Задача Задача №3813361
А
А
физические свойства галогенов как изменяется цвет и плотность в ряду F2 Cl2 Br2 I2
Кратко: в ряду \(\mathrm{F_2 \rightarrow Cl_2 \rightarrow Br_2 \rightarrow I_2}\) окраска становится глубже и темнее, а плотность простых веществ возрастает:
\[ \mathrm{F_2 < Cl_2 < Br_2 < I_2} \]
| Вещество | Цвет | Состояние при н.у. | Плотность |
|---|---|---|---|
| \(\mathrm{F_2}\) | бледно-жёлтый | газ | около \(1{,}70\) г/л, или \(0{,}00170\) г/см³ |
| \(\mathrm{Cl_2}\) | жёлто-зелёный | газ | около \(3{,}21\) г/л, или \(0{,}00321\) г/см³ |
| \(\mathrm{Br_2}\) | красно-бурый | жидкость | около \(3{,}12\) г/см³ |
| \(\mathrm{I_2}\) | тёмно-фиолетовый, кристаллы почти чёрные; пары фиолетовые | твёрдое | около \(4{,}93\) г/см³ |
Почему так:
- Сверху вниз по группе растут заряд ядра, число электронных слоёв и размер молекул.
- Увеличиваются молярные массы: \[ M(\mathrm{F_2})=38,\quad M(\mathrm{Cl_2})=71,\quad M(\mathrm{Br_2})=160,\quad M(\mathrm{I_2})=254\ \text{г/моль}. \]
- Усиливаются межмолекулярные взаимодействия, поэтому вещества переходят от газа к жидкости и твёрдому телу, а температуры плавления и кипения растут.
- Для газов при одинаковых условиях плотность пропорциональна молярной массе, поэтому \(\mathrm{Cl_2}\) плотнее \(\mathrm{F_2}\). У брома и йода большую роль играют уже большая масса молекул и более сильное межмолекулярное притяжение.
- Окраска усиливается потому, что с ростом размеров молекул меняется энергия электронных переходов: вещества начинают поглощать видимый свет иначе, и цвет смещается от светло-жёлтого к бурому и фиолетовому.
Проверка: \(\mathrm{F_2}\) и \(\mathrm{Cl_2}\) при н.у. — газы, причём хлор тяжелее; \(\mathrm{Br_2}\) — жидкость, \(\mathrm{I_2}\) — твёрдое вещество, их плотности значительно выше. Ряд по плотности действительно возрастает, а окраска закономерно становится более глубокой.
