Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Group 17 · ⁨المجموعة 17⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 11 · ⁨الموضوع 11⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
7:28

المجموعة 17

إليك ثلاثة محاليل عديمة اللون. تبدو متطابقة تماماً. أحدها كلوريد، والآخر بروميد، والثالث يوديد — لكنك لا تستطيع التمييز بين أي منها عن طريق…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

11.1

Physical properties of the halogens · ⁨الخصائص الفيزيائية للهالوجينات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. describe the colours and the trend in volatility of chlorine, bromine and iodine
  2. describe and explain the trend in the bond strength of the halogen molecules
  3. interpret the volatility of the elements in terms of instantaneous dipole–induced dipole forces
العربية
  1. وصف ألوان واتجاه التطاير للكلور والبروم واليود
  2. وصف وشرح اتجاه قوة الرابطة في جزيئات الهالوجينات
  3. تفسير تطاير العناصر من حيث قوى ثنائي القطع اللحظي-المُستحث

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

The halogens 卤素 are the Group 族 17 elements. They exist as diatomic molecules ($\text{Cl}_2$, $\text{Br}_2$, $\text{I}_2$). Going down the group:

Element Colour and state at room temperature
chlorine pale green gas
bromine red-brown liquid
iodine grey-black solid (purple vapour)

The volatility 挥发性 (how easily a substance turns to vapour) decreases down the group: chlorine is a gas, but iodine is a solid. This is because the molecules get larger and have more electrons, so the instantaneous dipole 瞬时偶极 and induced dipole 诱导偶极 forces between them get stronger. Stronger forces are harder to break, so the boiling point rises and volatility falls.

The bond energy 键能 (bond strength) of the $\text{X}\text{–}\text{X}$ molecules generally falls from $\text{Cl}_2$ to $\text{I}_2$, because the shared electrons are further from the nuclei in the larger atoms.

العربية
البروم: سائل داكن يصدر بخاراً برتقالياً في أنبوب محكم الإغلاق
البروم هو هالوجين من المجموعة 17 — سائل داكن يصدر بخاراً برتقالياً.

اله_hookgens هي عناصر المجموعة 17. توجد كجزيئات ثنائية الذرة ($\text{Cl}_2$، $\text{Br}_2$، $\text{I}_2$). نزولاً في المجموعة:

العنصر اللون والحالة في درجة حرارة الغرفة
الكلور غاز أخضر فاتح
البروم سائل أحمر بني
اليود صلب رمادي أسود (بخار بنفسجي)

تقل التطاير (سهولة تحول المادة إلى بخار) بالانتقال أسفل المجموعة: الكلور غاز، بينما اليود صلب. والسبب أن الجزيئات تكبر وتحتوي على إلكترونات أكثر، فتصبح قوى ثنائي القطب اللحظي وثنائي القطب المستحث بينها أقوى. القوى الأقوى أصعب في الكسر، فترتفع نقطة الغليان ويقل التطاير.

ثلاثة أواني زجاجية: الكلور كغاز أخضر باهت، البروم كسائل أحمر بني، واليود كمادة صلبة رمادية سوداء
بالانتقال أسفل المجموعة 17، تتحول الهالوجينات من غاز أخضر فاتح إلى سائل أحمر بني إلى صلب رمادي أسود مع انخفاض التطاير

تقل طاقة الرابطة (قوة الرابطة) لجزيئات $\text{X}\text{–}\text{X}$ عموماً من $\text{Cl}_2$ إلى $\text{I}_2$، لأن الإلكترونات المشتركة تبعد عن الأنوية في الذرات الأكبر حجماً.

