「高校化学 ハロゲン」の版間の差分

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[[ファイル:周期表-ハロゲン.png|right]]
'''[[w:ハロゲン|ハロゲン]]'''は、周期表の17族に属する元素の総称であり、''' フッ素'''(F)、'''塩素'''(Cl)、'''臭素'''(Br)、'''ヨウ素'''(I)、アスタチン(At)の5つがある種類の元素のことを'''ハロゲン'''という
 
ハロゲンの原子は最外殻に価電子を7つ持ち、っている。ハロゲンは容易に1価の陰イオンになりやすい
 
このためハロゲンは化合物をつくりやすい。そのため、天然では、ハロゲンは鉱物(ホタル石 CaF<sub>2</sub> 、岩塩 NaCl)として存在している場合も多い。または、海水中に陰イオンとしてハロゲンが存在している場合が多い。
== ハロゲンの酸化力 ==
ハロゲンの単体は電子をうばう力が大きいため、酸化力が強い。ハロゲンの酸化力の強さは原子番号が小さいほど大きくなる。つまり酸化力の強さは、
:F<sub>2</sub> > Cl<sub>2</sub> > Br<sub>2</sub> > I<sub>2</sub>
である。
たとえば、ヨウ化カリウム水溶液に塩素を加えると、ヨウ素は酸化されて単体となる。
: 2KI + Cl<sub>2</sub> &rarr; 2KCl + I<sub>2</sub>
逆に、塩化カリウム水溶液にヨウ素を加えても、反応は起こらない。
 
=== ハロゲン単体の性質 ===
このことから、ヨウ素よりも塩素のほうが酸化力が強いことが分かる。
:ハロゲンの単体は単体はいずれも'''二原子分子'''であり、原子2つで1つの分子を形成している。
:ハロゲンの単体はすべて有色である。
:ハロゲンの単体はすべて、毒性がある。
 
反応性が高く、いずれの単体も有毒である。
 
沸点・融点は、原子番号の大きいものほど高い。
また、ハロゲンの各元素ごとの酸化力の違いは、水や水素との反応にも関わる。
もっとも酸化力のつよいフッ素は、水と激しく反応し、酸素を発生する。
:2F<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O → 4HF + O<sub>2</sub>
 
ハロゲンはいずれも陰イオンとなりやすいため酸化力が強く、原子番号が小さいほど酸化力は大きい。(つまり、フッ素F<sub>2</sub>がいちばん、参加力が強い。)
 
 
=== ハロゲン単体の性質 ===
ハロゲンは反応性が高く、いずれの単体も有毒である。原子番号の大きいものほど沸点・融点が高く、反応性は小さくなる。また、いずれも陰イオンとなりやすいため酸化力が強く、原子番号が小さいほど酸化力は大きい。単体はいずれも'''二原子分子'''であり、原子2つで1つの分子を形成している。
{|border=1 cellspacing=0 align=center text-align=center style="text-align:center"
|- style="background:silver"
!名称 !! フッ素 F<sub>2</sub> !! 塩素 Cl<sub>2</sub> !! 臭素 Br<sub>2</sub> !! ヨウ素 I<sub>2</sub>
|-
| rowspan="2" | 色・状態
|分子式||F<sub>2</sub>||Cl<sub>2</sub>||Br<sub>2</sub>||I<sub>2</sub>
| [[File:F,9.jpg|180px]] || [[File:Cl,17.jpg|180px]] || [[File:Br,35.jpg|180px]] || [[File:I,53.jpg|170px]]
|-
|| 淡黄色・気体 || 黄緑色・気体 || 赤褐色・液体 || 黒紫色・固体
|rowspan="2"|色・状態
|[[File:F,9.jpg|180px]]||[[File:Cl,17.jpg|180px]]||[[File:Br,35.jpg|180px]]||[[File:I,53.jpg|170px]]
|-
 
||淡黄色・気体||黄緑色・気体||赤褐色・液体||黒紫色・固体
| 融点 (℃) || ー220 || ー101 || ー7 || 114
|-
| 沸点 (℃) || ー138 || ー34 || 59 || 184
|rowspan="2"|自然界での存在
|[[File:FluoriteBerbes.jpg|180px]]||[[File:France-Noirmoutier-Sel brut.jpg|180px]]||[[File:Sea Japan.jpg|180px]]||[[File:Kelp in Neskowin.jpg|180px]]
|-
 
