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Inhalt 1. Einleitung 2. Wasserstoff 3. Edelgase 4. Halogene 5. Chalkogene 6. Pentele 7. Tetrele 8. Bor
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Vorlesung Chemie der Nichtmetalle

4. Halogene: F, Cl, Br, I, At

4.2. Wasserstoffverbindungen

Die Halogenwasserstoffe HX bilden mit Wasser Halogenwasserstoffsäuren wie z.B. Flußsäure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die wichtigsten Eigenschaften der Halogenwasserstoffsäuren und ihrer Lösungen.
HF HCl HBr HI
Siedepunkt [oC] +19.5 -85.1 -66.7 - 35.4
Schmelzpunkt [oC] -83.1 -114.2 -86.8 -50.8
Bildungsenthalpie [kJ/mol] -271 -92 -36 27
Tendenzen -----> Säurestärke ----->
<----- thermische Stabilität <-----
Azeotrope (Gew.% HX) 35 20.2 47 57
Azeotrop-Siedepunkt [oC] 112 110 126 127
dH-X [pm] 92 127 142 162

Tab. 4.2.1. Halogenwasserstoffe: Physikalische Eigenschaften

Darstellung

Eigenschaften

Die Halogenwasserstoffe bilden Moleküle mit polarer Einfachbindung. Sie sind alle gut in Wasser löslich (1 l H2O löst 507 l HCl-Gas, Vergleiche Springbrunnen-Versuch!). Die Lösungen sind Säuren, wobei die Säurestärke von HF zu HI hin zunimmt:
HX + H2O <---> H3O+ + X-
Die wässrigen Lösungen von HF bzw. HCl nennt man Flußsäure (!ätzt Glas!) bzw. Salzsäure. Mit H2O bilden die Halogenwasserstoffe azeotrope Gemische (Positivazeotrope, s. Abb. 4.2.1.) mit den folgenden Siedepunktsmaxima:
Abb. 4.2.1. Positiv-Azeotrop von HF-H2O ‣SVG
Da die Dissoziationsenergie von HX vom Fluor zum Iod hin abnimmt, nimmt die Säurestärke entsprechend zu. HF ist damit nur eine schwache Säure.
Geometrisch verschwinden die H-Atome fast in den X--Ionen. Der folgende Vergleich zeigt, daß die Ionenradien von X- deutlich größer sind als die Abstände H-X in den Halogenwasserstoffen:
Ion F- Cl- Br- I-
dH-X [pm] 92 127 142 162
Ionenradius von X- [pm] 136 181 195 216
Bis auf HF sind alle Halgoenwasserstoffe gasförmig. HF hat dagegen einen Siedepunkt von 19.4 oC, ist also bei Raumtemperatur flüssig. Der Grund sind die starken unsymmetrischen Wasserstoffbrücken:
Abb. 4.2.2. H-Brücken in flüssigem HF ‣SVG
In der flüssigen Phasen liegen Ketten, in der gasförmigen Form hexamere Ringe vor. Zusätzlich sind verschiedene Salze bekannt: HF wirkt als Ampholyt, ist also in reiner Form elektrisch leitfähig und kann daher als Lösungsmittel verwenden werden:
2 HF <---> H2F+ + F-
Die Verbindungen der Halogenen mit den Metallen sind die typischen Salze (Fluoride, Chloride, Bromide, Iodide), die in der Vorlesung Chemie der Metalle behandelt werden. Mit den anderen Nichtmetalle werden vielfältige kovalente Verbindungen erhalten, die bei den jeweiligen Elementen besprochen werden. Im folgenden werden hier noch drei wichtige Verbindungsgruppen behandelt,

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