH) -CH 3.

Idrogeno come agente ossidante(H 2 + 2e → 2H -) agisce nelle reazioni con metalli alcalini e alcalino terrosi. In questo caso si formano idruri, composti ionici cristallini in cui l'idrogeno presenta uno stato di ossidazione di -1.

2Na + H2 ↔ 2NaH (t, p).

Ca + H 2 ↔ CaH 2 (t, p).

Proprietà fisiche dell'idrogeno

L'idrogeno è un gas leggero incolore, inodore, densità a n.o. - 0,09 g / l, 14,5 volte più leggero dell'aria, t bale = -252,8 C, t pl = - 259,2 C. L'idrogeno è scarsamente solubile in acqua e solventi organici, è altamente solubile in alcuni metalli: nichel, palladio, platino.

Secondo la moderna cosmochimica, l'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo. La principale forma di esistenza dell'idrogeno nello spazio sono i singoli atomi. L'idrogeno è il nono elemento più abbondante sulla Terra. La quantità principale di idrogeno sulla Terra è in uno stato legato - nella composizione di acqua, petrolio, gas naturale, carbone, ecc. Sotto forma di una sostanza semplice, l'idrogeno si trova raramente - nella composizione dei gas vulcanici.

Ottenere idrogeno

Esistono metodi di laboratorio e industriali per produrre idrogeno. I metodi di laboratorio includono l'interazione dei metalli con gli acidi (1), nonché l'interazione dell'alluminio con soluzioni acquose di alcali (2). Tra modi industriali l'elettrolisi delle soluzioni acquose di alcali e sali (3) e la conversione del metano (4) svolgono un ruolo importante nella produzione di idrogeno:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na +3 H 2 (2);

2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH (3);

CH 4 + H 2 O ↔ CO + H 2 (4).

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

L'obiettivo	Quando 23,8 g di stagno metallico hanno interagito con un eccesso di acido cloridrico, è stato rilasciato idrogeno, in quantità sufficiente per ottenere 12,8 g di rame metallico Determinare lo stato di ossidazione dello stagno nel composto risultante.
Decisione	Sulla base della struttura elettronica dell'atomo di stagno (...5s 2 5p 2), possiamo concludere che lo stagno è caratterizzato da due stati di ossidazione: +2, +4. Sulla base di ciò, comporremo le equazioni delle possibili reazioni: Sn + 2HCl = H 2 + SnCl 2 (1); Sn + 4HCl = 2H 2 + SnCl 4 (2); CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (3). Trova la quantità di sostanza di rame: v (Cu) \u003d m (Cu) / M (Cu) \u003d 12,8 / 64 \u003d 0,2 mol. Secondo l'equazione 3, la quantità di sostanza idrogeno: v (H 2) \u003d v (Cu) \u003d 0,2 mol. Conoscendo la massa dello stagno, troviamo la sua quantità di sostanza: v (Sn) \u003d m (Sn) / M (Sn) \u003d 23,8 / 119 \u003d 0,2 mol. Confrontiamo le quantità di sostanze di stagno e idrogeno secondo le equazioni 1 e 2 e secondo la condizione del problema: v 1 (Sn): v 1 (H 2) = 1:1 (equazione 1); v 2 (Sn): v 2 (H 2) = 1:2 (equazione 2); v(Sn): v(H 2) = 0.2:0.2 = 1:1 (condizione del problema). Pertanto, lo stagno reagisce con l'acido cloridrico secondo l'equazione 1 e lo stato di ossidazione dello stagno è +2.
Risposta	Lo stato di ossidazione dello stagno è +2.

