Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Лекции МГУ: галогены (часть 1)

Ключевые слова:  галогены, лекция, общая и неорганическая химия, тьютору

Опубликовал(а):  Травкин Илья Олегович

07 ноября 2011

"Нанометр" параллельно с сайтом химического факультета МГУ продолжает публикацию материалов лекций общего потока 1 курса химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова "Общая и неорганическая химия", которые (надеемся, что лишь с небольшой задержкой) будут появляться 2 раза в неделю и содержать как иллюстративные материалы, так и "живую" видеозапись лекции. В каждой лекции будут содержаться один или несколько вопросов для размышлений, направленных на подготовленных (точнее, мотивированных студентов).

Ниже приводятся материалы четырнадцатой лекции для химиков (Большая химическая аудитория, химический факультет МГУ), сначала иллюстративные, потом появится видеозапись.

Название лекции: Лекция 14. Галогены (часть 1).

Лектор: проф. А.В.Шевельков

Демонстрационные эксперименты: к.х.н., доц. С.Г.Дорофеев

Аудитория: БХА, химфак МГУ

Уровень: "новобранцы" химического факультета МГУ (студенты - химики)

Дополнительные вопросы лектора для официальных слушателей (повышение рейтинга по курсу для желающих): какие "оксиды фтора" Вы знаете и каково их электронное строение? (ответы присылать на адрес электронной почты, указанный на 1 слайде ПЕРВОЙ лекции) Текущие ответы собираются, в октябре будет сделана проверка всех присланных решений.

Архивы лекций прошлых лет и предщественники - аналоги текущих лекций можно посмотреть на сайте химического факультета МГУ, в разделе учебных материалов по неорганической химии. Просьба обратить внимание, что перепечатка материалов с сайта химического факультета запрещена политикой конфиденциальности сайта химического факультета МГУ.

Использование приводящихся ниже материалов лекций в коммерческих целях также запрещено, запрещается также размещение лекций на других сайтах без согласования с авторами лекций (разумеется, за исключением сайта химического факультета МГУ, где они также будут постепенно появляться). При использовании (полном или частичном) материалов лекций в образовательных целях ссылка на текущий адрес лекции (гиперссылка) с указанием авторства и принадлежности лекций химическому факультету МГУ безусловно ОБЯЗАТЕЛЬНЫ.

Предыдущие лекции:

Прикрепленные файлы:
lecture14-16.pdf (1.04 Мб.)

Материалы лекций (при использовании ссылка на авторство, гиперссылка на постоянный адрес лекции и принадлежность материалов курсу "Общая и неорганическая химия" химического факультета МГУ обязательны!).

 

Get the Flash Player to see this player.


