halogen

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ハロゲン単体の性質}} $17属元素,\ 価電子数7\ であるから,\ \textbf{\textcolor{red}{1価の陰イオン}}になりやすい.$ \\[1zh] \centerline{{\boldmath $\begin{array}{|c||c|c|c|c|c|c|} \hline 単体 常温 色酸化力(反応性) 毒性} 水との反応 \text{水素との反応} \\ \hline \ce{F2} \cellcolor{yellow}{淡黄色} 有毒}}} 激しく反応}冷暗所で爆発的} \\ \cline{1-3}\cline{6-7}\ce{Cl2} \cellcolor[named]{GreenYellow}{黄緑色} 一部溶ける \text{常温と光で爆発的} \\ \cline{1-3}\cline{6-7}\ce{Br2}{液体}赤褐色} 少し溶ける \text{高温で反応} \\ \cline{1-3}\cline{6-7}\mathRM{I}\ce{_2} \cellcolor{purple}{\textcolor{white}{黒紫色}}溶けにくい}高温でも平衡} \\ ハロゲン単体同士の反応}}酸化力(反応性)が\ \ce{F2}\ce{Cl2}\ }$}であるから  \ce{F2 + 2Cl- Cl2 + 2F-} \\[.3zh] \ce{2F- + Cl2 {反応しない 陰イオンになりやすい=電子を受け取りやすい=電子を奪い取りやすい=相手を酸化しやすい \\[.2zh] \bm{常温で液体の単体は,\ 非金属では臭素\ce{Br}のみ,\ 金属では水銀\ce{Hg}のみ}である. %原子半径の小さい\ce{F}の方が,\ 核の正電荷が最外電子殻に強く働き,\ 電子を取り込む力が大きくなる.  \textbf{\textcolor{blue}{フッ素\ \ \ce{F2}}} \\[.5zh]   \maru1\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{反応性が全単体中で\.{最}\.{強}}}であり, \textbf{\textcolor{magenta}{水と激しく反応して酸素を発生}}する. {2F2 + 2H2O 4HF +}\textcolor{red}{\ce{O2 ^}}$} (\textcolor[named]{ForestGreen}{酸化還元反応}) \\[1zh]   水素とは冷暗所でも爆発的に反応}}する. \ce{H2 + F2 2HF} \\\\ \centerline{{\small $\left[\textcolor{brown}{\begin{array}{l} \maru1\ \ 半反応式  (酸化剤)\ \ \ce{F2 + 2e- 2F-}  (還元剤)\ \ \ce{2H2O O2 + 4H+ + 4e-} 塩素 \ce{Cl2}}} \\[.5zh]   \textbf{実験的製法} \maru1\ \ $\bm{\textcolor{cyan}{酸化マンガン(\mathRM{I\hspace{-.1em}V})}}に\bm{\textcolor{magenta}{\dot{濃}塩酸}}を加えて\bm{\textcolor{orange}{加熱}}する. \\[.2zh]          \ \  \bm{\ce{MnO2 + 4HCl 加熱}] MnCl2 + 2H2O +}\textcolor{red}{\ce{Cl2 ^}}}$\ \ (\textcolor[named]{ForestGreen}{酸化還元反応}) \さらし粉}}に\bm{\textcolor{magenta}{塩酸}}を加える\text{(加熱の必要なし)}. \\[.2zh]          \ \  \bm{\ce{CaCl(ClO)}・\ce{H2O} + \ce{2HCl CaCl2 + 2H2O +}\textcolor{red}{\ce{Cl2 ^}}}$ \\[1zh]   \textbf{工業的製法} \textbf{\textcolor{cyan}{食塩水を電気分解}する(\textcolor{magenta}{イオン交換膜法}).} (詳細は理論化学) \\[.2zh]           {\boldmath $\ce{2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ^}+\textcolor{red}{\ce{Cl2 ^}}$} \\[1zh]  \textbf{性質} \{強酸化作用}}により, \textbf{\textcolor{red}{漂白・殺菌作用}}を示し, \textbf{\textcolor{blue}{ヨウ化カリウムデンプン紙を青変}}する. 水に少し溶けて,\ 塩酸と次亜塩素酸が発生.}}  \ \ \ce{Cl2 + H2OHCl}+\ce{HClO}$ \\[.2zh]    水素とは常温で光があれば爆発的に反応}}する. \ \ce{H2 + Cl2 [光] 2HCl} \\[.4zh]%(塩素爆鳴気) \\[.2zh]     \maru4\ \textbf{加熱した金属単体と直接反応}し,\ \textbf{塩化物}を生じる.  \ce{Cu + Cl2 CuCl2 実験的製法の化学反応式は\maru1,\ \maru2ともに作成がやや面倒である. \\[1zh] \maru1\ \ (酸化剤)\ \ \ce{MnO2 + 4H+ + 2e- Mn^2+ + 2H2O} \ \ (還元剤) \ce{2Cl- Cl2 + 2e-} \\[1zh] \maru2\ \ さらし粉は,\ 2つの陰イオン\ce{Cl-}と\ce{ClO-}からなる塩である(\bm{複塩}). \\[.2zh]  \ \ \,まず,\ 弱酸\ce{HClO}の塩であるさらし粉に強酸\ce{HCl}を加えると,\ 弱酸\ce{HClO}が遊離する. \\[.2zh]  \ \ \,\ce{HCl}を加え,\ さらに\ce{HClO}が増えていくと,\ 性質\maru2の平衡が\ce{Cl2}\,を発生させる方向に移動する. \\[.2zh]  \ \ \,ルシャトリエの原理(化学平衡は変化を相殺する方向に進行する)を利用するわけである. \\[.5zh] \ce{CaCl(ClO)}・\ce{H2O + HCl} 性質\maru1\ \ \bm{酸化力\ce{Cl2}\mathRM{I}\ce{_2}}\,より,\ \ce{2K}\mathRM{I} + \ce{Cl22KCl +}\mathRM{I}\ce{_2}\ のような反応が起こる. \\[.2zh]    \ \ この反応で生じた\mathRM{I}\ce{_2}とデンプンとの\textbf{ヨウ素デンプン反応}で青くなる. \\[1zh] 性質\maru2\ \ \ce{Cl2}\,の2原子\ce{Cl}\,(酸化数0)と\ce{Cl}\,(酸化数0)の一方から他方に\ce{e-}\,が1個移動する. \\[.2zh]    \ \ これにより,\ \ce{Cl}\,(酸化数-1)の\ce{HCl}と\ce{Cl}\,(酸化数+1)の\ce{HClO}が生じる. \\[.2zh]    \ \ このように,\ 同一物質が酸化剤にも還元剤にもなる反応を\bm{自己酸化還元反応}という. \\[1zh] 基準の塩素酸\ce{HClO3}\ より\ce{O}が1個少ない\ce{HClO2}\,を\dot{亜}塩素酸,\ 2個少ない\ce{HClO}を\dot{次}\dot{亜}塩素酸という.  \textbf{\textcolor{blue}{塩素\ \ce{Cl2}の実験的製法の図}} \\濃塩酸}}}} \Put{(-6.2,-1)}[w]{{\small \textbf{\textcolor{magenta}{濃塩酸}}}} \Put{(-6.2,-2)}[w]{{\small \textbf{\textcolor{red}{\ce{MnO2}}}}} \Put{(-0.3,-2.5)}[n]{{\small \textbf{\textcolor{cyan}{水}}}} \Put{(-0.3,-2.5)}[s]{{\small \textbf{\textcolor{red}{\ce{HCl}を除く}}}} \Put{(3.8,-2.5)}[n]{{\small \textbf{\textcolor{purple}{濃硫酸}}}} \Put{(3.8,-2.5)}[s]{{\small \textbf{\textcolor{red}{水分を除く}}}} \Put{(7.2,-2.5)}[n]{{\small \textbf{\textcolor{red}{下方}置換}}}  \textbf{原理} 加熱すると,\ \ce{Cl2},\ \ce{H2O}に加えて\textbf{\textcolor{red}{揮発性をもつ\ce{HCl}も発生}}する. \\[.2zh]     まず,\ 水に通すことで,\ \textbf{\textcolor{cyan}{水に可溶な\ce{HCl}を除去}}する. \\[.2zh]     次に,\ \textbf{\textcolor{purple}{乾燥剤である濃硫酸で\ce{H2O}を除去}}し,\ \ce{Cl2}\ を\textbf{\textcolor{red}{下方置換}}で得る. \\[.2zh]     後で水に通すと最終的に水分が取り除けないので,\ 必ず\textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{\ 水\ → 濃硫酸の順で通す.}} \\\\\\ 臭素 \ce{Br2}}} \\[.5zh]   \maru1\ \ $\textbf{\textcolor{red}{水に少し溶けて,\ 臭化水素と次亜臭素酸が発生.}}  \ce{Br2 + H2O <=> HBr}+\ce{HBrO}$ \\[.4zh]   \maru2\ \ 水素とは高温ならば反応する.  \ce{H2 + Br2 2HBr} \\\\\\  {\boldmath \textcolor{blue}{$ヨウ素\ \mathRM{I}\ce{_2}$}} \\[.5zh]   \maru1\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{デンプン水溶液}}と反応すると\textbf{\textcolor{blue}{青紫色}}となる(\textbf{\textcolor{red}{ヨウ素デンプン反応}}). \\[.4zh]   \maru2\ \ 水素とは高温でも平衡状態になる.  $\ce{H2} + \mathRM{I}\ce{_2 \ce{2H}\mathRM{I}$ \\[.4zh]   \maru3\ \ \textbf{\textcolor{red}{水に溶けないが, ヨウ化カリウム水溶液には溶け},\ \textcolor[named]{RawSienna}{褐色の溶液(ヨウ素溶液)}}となる. \\[.2zh]    \ \   $\mathRM{I}\ce{_2} + \mathRM{I}^- {\mathRM{I}\ce{_3}}^-$\ \ (\textbf{\textcolor[named]{RawSienna}{三ヨウ化物イオン 褐色}})