ハロゲン 化 水素 沸点。 第3節 ハロゲンとその化合物

HF(フッ化水素)が弱酸の理由、分子量と沸点の関係 -ハロゲンに関連する様々な疑問にお答えしますー

ハロゲン 化 水素 沸点

広義には、イオンまたは共有結合した原子を含む有機化合物の総称である。 前者では、物陰イオン(フッ化物イオンF -、塩化物イオンCl -、臭化物イオンBr -、ヨウ化物イオンI -)が有機陽イオンの塩として存在する。 狭義に有機ハロゲン化物という場合は、炭素原子Cとハロゲン原子XがC-X共有結合(X=F、Cl、Br、I)を形成して結び付いている有機化合物をいう。 [廣田 穰] 分類有機ハロゲン化物R-Xは、含まれているハロゲンXの種類と有機基Rの種類のそれぞれにより、次のように分類されている。 [廣田 穰] ハロゲンXの種類による分類有機フッ化物、有機塩化物、有機臭化物、有機ヨウ化物に分類される。 [廣田 穰] 有機基Rの種類による分類脂肪族ハロゲン化物、芳香族ハロゲン化物、複素環式ハロゲン化物、ハロゲン化アシルなどに分類される。 脂肪族ハロゲン化物は、さらに飽和のハロゲン化アルキル、不飽和のハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルキニルに分類される。 [廣田 穰] 命名法有機ハロゲン化物には2通りの命名法がある。 例をあげれば、CH 3CHClCH 2CH 3は2-クロロブタン、CHBr 3はトリブロモメタン、ClCH 2CH 2CHICH 2CHClCH 3は1,5-ジクロロ-3-ヨードヘキサンとよばれている。 この命名法は、2種類以上のハロゲンや多数個のハロゲンをもつ化合物の命名に便利である。 [廣田 穰] 基官能命名法化合物をアルキル基やアリール基のような有機基のハロゲン化物として命名する。 一般名はハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールなど。 ハロゲンのうち1種類のみを含む有機ハロゲン化物は、有機フッ化物、有機塩化物、有機臭化物、有機ヨウ化物のように基官能命名法で命名されていることが多い。 [廣田 穰] 性質と反応脂肪族ハロゲン化物では、鎖式または脂環式の sp 3混成炭素原子上にハロゲンがついているので、フッ化物や多塩化物以外は、反応をおこしやすい。 ハロゲン原子はハロゲン化水素として脱離したり、ヒドロキシ基やアミノ基に置換されたりして、脂肪族ハロゲン化物からハロゲンが脱離していく。 これと対照的に、芳香族ハロゲン化物では、ハロゲン原子が芳香環の sp 2炭素原子についているので、非常に安定で、化学変化をおこしにくい。 脂肪族ハロゲン化物のうちで、フッ化物ではC-F結合エネルギー(結合生成による安定化エネルギーをいう)が大きいので、他の脂肪族ハロゲン化物に比べると安定である。 脂肪族ハロゲン化物の求核反応性はC-F<C-Cl<C-Br<C-Iの順でしだいに大きくなっていて、結合エネルギー減少の順序と一致している。 ハロゲンの種類による反応性の違いは、分極率の増大による効果と考えられている。 脂肪族ハロゲン化物はハロゲン交換反応を行い、この反応は種々の有機ハロゲン化物を合成するのに使われている(後述の「脂肪族ハロゲン化物の製法」の項の「ハロゲン化アルキルのハロゲン交換」を参照)。 このほかに、アミンやカルボン酸塩と反応して、これらをアルキル化するので、第一アミンのアルキル化やカルボン酸のエステル化に用いられている。 この化合物はフランスのグリニャールにより最初につくられたのでグリニャール試薬とよばれ、有機合成において重要なアルキル化試薬である。 グリニャール試薬はブロモベンゼン、ヨードベンゼンなどの芳香族ハロゲン化物からも合成できるが( )、クロロベンゼンからは生成しにくい。 フルオロベンゼンはマグネシウムと反応しない。 