Видеофайл лекции.
скачать встроить



Комментарии
Судя по иллюстративным материалам, лекция сработана очень качественно. Но в ряде мест возникали вопросы или были уместны существенные поправки:
1) Всегда указывалось, в том числе в последнем издании химической энциклопедии, что иод плавится при 113,5C и кипит при 184,3C, однако из-за высокой скорости сублимации плавление обычно можно наблюдать только в запаянном сосуде. В лекции же утверждается, что иод не просто сублимируется сразу, так ещё и при более высокой температуре 192,8C. В химии известны случаи, когда много лет приводились ошибочные данные, но крайне маловероятно, что это может касаться элементарного иода, с которым за десятилетия имели дело многие тысячи людей, в том числе для определения диаграмм состояния, где фазовые превращения многократно воспроизводились. Так какая из двух информаций верна? Для проверки беру справочник Коршунов, Сафонов Галогенидные системы 1984, со стр. 258 по 269 вычерчены фазовые диаграммы множества иодидных систем, в системе Ga-I2 иод плавится вблизи 110C, Ge-I2 вблизи 120C, HgI2-I2 при 113,6C, InI2-I2 вблизи 115C, KI-I2 и RbI-I2 вблизи 110C, Sb-I2 при 114C, Sn-I2 вблизи 110C или 113,6C, Se-I2 и Te-I2 вблизи 110C, Tl-I2 при 113,6С, Zn-I2 при 114C. Где "вблизи", точных значений на графиках не было, и замерял по шкалам, точные значения даны в тексте на отсылаемых страницах, и при необходимости уточнить не составит труда. Ну не могли все эти люди сразу одинаково ошибаться, тем более что с в открытыми сосудами диаграмм галогенид-галоген не строят, везде в перечисленных случаях указывалось атмосферное давление иода.
2) В лекции делается упор на том, что в твёрдых галогенах только дипольные межмолекулярные взаимодействия (надо понимать - дисперсионные). В то же время эти связи (см. например в: Уэллс, Структурная неорганическая химия в 3-х тт.)четко делятся на 2 сорта: внутрислоевые (Cl...Cl 3,32 и 3,72A, Br...Br 3,31 и 3,79A, I...I 3,50 и 3,97A - очевидно, расстояния кратчайшего типа сильно сокращены из-за типичного для полигалогенидов гипервалентного донирования на несвязывающие орбитали) и межслоевые - обычные вандерваальсовы (Cl...Cl 3,74A; Br...Br 3,99A; I...I 4,27A).
3) С чем взаимодействуют галогены: забыто, что из халькогенов иод взаимодействует с теллуром (с серой и селеном бинарных соединений на диаграммах состояния нет - для них всё верно). Кремний и германий - неметаллы, и со всеми галогенами соединения образуют, что почему-то забыто. Хотя CCl4 простым нагревом угля в хлоре не получишь, он всё же слабоэкзотермичен, CBr4 и CI4 - уже эндотермичны, но связи в них достаточно прочны для метастабильности этих соединений - так, CI4 разлагается лишь выше 180C. Оксидов галогенов с помощью молекулярного O2 действительно не получишь (в том числе слабоэкзотермичный I2O5), но при действии озона они уже образуются.
4) Не указано, что Cl2O6 в твёрдом состоянии находится в ионной форме (ClO2+1)(ClO4-1) (судя по расшифрованной кристаллической структуре). Молекулярная форма для Cl2O6 нарисована весьма странная - аналогичная газообразному Al2Cl6 и не соответствующая модели ОЭПВО Гиллеспи. Скорее всего, она соответствует продукту рекомбинации ионов кристаллической решетки без появления радикальных центров, т.е. O2ClOClO3 - смешанный ангидрид HClO4 и HClO3 (статьи по точной структуре скачал, но ещё не успел прочесть). Подпись "Cl2O7" вообще приведена при неадекватном рисунке - со стехиометрией E2O5.
5) В разных источниках, в т.ч. в известном 6-томном справочнике по неорганическому синтезу под ред. Брауэра, приводится информация, что водные растворы HBrO4, методика получения которых там приводится, метастабильны при концентрации около 60% (гораздо более высокой, чем достижимые концентрации HClO, HClO2, HClO3, HBrO3, HBrO, HIO, формулы которых в отличие от HBrO4 почему-то приводятся безо всяких скобок), а при более высоких концентрациях они всего лишь начинают желтеть от выделения брома при хранении, а вообще-то её удавалось сконцентрировать до состава HBrO4(H2O)2, т.е. где-то до (H5O2+1)(BrO4-1).
6) Данные о сравнительной устойчивости степеней окисления галогенов в кислородных соединениях неполны: хотя соли BrO-1 действительно достаточно быстро диспропорционируют, для нескольких гипобромитов изучены кристаллические структуры (т.е. скорость их разложения была существенно медленнее скорости кристаллизации из водного раствора), мало того - удалось закристаллизовать с определением структуры как минимум одну соль иона BrO2-1, о котором в лекции ни слова. Анионы IO-1 и IO2-1 действительно разлагаются настолько быстро, что выделять их соли не удавалось. Но иод в степенях окисления +I и особенно +III уже проявляет амфотерность и даёт вполне устойчивые соединения с кислотами: например, (IO+1)2(SO4-2) и (IO+1)(IO3-1) c цепочечными катионами IO+1 (I-O 1,98A в сульфате), в которых несколько более слабыми ионно-координационными связями (I-O 2,39A в сульфате) координация иода достраивается от уголковой до плоскоквадратной.
7) При перечислении межгалогенных соединений почему-то не упомянуто, что, хотя фториды ClF7 и BrF7 неизвестны, хлор и бром образуют устойчивые соли октаэдрических катионов ClF6+1 и BrF6+1 со степенью окисления +7 с анионами суперкислот - например, с PF6-1, AsF6-1 и SbF6-1. Причина несуществования высших фторидов хлора и брома - их радиусы слишком малы, и 7 атомов фтора просто не помещается вокруг них, а вокруг иода уже помещается. (Не исключено, что под высоким давлением фтора их удастся получить, но строение у них окажется ионным - (ClF6+1)F-1, (BrF6+1)F-1.) По этой же причине строение иона BrF6-1 нарушает правила Гиллеспи - оно тоже правильно октаэдрическое (отталкивание между атомами фтора препятствует участию занятой неподеленной s-орбитали в гибридизации), а вот в IF6-1 неподеленная пара электронов уже занимает место в координационном полиэдре. (Существование BrF6-1 позволяет предполагать возможность получения при высоких давлениях фтора диамагнитного промежуточного фторида (BrF6+1)(BrF6-1) с октаэдрическими ионами двух сортов, оно может иметь тёмный или чёрный цвет из-за межионного электронного обмена, подобно тому, как это имеет место в соли ((NH4+1)4(SbBr6-1)(SbBr6-3)). Мало того, вокруг иода может разместиться до восьми атомов фтора (известны соли аниона IF8-1).

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Комплект наногаек
Комплект наногаек

Школа PI SCAMT: Стань руководителем глобальной лаборатории
Университет ИТМО приглашает принять участие в Школе PI. Школа PI - это возможность узнать как из точки А "молодой кандидат наук" дойти до точки Б "научный руководитель". За 1 неделю вы узнаете об этапах организации успешной исследовательской группы в России и разработаете дорожную карту построения своей собственной лаборатории. Школа PI подходит для кандидатов наук, защитивших диссертацию в области естественных наук не ранее 2015 года. Прием заявок до 1 мая 2021 г.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Новые титансодержащие комплексы для водородных
аккумуляторов. Зеленая электроника: мягкий актуатор из венериной мухоловки. Шелковичные черви создают новые нанокомпозиты in vivo. Конференции

В магистратуру МГУ - без экзаменов, юбилейная универсиада
Универсиада МГУ - уникальный конкурс, впервые проводимый в новом формате, который охватывает широкий диапазон участников – студентов и выпускников специалитета, бакалавриата, магистратуры, аспирантов, молодых ученых. Конкурс рассчитан на поддержку талантливой молодежи, мотивацию дальнейшего развития научно-исследовательской карьеры, пропаганду научных знаний, активное вовлечение участников в обмен мнениями и равноправное соревнование со своими сверстниками и коллегами на международном уровне, а также поступление в бесплатную магистратуру МГУ без экзаменов по результатам Универсиады.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.