Explore · ⁨استكشف⁩

Halogen physical trend lab · ⁨مختبر الاتجاه الفيزيائي للهالوجينات⁩

Follow halogens down the group and link state, colour and volatility. · ⁨تابع الهالوجينات عبر المجموعة وارتبط الحالة ولونها وتطايرها.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
halogen/ˈhælədʒn/ هالوجين
group/ɡruːp/ مجموعة
volatility/ˌvɒləˈtɪlɪti/ التطاير
instantaneous dipole/ˌɪnstənˈteɪnɪəs ˈdaɪpəʊl/ ثنائي قطب لحظي
induced dipole/ɪnˈdjuːst ˈdaɪpəʊl/ ثنائي قطب مستحث
bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ طاقة الرابطة
oxidising agent/ˈɒksɪdaɪzɪŋ ˈeɪdʒənt/ عامل مؤكسد
hydrogen halide/ˈhaɪdrədʒn ˈhælaɪd/ هاليد الهيدروجين
thermal stability/ˈθɜːml stəˈbɪlɪti/ الثبات الحراري
halide ion/ˈhælaɪd ˈaɪɒn/ أيون الهاليد
reducing agent/rɪˈdjuːsɪŋ ˈeɪdʒənt/ عامل مختزل
ammonia/æˈməʊnɪə/ أمونيا
11.2

Chemical properties of the halogens and hydrogen halides · ⁨الخواص الكيميائية للهالوجينات وهاليدات الهيدروجين⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. describe the relative reactivity of the elements as oxidising agents
  2. describe the reactions of the elements with hydrogen and explain their relative reactivity in these reactions
  3. describe the relative thermal stabilities of the hydrogen halides and explain these in terms of bond strengths
العربية
  1. وصف التفاعلية النسبية للعناصر كـ عوامل مؤكسدة
  2. وصف تفاعل العناصر مع الهيدروجين وشرح تفاعليتها النسبية في هذه التفاعلات
  3. وصف الثبات الحراري النسبي لـ هاليدات الهيدروجين وشرح ذلك من حيث قوى الروابط

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

Halogens as oxidising agents

Each halogen reacts by gaining one electron to form a $1-$ ion, so it acts as an oxidising agent 氧化剂. This power decreases down the group, because the larger atoms attract an extra electron less strongly. A more reactive halogen can push out a less reactive one from its salt:

$$\text{Cl}_2 + 2\text{KBr} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{Br}_2$$

Reactions with hydrogen

Each halogen reacts with hydrogen to form a hydrogen halide 卤化氢:

$$\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$$

The reaction gets less vigorous down the group: chlorine reacts explosively in light, bromine needs heat, and iodine reacts slowly and only partly.

Thermal stability of the hydrogen halides

The thermal stability 热稳定性 of the hydrogen halides decreases down the group. The H–X bond gets weaker as the halogen atom gets larger, so HI breaks apart on gentle heating while HCl is very stable.

العربية

الهالوجينات كعوامل مؤكسدة

يتفاعل كل ه_hookgen باكتساب إلكترون واحد لتكوين أيون $1-$، لذا يعمل كعامل ** مؤكسد**. تتناقص هذه القوة نزولاً في المجموعة، لأن الذرات الأكبر تجذب إلكتروناً إضافياً بقوة أقل. يمكن لله_hookgen الأكثر نشاطاً طرد ه_hookgen أقل نشاطاً من ملحها:

إضافة الكلور إلى محلول بروميد البوتاسيوم العديم اللون يحوله للون البرتقالي استبدالاً له بالبروم
الكلور يستبدل البروم: يتحول المحلول إلى البرتقالي
$$\text{Cl}_2 + 2\text{KBr} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{Br}_2$$

التفاعلات مع الهيدروجين

يتفاعل كل هالوجين مع الهيدروجين لتكوين هاليد الهيدروجين:

$$\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$$

يصبح التفاعل أقل حدة بالانتقال أسفل المجموعة: يتفاعل الكلور انفجاراً في الضوء، والبروم يحتاج حرارة، ويود يتفاعل ببطء وبشكل جزئي فقط.

الثرمي稳定性 لهاليدات الهيدروجين

تقل الثرمي稳定性 لهاليدات الهيدروجين بالانتقال أسفل المجموعة. تضعف رابطة H–X كلما كبرت ذرة الهالوجين، لذا ينهار HI بالتسخين الخفيف بينما يكون HCl مستقراً جداً.