ESEMPIO 2

L'obiettivo	Il gas rilasciato dall'azione di 2,0 g di zinco per 18,7 ml di acido cloridrico al 14,6% (densità della soluzione 1,07 g/ml) è stato fatto passare riscaldando su 4,0 g di ossido di rame (II). Qual è la massa della miscela solida risultante?
Decisione	Quando lo zinco reagisce con l'acido cloridrico, viene rilasciato idrogeno: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (1), che, quando riscaldato, riduce l'ossido di rame (II) a rame (2): CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O. Trova la quantità di sostanze nella prima reazione: m (p-ra Hcl) = 18,7. 1,07 = 20,0 grammi; m(HCl) = 20,0. 0,146 = 2,92 grammi; v (HCl) \u003d 2,92 / 36,5 \u003d 0,08 mol; v(Zn) = 2,0/65 = 0,031 mol. Lo zinco è carente, quindi la quantità di idrogeno rilasciata è: v (H 2) \u003d v (Zn) \u003d 0,031 mol. Nella seconda reazione, l'idrogeno è carente perché: v (CuO) \u003d 4,0 / 80 \u003d 0,05 mol. Come risultato della reazione, 0,031 mol di CuO si trasformeranno in 0,031 mol di Cu e la perdita di massa sarà: m (СuО) - m (Сu) \u003d 0,031 × 80 - 0,031 × 64 \u003d 0,50 g. La massa della miscela solida di CuO con Cu dopo il passaggio dell'idrogeno sarà: 4,0-0,5 = 3,5 gr
Risposta	La massa della miscela solida di CuO con Cu è di 3,5 g.

L'atomo di idrogeno ha la formula elettronica del livello elettronico esterno (e unico) 1 S uno . Da un lato, per la presenza di un elettrone nel livello elettronico esterno, l'atomo di idrogeno è simile agli atomi di metalli alcalini. Tuttavia, proprio come gli alogeni, manca un solo elettrone per riempire il livello elettronico esterno, poiché non possono essere posizionati più di 2 elettroni sul primo livello elettronico. Si scopre che l'idrogeno può essere posizionato contemporaneamente sia nel primo che nel penultimo (settimo) gruppo della tavola periodica, cosa che a volte viene eseguita in varie versioni del sistema periodico:

Dal punto di vista delle proprietà dell'idrogeno come sostanza semplice, ha tuttavia più in comune con gli alogeni. L'idrogeno, così come gli alogeni, è un non metallo e forma molecole biatomiche (H 2) in modo simile a loro.

In condizioni normali, l'idrogeno è una sostanza gassosa e inattiva. La bassa attività dell'idrogeno è spiegata dall'elevata forza del legame tra gli atomi di idrogeno nella molecola, che richiede un forte riscaldamento o l'uso di catalizzatori, o entrambi contemporaneamente, per romperlo.

Interazione dell'idrogeno con sostanze semplici

con i metalli

Dei metalli, l'idrogeno reagisce solo con alcali e alcalino terrosi! I metalli alcalini sono i metalli del sottogruppo principale I-esimo gruppo(Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) e per alcalino terrosi - metalli del sottogruppo principale del II gruppo, ad eccezione di berillio e magnesio (Ca, Sr, Ba, Ra)

Quando interagisce con metalli attivi, l'idrogeno mostra proprietà ossidanti, ad es. abbassa il suo stato di ossidazione. In questo caso si formano idruri di metalli alcalini e alcalino terrosi, che hanno una struttura ionica. La reazione procede quando riscaldata:

Va notato che l'interazione con metalli attivi è l'unico caso in cui l'idrogeno molecolare H2 è un agente ossidante.

con non metalli

Dei non metalli, l'idrogeno reagisce solo con carbonio, azoto, ossigeno, zolfo, selenio e alogeni!

Il carbonio dovrebbe essere inteso come grafite o carbonio amorfo, poiché il diamante è una modifica allotropica estremamente inerte del carbonio.

