Vzácné plyny a halogeny - Maturitní otázka z chemie

Vzácné plyny (VIIIA skupina)

Vzácné plyny tvoří celou VIIIA skupinu a díky úplně zaplněné valenční vrstvě (8 elektronů ns²np⁶) jsou extrémně stabilní. Zahrnují helium, neon, argon, krypton, xenon a radioaktivní radon.

Ve volném stavu je najdeš hlavně v zemním plynu a stopově ve vzduchu, kde dominuje argon. Vázané se v přírodě prakticky nevyskytují - jen umělé sloučeniny xenonu jako XeF₂ nebo XeF₄ jsou trochu stabilnější.

Všechny jsou to bezbarvé plyny bez chuti a zápachu s extrémně nízkými teplotami tání a varu (kolem -200°C). Helium má úžasné vlastnosti - je supratekuté a supravodivé, takže nekladě žádný elektrický odpor.

💡 Tip na zapamatování: Herbert Nechte Armádu Krásnou Xenií Ranit (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)

Vyrábí se frakční destilací vzduchu nebo molekulovými síty. Využití je široké - výplně žárovek, helium jako chladivo i do balónků, argon chrání chipsy před žluknutím a radonová voda v Jáchymově léčí pohybový aparát.

Halogeny (VIIA skupina)

Halogeny jsou pravým opakem vzácných plynů - chybí jim jeden elektron do úplné konfigurace (ns²np⁵), takže jsou extrémně reaktivní. Skupina zahrnuje fluor, chlor, brom, jód a radioaktivní astat.

V přírodě se vyskytují jen jako anionty ve sloučeninách - fluor v kazivci CaF₂, chlor v kuchyňské soli NaCl, brom v mořské vodě a jód v žlázách a řasách. V žaludku máme kyselinu chlorovodíkovou HCl, takže chlor je i biogenní prvek.

Všechny tvoří dvouatomové molekuly s vysokou elektronegativitou a jsou to silná oxidační činidla. Mají štiplavý zápach, jsou jedovaté a hustší než vzduch. Teploty tání a varu postupně rostou od fluoru k astattu.

Fluor je žlutozelený plyn s nejvyšší elektronegativitou vůbec. Chlor je zelenožlutý plyn, brom červenohnědá kapalina s dráždivými výpary a jód kovově šedá látka, která snadno sublimuje na fialový plyn.

💡 Zapamatuj si: Fešní Chlapci Brali Halím Antény (F, Cl, Br, I, At)

Příprava a reakce halogenů

Halogeny se připravují hlavně elektrolýzou roztoků nebo tavenin halogenidů. Chlor vzniká elektrolýzou NaCl nebo reakcí HCl s MnO₂, brom a jód lze připravit vytěsněním silnějšími halogeny.

Halogeny se slučují přímo s prvky v intenzivních reakcích a snadno podléhají substituci. Čím je halogen lehčí, tím je reaktivnější - fluor reaguje se vším, i s vodou!

Využití je obrovské. Z fluoru děláme teflon a přidáváme ho do zubních past. Chlor slouží k výrobě PVC plastu a dezinfekci vody, ale taky k bojovým plynům. Jód používáme jako Lugolův roztok na dezinfekci a brom do léčiv a fotografických materiálů.

💡 Důležité: Halogeny jsou seřazené podle reaktivity - fluor > chlor > brom > jód

Sloučeniny halogenů

Halogenovodíky (HF, HCl, HBr, HI) jsou bezbarvé štiplavé plyny, které ve vodě tvoří velmi silné kyseliny. Síla kyselin roste od HF k HI. HCl máme v žaludku, HF leptá sklo a uchovává se jen v plastech.

Halogenidy jsou soli halogenovodíkových kyselin. Iontové (jako NaCl) mají vysoké teploty tání, kovalentní (ZnCl₂) jsou měkčí. Kuchyňská sůl se používá do jídla, k solení silnic i jako fyziologický roztok.

Oxokyseliny existují hlavně u chloru - HClO (chlorná), HClO₃ (chlorečná) a HClO₄ (chloristá). Čím víc kyslíků, tím silnější kyselina. Používají se k bělení (chlorové vápno), dezinfekci bazénů a výrobě výbušnin.

Chlornany jako NaClO jsou skvělá bělicí činidla. Směs chloridu a chlornanu sodného dává "bělící louh", chlorové vápno se používá na dezinfekci. Chlorečnany slouží jako hnojiva nebo herbicidy.

💡 Síla kyselin: Počítej kyslíky a vodíky - o 30 více O než H = velmi silná kyselina