【無機化学】スーパー暗記シリーズ2


「丸暗記はなるべくしない!理解して覚えよ!」


イーズ化学のモットーです。

丸暗記を減らせば、化学が一気に得意になります!



このシリーズでは、

1. 丸暗記を減らすための理論知識

2. 暗記のコツ・勉強法

をときどき紹介していきたいと思います!



今日のテーマは「ハロゲンの反応」です!



〇ポイントは電気陰性度・水素結合


電気陰性度とは、

共有結合の共有電子対を引き付ける強さのこと。

周期表の右上に行くほど大きく、F原子が最大。

(希ガスは共有結合しないので値を持たない)


ハロゲンの反応の多くは、電気陰性度を考えることで説明できます!

周期表の上に行くほど、電気陰性度が大きいので、

F > Cl > Br > Iの順番です。



次に、分子間力についての復習です。

分子間力:ファンデルワールス力・水素結合の2つ。

①ファンデルワールス力

すべての分子間に働く弱い引力。分子量が大きくなるほど強くなる。

水素結合

HとF,O,Nをもつ分子間に働く強い引力。F,O,Nの電気陰性度が大きいために生じる。


ハロゲン元素のうち水素結合を生じるのは、F原子のみ

だから、Fの化合物は変な性質を示します!


では、実際の反応を見ていきましょう。



〇酸化反応


酸化力の強さ:


電気陰性度の順番と同じなことに気づきましたか?

酸化とは電子を奪う反応電気陰性度が大きければ、電子を奪う力も強いはずです!




〇水素との反応


では水素との反応を見ましょう。



ハロゲン元素をXと書いています。

ハロゲンの酸化数に注目すると、0→-1と変化しているので、酸化反応が起きたと言えます。



反応の様子:

  • フッ素→ 冷暗所で爆発的に反応

  • 塩素 → により爆発的に反応

  • 臭素 → 加熱触媒により反応

  • ヨウ素→ 加熱触媒によりわずかに反応

フッ素は酸化力が強いので、激しく反応が進みます。

塩素は混合しただけでは反応せず、光(エネルギー)が必要となります。

臭素、ヨウ素は加熱と触媒が必要となります。




〇水との反応


フッ素:


塩素・臭素:


ヨウ素:反応しない


フッ素だけ反応が異なることに注意!

酸化数に注目するとフッ素は0→-1と変化し、酸化反応が起きていることが分かります。

しかし、塩素と臭素では、0→-1(HX)0→+1(HXO)の2つの変化が起こります。

これは、ハロゲン原子が電子を分け合っただけで、酸化反応とは言えません(不均化反応と言います)。



フッ素は酸化力が強いために、酸化反応が起こり、

その他のハロゲンは酸化反応を起こすことができません。




〇ハロゲン化水素HXの酸の強さ


ハロゲン化水素は水中で電離して、水素イオンを生じるので酸性の化合物です。


酸の強さ:

HF→弱酸

HCl,HBr,HI→強酸



フッ化水素だけ弱酸の理由は、①結合距離②水素結合です。


①結合距離

F,Cl,Br,I原子の最外殻はそれぞれL殻、M殻、N殻、O殻です。

なのでHとの結合距離はHF < HCl < HBr < HIの順番になります。

距離が近いほど結合は強くなるので、Hが離れにくくなるわけです。


②水素結合

HFは、他のHF分子水分子と水素結合するので、電離が起こりにくくなります。


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