Quando interagisce con i non metalli, l'idrogeno può svolgere solo la funzione di agente riducente, cioè può solo aumentare il suo stato di ossidazione:

Interazione dell'idrogeno con sostanze complesse

con ossidi metallici

L'idrogeno non reagisce con gli ossidi metallici che si trovano nella serie di attività dei metalli fino all'alluminio (incluso), tuttavia, è in grado di ridurre molti ossidi metallici a destra dell'alluminio quando riscaldato:

con ossidi non metallici

Degli ossidi non metallici, l'idrogeno reagisce quando riscaldato con ossidi di azoto, alogeni e carbonio. Di tutte le interazioni dell'idrogeno con ossidi non metallici, la sua reazione con monossido di carbonio CO.

La miscela di CO e H 2 ha persino il suo nome - "gas di sintesi", poiché, a seconda delle condizioni, è possibile ottenere prodotti industriali richiesti come metanolo, formaldeide e persino idrocarburi sintetici:

con acidi

L'idrogeno non reagisce con gli acidi inorganici!

A partire dal acidi organici l'idrogeno reagisce solo con insaturi, nonché con acidi contenenti gruppi funzionali suscettibili di essere ridotti dall'idrogeno, in particolare gruppi aldeidici, cheto o nitro.

con i sali

Nel caso di soluzioni acquose di sali, la loro interazione con l'idrogeno non si verifica. Tuttavia, quando l'idrogeno viene fatto passare su sali solidi di alcuni metalli di media e bassa attività, è possibile la loro riduzione parziale o completa, ad esempio:

Proprietà chimiche degli alogeni

Gli alogeni sono chiamati elementi chimici Gruppi VIIA (F, Cl, Br, I, At), così come le sostanze semplici che formano. Nel seguito, salvo diversa indicazione, gli alogeni saranno intesi come sostanze semplici.

Tutti gli alogeni hanno una struttura molecolare, che porta a bassi punti di fusione e di ebollizione di queste sostanze. Le molecole di alogeno sono biatomiche, cioè la loro formula può essere scritta vista generale come Hal 2.

Va notato una proprietà fisica così specifica dello iodio come la sua capacità di farlo sublimazione o, in altre parole, sublimazione. sublimazione, chiamano il fenomeno in cui una sostanza allo stato solido non si scioglie quando riscaldata, ma, aggirando la fase liquida, passa immediatamente allo stato gassoso.

La struttura elettronica del livello di energia esterna di un atomo di qualsiasi alogeno ha la forma ns 2 np 5, dove n è il numero del periodo della tavola periodica in cui si trova l'alogeno. Come puoi vedere, manca solo un elettrone dal guscio esterno di otto elettroni degli atomi di alogeno. Da ciò è logico assumere le proprietà prevalentemente ossidanti degli alogeni liberi, il che è confermato anche nella pratica. Come sapete, l'elettronegatività dei non metalli diminuisce quando si scende nel sottogruppo, e quindi l'attività degli alogeni diminuisce nella serie:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

Interazione di alogeni con sostanze semplici

Tutti gli alogeni sono alti sostanze attive e reagire con le sostanze più semplici. Tuttavia, va notato che il fluoro, a causa della sua altissima reattività, può reagire anche con quelle sostanze semplici con cui altri alogeni non possono reagire. Tali sostanze semplici includono ossigeno, carbonio (diamante), azoto, platino, oro e alcuni gas nobili (xeno e krypton). Quelli. in realtà, il fluoro non reagisce solo con alcuni gas nobili.

I restanti alogeni, ad es. anche cloro, bromo e iodio sono sostanze attive, ma meno attive del fluoro. Reagiscono con quasi tutte le sostanze semplici tranne ossigeno, azoto, carbonio sotto forma di diamante, platino, oro e gas nobili.