||ホタル石(CaF<sub>2</sub>)||塩(NaCl)<br />海水中にCl<sup>-</sup>として||海水中||海藻
| 酸化力
| colspan="4" | 大 ←――――――――――――――――――――――――――――――――――→ 小
|-
| rowspan="2" | 水との反応・溶けやすさ || 激しく反応して<br>酸素 O<sub>2</sub> が発生 || 一部が反応<br>HCl などを生じる || rowspan="2"|若干 塩素より反応は弱いが、<br>似た反応をする || rowspan="2" | 水に反応しにくく、<br>水に溶けにくい
|酸化力
|colspan="4"|大 ←――――――――――――――――――――――――――――――――――→ 小
|-
|| 2H<sub>2</sub>O + 2F<sub>2</sub><br />&rarr; 4HF + O<sub>2</sub> || 2H<sub>2</sub>O + Cl<sub>2</sub> <br />⇄ HCl + HClO
|rowspan="2"|水との反応・溶けやすさ||激しく反応||一部が反応||rowspan="2"|若干反応する||rowspan="2"|水に溶けにくい
|-
| rowspan="2" | 水素との反応 || 低温・暗所においても<br />爆発的に反応 || 光を当てることで<br />爆発的に反応 || 高温下で触媒を<br />用いにすると反応 || 高温下でにすると一部が反応
||2H<sub>2</sub>O + 2F<sub>2</sub><br />&rarr; 4HF + O<sub>2</sub>||2H<sub>2</sub>O + Cl<sub>2</sub> <br />⇄ HCl + HClO
|-
|rowspan="2"|水素との反応||低温・暗所においても<br />爆発的に反応||光を当てることで<br />爆発的に反応||高温下で触媒を<br />用いると反応||高温下で一部が反応
|}
 
 
<!--
| rowspan="2" | 自然界での存在
| [[File:FluoriteBerbes.jpg|180px]] || [[File:France-Noirmoutier-Sel brut.jpg|180px]] || [[File:Sea Japan.jpg|180px]] || [[File:Kelp in Neskowin.jpg|180px]]
|-
|| ホタル石(CaF<sub>2</sub>) || 塩(NaCl)<br />海水中にCl<sup>-</sup>として || 海水中 || 海藻
|-
-->
 
== ハロゲンの酸化力 ==
ハロゲンの単体は電子をうばう力が大きいため、酸化力が強い。
ハロゲンの単体は電子をうばう力が大きいため、酸化力が強い。ハロゲンの酸化力の強さは原子番号が小さいほど大きくなる。つまり酸化力の強さは、
:F<sub>2</sub> > Cl<sub>2</sub> > Br<sub>2</sub> > I<sub>2</sub>
である。
たとえば、ヨウ化カリウム水溶液に塩素を加えると、ヨウ素は酸化されて単体となる。
: 2KI + Cl<sub>2</sub> &rarr; 2KCl + I<sub>2</sub>
逆に、塩化カリウム水溶液にヨウ素を加えても、反応は起こらない。
 
このことから、ヨウ素よりも塩素のほうが酸化力が強いことが分かる。
 
 
また、ハロゲンの各元素ごとの酸化力の違いは、水や水素との反応にも関わる。
もっとも酸化力のつよいフッ素は、水と激しく反応し、酸素を発生する。
:2F<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O → 4HF + O<sub>2</sub>
 
== それぞれの単体の性質 ==
==== 塩素 ====
'''塩素'''(Cl<sub>2</sub>)は常温常圧で黄緑色の気体である。
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== ハロゲンの化合物 ==
=== ハロゲン化水素 ===
ハロゲンは水素と化合して'''ハロゲン化水素'''となる。いずれも無色刺激臭の気体である。
 
また、ハロゲン化水素の水溶液は酸性を示す。
 
{|border=1 cellspacing=0 align=center text-align=center style="text-align:center"
|- style="background:silver"
! colspan="2" | 名称 !! フッ化水素 !! 塩化水素 !! 臭化水素 !! ヨウ化水素
|-
| colspan="2" | 組成式 || HF || HCl || HBr || HI
|-
| colspan="2" | 沸点(℃) || 20 || ー85 || ー67 || ー35
|水溶液||フッ化水素酸||塩酸||臭化水素酸||ヨウ化水素酸
|-
| rowspan="2" | 水溶液の液性 || 名称 || フッ化水素 || || 臭化水素 || ヨウ化水素
|-
| 酸の強さ || '''弱酸''' || 強酸 || 強酸 || 強酸
|}
 
ハロゲン水溶液は、フッ化水素酸だけが弱酸である。
 
==== フッ化水素(HF) ====