一般に、フッ化物(脂肪族、芳香族とも)分子を構成しているフッ素原子と他の分子のフッ素原子の間の引力的相互作用は弱いので、フッ化物(とくに多フッ化物)の沸点は低くなっている。 そのため、低分子量の脂肪族フッ化物は気化しやすいので冷媒などに用いられている(後述の「生活での利用と環境汚染」の項のフロンの解説を参照)。 [廣田 穰] 製法脂肪族ハロゲン化物と芳香族ハロゲン化物では調製法は異なり、脂肪族の場合はハロゲン化物イオンX -による求核置換反応またはハロゲン原子によるラジカル的置換反応を応用する。 これと対照的に、芳香族の場合はルイス酸触媒存在下における分子状ハロゲンX 2による求電子的ハロゲン化により調製する。 [廣田 穰] 脂肪族ハロゲン化物の製法 ハロゲンとアルカンの光反応アルカン(飽和炭化水素)に紫外線を照射しながらハロゲンを加えると、ハロゲンによる水素の置換がおこり、脂肪族ハロゲン化物が得られる。 この反応は、ハロゲンX 2が光により励起されて、ハロゲンラジカル(原子)を生ずるのが開始反応で、次の段階では、ここで生成したハロゲンラジカルがアルカンの水素を奪ってアルキルラジカルを生成する。 このアルキルラジカルがハロゲン分子X 2から1個のハロゲン原子をとってハロゲンラジカルを再生し、自らはハロゲン化アルキルになる。 この反応によりできたハロゲンラジカルが同じ反応を繰り返すラジカル的連鎖反応により、ハロゲン化アルキルができる。 最後に系に残ったラジカルどうしの結合(カップリング)により反応が終わる。 塩素化は発熱反応であるため、ハロゲンの添加量を制御しないと爆発的に反応し、 のメタンの塩素化の例に示すように、反応は一置換体CH 3Clで止まらず、二置換体CH 2Cl 2、三置換体CHCl 3、四置換体CCl 4のすべての混合物を生成する。 臭素化やヨウ素化は吸熱反応であるので、光照射と加熱を同時に行わないとハロゲン化が円滑に進行しない。 塩素の付加には塩化鉄 触媒が必要であるが、臭素は無触媒で付加する。 [廣田 穰] アルケンに対するハロゲン化水素の付加ハロゲン化水素の付加は、塩化水素HClやヨウ化水素HIの場合と臭化水素HBrの場合では、付加の向き(位置)が異なる。 Br・の生成には光が必要であるので、光を遮断してアルケンにHBrを付加させるとHClなどの他のハロゲン化水素と同じ向きの付加がおこる( )。 [廣田 穰] アルコールのヒドロキシ基のハロゲン置換アルコールのヒドロキシ基OHをハロゲンXで置き換える反応である。 アルコールにハロゲン化水素酸を加えて蒸留するとハロゲン化アルキルが得られる。 この反応はハロゲン化物イオンX -による求核的置換反応である。 この種のハロゲン化試薬を使うと、カルボン酸をハロゲン化して酸ハロゲン化物にすることも可能である。 [廣田 穰] ハロゲン化アルキルのハロゲン交換フッ化アルキルやヨウ化アルキルは前述のような反応では合成しにくい。 ルイス酸触媒の存在下で塩化アルキルとフッ化金属(塩)とを反応させると、フッ素と塩素が置き換わってフッ化アルキルが得られる(Mは金属)。 [廣田 穰] 芳香族ハロゲン化物の製法芳香族ハロゲン化物のおもな製法を に示す。 分子状ハロゲンX 2とルイス酸触媒を用いる合成ベンゼンやトルエンなどの芳香族炭化水素に塩化アルミニウムAlCl 3、塩化鉄 FeCl 3などのルイス酸を触媒として加えて、塩素Cl 2を吹き込むと、塩素化される。 トルエンの場合は、塩素化生成物としておもに o オルト -および p パラ -クロロトルエンができ、 m メタ -クロロトルエンは少量しかできない。 この反応は臭素化にも広く応用でき、臭素化の場合は触媒として鉄粉を用いる。 これに適当なハロゲン化金属(塩)を加えるとハロゲン化ベンゼンが得られる。 