Explore · ⁨استكشف⁩

Halogen and hydrogen halide lab · ⁨مختبر الهالوجينات وهاليدات الهيدروجين⁩

Classify halogen chemistry by oxidising and reducing strength. · ⁨صنّف كيمياء الهالوجين حسب قوة الأكسدة والتخفيض.⁩

11.3

Reactions of the halide ions · ⁨تفاعلات أيونات الهاليد⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. describe the relative reactivity of halide ions as reducing agents
  2. describe and explain the reactions of halide ions with: (a) aqueous silver ions followed by aqueous ammonia (the formation and formula of the $[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+$ complex is not required) (b) concentrated sulfuric acid, to include balanced chemical equations
العربية
  1. وصف التفاعلية النسبية لأيونات الهاليد كـ عوامل مختزلة
  2. وصف وشرح تفاعلات أيونات الهاليد مع: (أ) أيونات الفضة المائية ثم الأمونيا المائية (تشكيل الصيغة المعقدة للـ $[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+$ غير مطلوب) (ب) حمض الكبريتيك المركز، بما في ذلك المعادلات الكيميائية الموزونة

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

Halide ions as reducing agents

A halide ion 卤离子 (such as $\text{Cl}^-$) can give away an electron, acting as a reducing agent 还原剂. This power increases down the group, because a larger ion holds its outer electron less tightly.

Reaction with aqueous silver ions

Add aqueous silver nitrate, then aqueous ammonia 氨, to identify the halide from the colour of the silver halide precipitate 沉淀:

Halide Precipitate with $\text{Ag}^+$ Solubility in ammonia
$\text{Cl}^-$ white dissolves in dilute ammonia
$\text{Br}^-$ cream dissolves only in concentrated ammonia
$\text{I}^-$ yellow insoluble in ammonia

Reaction with concentrated sulfuric acid

All the halides first give the hydrogen halide. The lower halides are then oxidised by the acid, because they are stronger reducing agents:

$$\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{HCl}$$
  • chloride gives only $\text{HCl}$ (no redox).
  • bromide also gives some brown $\text{Br}_2$ and $\text{SO}_2$.
  • iodide gives $\text{I}_2$ and the smelly gases $\text{H}_2\text{S}$ and $\text{SO}_2$, because $\text{I}^-$ is the strongest reducing agent.
العربية

أيونات الهاليد كعوامل مختزلة

أيون هاليد (مثل $\text{Cl}^-$) يمكن أن يتخلى عن إلكترون، ليعمل كـ عامل مختزل. هذه القوة تزداد بالاتجاه للأسفل في المجموعة، لأن الأيون الأكبر حجمًا يمسك بإلكتروناته الخارجية بقوة أقل.

عمودان على طول المجموعة: الهالوجينات سهم متجه لأسفل للحد من قوة الأكسدة، وأيونات الهاليدات سهم متجه لأعلى لزيادة قوة الاختزال
اتجاهان متعاكسان: تقل قدرة أكسدة الهالوجين أسفل المجموعة، بينما تزداد قدرة اختزال أيونات الهاليد

التفاعل مع أيونات الفضة المائية

أضف نترات الفضة المائية ثم الأمونيا المائية لتحديد الهاليد من لون راسب هاليد الفضة:

هاليد راسب مع $\text{Ag}^+$ الذوبانية في الأمونيا
$\text{Cl}^-$ أبيض يذوب في الأمونيا المخففة
$\text{Br}^-$ كريمي يذوب فقط في الأمونيا المركزة
$\text{I}^-$ أصفر غير قابل للذوبان في الأمونيا
ثلاثة أنابيب اختبار تحتوي على رواسب هاليدات الفضة: كلوريد الفضة الأبيض، وبروميد الفضة الكريمي، ويوديد الفضة الأصفر
رواسب هاليد الفضة: AgCl أبيض، وAgBr كريمي وAgI أصفر — ويؤكد ذوبانها في الأمونيا نوع الهاليد الموجود
ثلاثة أنابيب اختبار حقيقية في حامل خشبي، ملقّبة بـ AgCl و AgBr و AgI، تحتوي من اليسار إلى اليمين على راسب أبيض، وكريمي فاتح، وأصفر فاتح
اختبار هاليدات الفضة: AgCl أبيض، AgBr كريمي وAgI أصفر

