ハロゲンとその化合物
20分 Part 3 / Ch5 / Lesson 2
前提レッスン: 3-5-1
到達目標
- ハロゲン単体の性質と反応性の傾向を説明できる
- ハロゲン化水素の性質の違いを理解する
- 塩素の製法と反応を知る
ハロゲン単体の性質
ハロゲン (17族) は周期表を下るにつれて:
- 酸化力が弱くなる: F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂
- 融点・沸点が高くなる (分子量増 → 分子間力増)
- 色が濃くなる: F₂(淡黄) → Cl₂(黄緑) → Br₂(赤褐) → I₂(紫黒)
| 元素 | 分子式 | 状態(室温) | 色 | 酸化力 |
|---|---|---|---|---|
| フッ素 | F₂ | 気体 | 淡黄 | 最強 |
| 塩素 | Cl₂ | 気体 | 黄緑 | 強 |
| 臭素 | Br₂ | 液体 | 赤褐 | 中 |
| ヨウ素 | I₂ | 固体 | 紫黒 | 弱 |
ハロゲン単体の比較
酸化力の比較実験: Cl₂ を KBr 水溶液に通すと Br₂ が遊離 → 溶液が赤褐色に変化。
Cl₂ の方が Br₂ より酸化力が強いため、Br⁻ を酸化して Br₂ にします。
ハロゲン化水素
| 化合物 | 沸点 | 酸の強さ | 特徴 |
|---|---|---|---|
| HF | 19.5℃ | 弱酸 | 水素結合で高沸点; ガラスを溶かす |
| HCl | -85℃ | 強酸 | 塩酸として広く使用 |
| HBr | -67℃ | 強酸 | HCl より還元力が強い |
| HI | -35℃ | 強酸 | 最も還元力が強い |
ハロゲン化水素の比較
HF の特異性:
- 水素結合により沸点が異常に高い
- 弱酸（他の HX は強酸）
- と反応 → ガラスを腐食
塩素の化学
塩素の製法（実験室）:
塩素と水の反応:
生成する 次亜塩素酸 HClO が殺菌・漂白作用を持ちます。
さらし粉: — 塩素を Ca(OH)₂ に吸収させてつくる漂白剤。
ハロゲン化銀
| 化合物 | 色 | 溶解性 | 感光性 |
|---|---|---|---|
| AgF | 無色 | 水に溶ける | 低い |
| AgCl | 白色 | 難溶 | あり |
| AgBr | 淡黄 | 難溶 | 強い (写真) |
| AgI | 黄色 | 難溶 | 強い |
確認クイズ
Q1 ハロゲンの酸化力が最も強いのは?
Q2 HF が弱酸である理由は?
Q3 塩素水の漂白作用の原因は?
演習
問1. Cl₂ を KI 水溶液に通じたときの反応を化学反応式で示し、溶液の色の変化を述べよ。
解答・解説
Cl₂ は I⁻ を酸化して I₂ を遊離させます。溶液は褐色に変化します（I₂ はヨウ素デンプン反応で青紫色にもなる）。