たとえば、ヨウ化カリウムKIを加えるとヨードベンゼンC 6H 5Iが得られる。 またホウフッ化水素酸(テトラフルオロホウ酸)HBF 4を加えて熱分解するとフルオロベンゼンC 6H 5Fが得られる。 [廣田 穰] 生活での利用と環境汚染有機ハロゲン化物は、多種類のものが知られているが、天然に産するものは非常に少ない。 土壌中の放線菌から得られる抗生物質のクロラムフェニコールやグリセオフルビン、地中海の巻き貝が産生するローマ紫、哺乳類 ほにゅうるい の甲状腺 せん が分泌するアミノ酸のチロキシンなどがその数少ない例で、いずれも芳香環上にハロゲンをもっている化合物である( )。 現在、非常に応用範囲が広く、人々の生活になじみの深い人工の有機ハロゲン化物は、塩ビ、ビニル樹脂などとよばれているポリ塩化ビニル[- CH 2CHCl n-]であろう。 このほかにもいろいろな種類の人工の有機ハロゲン化物がさまざまな優れた性能と用途をもってデビューしてきたが、環境汚染などの汚名を着せられて消え去ったものも多い。 これらは化学的にかなり安定であり、有機物をよく溶かす難燃性の液体で、おもに溶媒や油類の洗浄剤、ドライクリーニングなどに用いられているが、水への溶解度が低く、しかも比重が大きいので、自然界に流出すると地下に浸透し、地下水を汚染する。 これらの化合物のうち、いくつかは発癌 はつがん 性があるといわれ、使用が規制されている。 低分子量の脂肪族フッ化物は沸点が低く気化しやすいという性質を利用して、ジクロロジフルオロメタンCF 2Cl 2、ペンタフルオロクロロエタンC 2F 5Clなどのフルオロクロロアルカン(フロンの名で知られている)は冷媒やスプレーの加圧剤・クリーニング用溶剤などとして大量に生産されていた。 しかし気化したフロンが高空のオゾン層に達したとき、太陽からの短波長紫外線によって分解されて塩素ラジカルを生じ、これが触媒になってオゾンが酸素に分解され、オゾン層の紫外線吸収力が低下することが知られた。 このために有害な紫外線が地表に到達しやすくなって、人体や生態系に悪影響を与えるといわれ、現在では国際的にフロン類の使用が規制されている。 フッ化物、とくに多フッ化物(ポリフルオロ化合物)では、分子表面のフッ素原子が他の原子と相互作用しにくい性質をもっている。 これを利用して、テフロン(ポリテトラフルオロエチレン- CF 2-CF 2 n-)は、理科学実験用の容器や器具、調理器具・食器、医療用器具などに広く使われている。 芳香族ハロゲン化合物、とくに多塩素化物(ポリクロロ芳香族化合物)は、化学的に非常に安定で分解しにくいうえに、沸点が高く蒸発しにくいという特性をもっている。 この特性を生かして、ポリ塩化ビフェニル(PCB)が熱媒体や電気絶縁体として使われ、多量に生産された。 それよりも規模は小さいが、殺カビ剤のペンタクロロフェノール(PCP)、殺虫剤のDDTなどの農薬も工業的に製造されていた。 しかし使用範囲が広がるにつれて、ポリクロロ芳香族化合物の人体や環境への影響の研究も進み、生体中で有毒物に変化することや代謝拮抗 きっこう 性を示すことなど、かなり高い生理活性をもっていて、環境への負の影響が大きいことが明らかになってきた。 これらのポリクロロ芳香族化合物は現在では環境汚染物質としてその使用が禁止されている。 PCPの製造やPCBの処理の際に、加熱・焼却により生成するポリクロロジベンゾ- p-ジオキシン(ポリ塩化ジベンゾ- p-ジオキシン)は、環境汚染物質で、「ダイオキシン」とよばれている。 ダイオキシンは、1~8個の塩素Cl原子により置換されたジベンゾ- p-ジオキシンの総称であり、これらのうちで2,3,6,7-テトラクロロジベンゾ- p-ジオキシンがもっとも強い毒性をもっている。 その毒性は、一般毒性、生殖毒性、発癌性、催奇形性に及んでいる( )。 [廣田 穰].