Interazione di alogeni con non metalli

idrogeno

Tutti gli alogeni reagiscono con l'idrogeno per formarsi alogenuri di idrogeno con formula generale H Hal. Allo stesso tempo, la reazione del fluoro con l'idrogeno inizia spontaneamente anche al buio e procede con un'esplosione secondo l'equazione:

La reazione del cloro con l'idrogeno può essere avviata da intensa irradiazione ultravioletta o riscaldamento. Perde anche con un'esplosione:

Il bromo e lo iodio reagiscono con l'idrogeno solo se riscaldati e, allo stesso tempo, la reazione con lo iodio è reversibile:

fosforo

L'interazione del fluoro con il fosforo porta all'ossidazione del fosforo al più alto stato di ossidazione (+5). In questo caso si verifica la formazione di pentafluoruro di fosforo:

Quando il cloro e il bromo interagiscono con il fosforo, è possibile ottenere alogenuri di fosforo sia nello stato di ossidazione + 3 che nello stato di ossidazione + 5, che dipende dalle proporzioni dei reagenti:

Nel caso di fosforo bianco in atmosfera di fluoro, cloro o bromo liquido, la reazione inizia spontaneamente.

L'interazione del fosforo con lo iodio può portare alla formazione del solo triioduro di fosforo a causa della capacità ossidante significativamente inferiore rispetto ad altri alogeni:

grigio

Il fluoro ossida lo zolfo al massimo stato di ossidazione +6, formando esafluoruro di zolfo:

Il cloro e il bromo reagiscono con lo zolfo, formando composti contenenti zolfo in stati di ossidazione estremamente insoliti per esso +1 e +2. Queste interazioni sono molto specifiche e per superamento dell'esame in chimica non è necessaria la capacità di scrivere le equazioni di queste interazioni. Pertanto, le seguenti tre equazioni sono fornite piuttosto a titolo indicativo:

Interazione degli alogeni con i metalli

Come accennato in precedenza, il fluoro è in grado di reagire con tutti i metalli, anche quelli inattivi come il platino e l'oro:

I restanti alogeni reagiscono con tutti i metalli tranne platino e oro:

Reazioni di alogeni con sostanze complesse

Reazioni di sostituzione con alogeni

Alogeni più attivi, ad es. i cui elementi chimici si trovano più in alto nella tavola periodica, sono in grado di spostare gli alogeni meno attivi dagli acidi idroalogenidi e dagli alogenuri metallici che formano:

Allo stesso modo, il bromo e lo iodio sostituiscono lo zolfo dalle soluzioni di solfuri e/o idrogeno solforato:

Il cloro è un agente ossidante più forte e ossida l'idrogeno solforato nella sua soluzione acquosa non in zolfo, ma in acido solforico:

Interazione degli alogeni con l'acqua

L'acqua brucia nel fluoro con una fiamma blu secondo l'equazione di reazione:

Il bromo e il cloro reagiscono in modo diverso con l'acqua rispetto al fluoro. Se il fluoro ha agito come agente ossidante, il cloro e il bromo sono sproporzionati nell'acqua, formando una miscela di acidi. In questo caso, le reazioni sono reversibili:

L'interazione dello iodio con l'acqua procede a un livello così insignificante che può essere trascurata e considerata che la reazione non procede affatto.

Interazione di alogeni con soluzioni alcaline

Fluoro in interazione con soluzione acquosa l'alcali agisce nuovamente come agente ossidante:

La capacità di scrivere questa equazione non è richiesta per superare l'esame. È sufficiente conoscere il fatto sulla possibilità di una tale interazione e sul ruolo ossidante del fluoro in questa reazione.

A differenza del fluoro, i restanti alogeni sono sproporzionati nelle soluzioni alcaline, cioè aumentano e diminuiscono contemporaneamente il loro stato di ossidazione. Allo stesso tempo, nel caso di cloro e bromo, a seconda della temperatura, è possibile il flusso in due direzioni diverse. In particolare, al freddo, le reazioni procedono come segue:

e quando riscaldato:

Lo iodio reagisce con gli alcali esclusivamente secondo la seconda opzione, cioè con la formazione di iodato, perché l'ipoiodite è instabile non solo se riscaldato, ma anche a temperature ordinarie e persino al freddo.