التفاعل مع حمض الكبريتيك المركز

تعطي جميع الهاليدات أولاً هاليد الهيدروجين. ثم يتم أكسدة الهاليدات السفلية بواسطة الحمض، لأنها عوامل مختزلة أقوى:

$$\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{HCl}$$
  • الكلوريد يعطي فقط $\text{HCl}$ (لا يوجد تفاعل أكسدة واختزال).
  • البروميد يعطي أيضًا بعض $\text{Br}_2$ البني و$\text{SO}_2$.
  • اليوديد يعطي $\text{I}_2$ والغازات ذات الرائحة $\text{H}_2\text{S}$ و$\text{SO}_2$، لأن $\text{I}^-$ هو أقوى عامل مختزل.
ثلاثة صفوف: الكلوريد يعطي HCl فقط، والبروميد يعطي أيضًا البروم وثاني أكسيد الكبريت، واليوديد يعطي اليود وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت، مع سهم يشير إلى زيادة قوة الاختزال بالاتجاه للأسفل في المجموعة
مع حمض الكبريتيك المركز، يعطي الكلوريد HCl فقط، لكن البروميد واليوديد (عوامل مختزلة أقوى) يتم أكسدتها أيضاً إلى الهالوجين
Explore · ⁨استكشف⁩

Halide ion test lab · ⁨مختبر اختبار أيونات الهاليد⁩

Match halide ion evidence to the ion present. · ⁨طابق دليل أيون الهاليد مع الأيون الموجود.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ راسب
oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ رقم تأكسده
disproportionation/ˌdɪsprəˈpɔːʃəneɪʃn/ تفاعل عدم التناسق
water purification/ˈwɔːtə ˌpjʊərɪfɪˈkeɪʃn/ تنقية الماء
bacteria/bækˈtɪərɪə/ البكتيريا
11.4

Reactions of chlorine · ⁨تفاعلات الكلور⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. describe and interpret, in terms of changes in oxidation number, the reaction of chlorine with cold and with hot aqueous sodium hydroxide and recognise these as disproportionation reactions
  2. explain, including by use of an equation, the use of chlorine in water purification to include the production of the active species $\text{HOCl}$ and $\text{ClO}^-$ which kill bacteria
العربية
  1. وصف وتفسير، من حيث تغيرات عدد الأكسدة، تفاعل الكلور مع هيدروكسيد الصوديوم المائي البارد والساخن والتعرف عليها كتفاعلات تحلل ذاتي
  2. شرح، بما في ذلك باستخدام معادلة، استخدام الكلور في تنقية المياه بما في ذلك إنتاج الأنواع النشطة $\text{HOCl}$ و$\text{ClO}^-$ التي تقتل البكتيريا

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

With sodium hydroxide

With cold, dilute sodium hydroxide, chlorine reacts to form chloride and chlorate(I):

$$\text{Cl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{NaClO} + \text{H}_2\text{O}$$

With hot, concentrated sodium hydroxide, it forms chloride and chlorate(V):

$$3\text{Cl}_2 + 6\text{NaOH} \rightarrow 5\text{NaCl} + \text{NaClO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$$

In both, the oxidation number 氧化数 of chlorine goes both up and down (from $0$), so both are disproportionation 歧化 reactions.

Chlorine in water purification

A little chlorine is added to water for water purification 水净化. It reacts with water:

$$\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HOCl} + \text{HCl}$$

The active species $\text{HOCl}$ and $\text{ClO}^-$ kill bacteria 细菌, making the water safe to drink.

Worked example. Solid $\text{NaCl}$, $\text{NaBr}$ and $\text{NaI}$ are each warmed with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$. Predict the products. Reducing power increases down the group, so how far each halide reduces the sulfuric acid differs. $\text{Cl}^{-}$ is too weak to reduce it at all, so you get only steamy $\text{HCl}$ - an acid-base reaction. $\text{Br}^{-}$ reduces it a little: $\text{HBr}$ plus brown $\text{Br}_2$ and $\text{SO}_2$. $\text{I}^{-}$ is the strongest reducing agent: $\text{HI}$ plus $\text{I}_2$, and it drives the sulfur all the way down to $\text{H}_2\text{S}$, with its bad-egg smell. Every halide gives the hydrogen halide first; the extra products appear only where the halide is a strong enough reducing agent to attack the sulfur.