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ハロゲン単体・ハロゲン化水素の性質・製法

ハロゲン 化 水素 沸点

水素化物の分類 [ ] 水素化物は分子状化合物、塩類似水素化物 saline hydride および金属類似水素化物 metallic hydride またはその中間の水素化物に分類される。 との水素化物は塩類似水素化物である。 遷移金属元素では、、、、、、、、、、の各水素化物が金属類似水素化物であることが分かっている。 第13族から第17族元素の水素化物は、、を抜いて分子状化合物である。 また、、、、、はどちらでもない中間的な化合物である。 分子状水素化物 [ ] 分子状水素化物は共有結合性水素化物とも呼ばれる。 分子状水素化物の中には、水素原子がほぼ電気的中性であるものもあれば、陽性・陰性に傾いているものもある。 水素原子がほぼ電気的中性の場合、その水素化物分子にはたらく分子間力はのみとなるため、低沸点の化合物となる。 水素原子が正電荷を帯びた水素化物の場合には、それゆえ生じた双極子に起因する分子間力(プロトン性架橋)が生じるため、高い沸点と融点をもつ。 塩類似水素化物 [ ] 塩類似水素化物はイオン性水素化物とも呼ばれる。 反応性の高い白色固体であり、金属陽イオンと水素化物イオン(H -)から成る。 金属類似水素化物 [ ] 特定の遷移金属は金属類似水素化物を形成する。 金属類似水素化物は、高圧下で金属と水素を加熱することによって合成できるものが多い。 金属類似水素化物の中には、水素を効率的に貯蔵し、加熱することによって再度水素ガスとして取り出せるような性質を持つものがあり()、水素自動車への応用が期待されている。 典型元素の水素化物 [ ] おもな元素水素化物を示す。 化学式 IUPAC組織名 慣用名 元素群 物性 BH 3 borane Boron hydride として存在。 ジボラン以外にも各種のボランがある。 比重 0. 555 の無色の気体。 CAS登録番号 74-82-8。 記事 に詳しい。 比重 0. 597。 無色の気体。 CAS登録番号 7884-41-7。 記事 に詳しい。 0 の無色の液体。 CAS登録番号7732-18-5。 記事 に詳しい。 比重 0. 無色の液体または気体。 無色の気体。 CAS登録番号 7803-51-2。 無色の気体。 無色の気体。 水溶液は。 無色の気体。 CAS登録番号 7784-42-1。 0、無色の気体。 のような芳香をもち、がある。 無色の気体。 記事 に詳しい。 無色の気体。 TlH 3 thallium trihydride PbH 4 plumbane lead hydride BiH 3 ビスムタン bismuthane bismuthine 、 水素化ビスマス bithmuth hydride 出典: by ACD Lab. Inc. 他 金属の水素化物 [ ] 主な金属の水素化物を示す。 :( LiH)• :(BeH 2)• :(NaH)• :(MgH 2)• : KH• :(CaH 2)• :(RbH)• :(SrH 2) 性質 [ ] 典型元素の水素化合物 [ ] の水素化物は、のに特有の性質を示す(詳細は下に示す各元素族水素化物の項に詳しい)。 - 1H, , , , , ,• - , , , , ,• - , , , ,• - , , , ,• - , , , ,• - , , , ,• 金属の水素化物は水と容易に反応して水素を発生する。 これらは水素化物イオンを持たないため、水素化物とは呼ばない。 との水素化合物はと呼ばれ、が弱酸である他は全て強酸である。 また、との水素化合物はであり中に多くの種類が産出する。 エネルギー源としての水素化物 [ ] に入りから石油へとエネルギー構造転換が起こった結果、水素化物であるが人類のエネルギー消費の大半を担うようになった。 である石油資源の枯渇は当初より問題視されていたが、の今日においても、炭化水素がエネルギーシステムにおける役割には依然として非常に大きいものがある。 実際以降より炭化水素の代替となるエネルギーシステムが種々研究開発されてきたがいまだ決定的なものは見出されていない。 などエネルギーシステムの一部では、、などの代替エネルギーの利用が進んではいるが、輸送など広く利用され経済性とポータビリティの両立が必要なエネルギーシステムにおいては、炭化水素の代替となるエネルギーシステムはいまだ見出されていない。 一部では、次世代のエネルギーシステムとしてが脚光を浴びている。 水素であればのエネルギー源としても利用可能であるし、の様に電力を発生させることも可能である。 また、原子力、太陽光、風力のような巨大な発生装置と固定化されたエネルギー配給システムに依存しなくても良いという長所を持つため、水素エネルギーシステムは経済性やポータビリティーの面で次世代のエネルギーシステムの有力候補と考えられている。 しかしながら、現在の技術においてはポータビリティの面で水素は炭化水素を凌ぐものとはみなされていない。 ポータビリティを満足するには、体積エネルギー密度、重量エネルギー密度の両方を満たす必要がある。 水素の重量エネルギー密度そこガソリンの三倍程度であるが、体積エネルギー密度では炭化水素に及ばないため、貯蔵に大きな体積を必要とする。 現在の技術レベルで最もエネルギー密度が大きくなるであっても、ガスや石油などの炭化水素のエネルギー密度に比べて4分の1程度でしかない。 固体水素も存在が、必要な・が極端に過ぎる為、現在の技術では製造も保管も困難である。 したがって、現在考えられている経済的に引き合う水素エネルギーシステムは、水素をエネルギー媒体とするのではなく、メタンから合成されるなど炭化水素を基盤として利用することが検討されている。 しかしそのようなエネルギーシステムでは炭化水素エネルギーシステムと同義であることから、金属水素化物など水素源となりうる新規の水素化物が検討されている。 脚注 [ ] [].

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フッ化水素(フッかすいそ)とは

ハロゲン 化 水素 沸点

ハロゲンとは 周期表の17族の元素を「ハロゲン」といいます。 元素名ではなく族の名前です。 18族を希ガスと呼ぶのと同じことです。 17族なので価電子が7個あり、電子を1つ受け取り1価の陰イオンになりやすいです。 周期表の第1周期にはなく、第2周期からフッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンとありますがヨウ素までの性質を覚えておけば十分です。 刺激臭があって有毒というより猛毒です。 酸化力がものすごく強いので水と激しく反応します。 フッ素よりは酸化力は小さいですがハロゲンの中では2番目に酸化力が大きいです。 やはり有毒です。 ハロゲンの中では3番目の酸化力です。 酸化力はハロゲンの中では小さい方ですが、 昇華性があり気体は紫色になります。 毒性はあります。 これを ヨウ素溶液といい、デンプンと ヨウ素デンプン反応して 青紫色になります。 ハロゲンは原子番号が小さいほど酸化力が強く反応性が大きくなります。 臭化カリウム水溶液に塩素を通じると臭素が生じ褐色になります。 フッ化水素を除けばハロゲン化水素は強酸です。 ハロゲン化水素の中でフッ化水素は沸点が一番高く、ほたる石に濃硫酸を加えて加熱すると生成します。 塩化ナトリウムに濃硫酸を加えて加熱すると生成します。 塩化水素は「塩化ナトリウムと濃硫酸の混合物を加熱」で生成というのは覚えておきましょう。 ハロゲンは17族の元素です。 フッ素はすべての元素の中で電気陰性度が最も大きいというのも忘れないように!.

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