العربية
حاويات كلور المسبح السائل
يضاف الكلور إلى ماء المسبح لقتل الميكروبات.

مع هيدروكسيد الصوديوم

مع هيدروكسيد الصوديوم البارد والمخفف، يتفاعل الكلور لتكوين كلوريد وحمض كلوروز (I):

$$\text{Cl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{NaClO} + \text{H}_2\text{O}$$

مع هيدروكسيد الصوديوم الساخن والتركيز, يُنتج كلوريد وحمض كلورات (V):

$$3\text{Cl}_2 + 6\text{NaOH} \rightarrow 5\text{NaCl} + \text{NaClO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$$

في كلا الحالتين، رقم التأكسد للكلور يرتفع وينخفض معًا (من $0$)، لذا كلاهما تفاعلات تحلل ذاتي.

الكلور في تنقية المياه

يضاف القليل من الكلور للماء لغرض تنقية المياه. يتفاعل مع الماء:

$$\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HOCl} + \text{HCl}$$

النوع النشط $\text{HOCl}$ و $\text{ClO}^-$ يقتلان البكتيريا، مما يجعل الماء آمراً للشرب.

مثال محلول. يتم تسخين الصلبة $\text{NaCl}$، $\text{NaBr}$ و $\text{NaI}$ على حدة مع تركيز $\text{H}_2\text{SO}_4$ المركز. تنبأ بالنواتج. قوة الاختزال تزداد نزولاً في المجموعة، لذلك differs مدى اختزال كل هاليد لحمض الكبريتيك. $\text{Cl}^{-}$ ضعيف جداً بحيث لا يمكنه اختزاله على الإطلاق، لذا تحصل فقط على بخار $\text{HCl}$ - وهو تفاعل حمض-قاعدة. $\text{Br}^{-}$ يختزله قليلاً: $\text{HBr}$ بالإضافة إلى $\text{Br}_2$ بني و $\text{SO}_2$. $\text{I}^{-}$ هو أقوى عامل اختزال: $\text{HI}$ بالإضافة إلى $\text{I}_2$، ويدفع الكبريت بالكامل إلى $\text{H}_2\text{S}$، برائحة البيض الفاسد. يعطي كل هاليد هاليد الهيدروجين أولاً؛ النواتج الإضافية تظهر فقط حيث يكون الهاليد عاملاً اختزالاً قوياً بما يكفي لهجوم الكبريت.

Explore · ⁨استكشف⁩

Chlorine reaction route · ⁨مسار تفاعل الكلور⁩

Follow chlorine from water treatment to redox reactions. · ⁨تابع الكلور من معالجة المياه إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال.⁩

11.4

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Halogens get less reactive down the group (harder to gain an electron); oxidising power decreases.
  • Displacement: a more reactive halogen displaces a less reactive halide — state the colour change.
  • Test halide ions with $\text{AgNO}_3$: white ($\text{Cl}^-$), cream ($\text{Br}^-$), yellow ($\text{I}^-$), then confirm with dilute/concentrated ammonia.
  • Chlorine with water and with cold $\text{NaOH}$ are disproportionation — show the oxidation-number changes.
العربية
  • الهالوجينات تصبح أقل تفاعلية نزولاً في المجموعة (صعوبة أكبر في اكتساب إلكترون)؛ تتناقص قوة الأكسدة.
  • الإزاحة: هالوجين أكثر تفاعلية يحل محل هاليد أقل تفاعلية - أذكر تغير اللون.
  • اختبار أيونات الهاليد بـ $\text{AgNO}_3$: أبيض ($\text{Cl}^-$)، كريمي ($\text{Br}^-$)، أصفر ($\text{I}^-$)، ثم يؤكد باستخدام الأمونيا المخففة/المركزة.
  • الكلور مع الماء ومع $\text{NaOH}$ الباردة هي تفاعلات تأكسد واختزال ذاتي - اظهر تغيرات رقم التأكسد.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP