Введение
Молекула, содержащая только галогенные элементы двух или более видов.
В химии интергалогенное соединение – это молекула, содержащая два или более различных атомов галогена (фтор, хлор, бром, йод или астатин) и не содержащая атомов элементов из каких-либо других групп. Большинство известных интергалогенных соединений являются бинарными (состоят только из двух различных элементов). Их формулы обычно имеют вид XY{n}, где n = 1, 3, 5 или 7, и X – менее электроотрицательный из двух галогенов. Значение n в интергалогенах всегда нечетное, что обусловлено нечетной валентностью галогенов. Все они склонны к гидролизу и ионизации с образованием полигалогенионных ионов. Соединения с астатином имеют очень короткий период полураспада из-за высокой радиоактивности астатина. Определённо не известно ни одного интергалогенного соединения, содержащего три или более различных галогенов. Десять лет спустя было предсказано, что данное соединение нелетуче, что отличалось от поведения других галогенов, но было похоже на дифторид радона; к тому времени было установлено, что последний является ионным соединением. Таким образом, хотя синтез фторида астатина считается возможным, для его проведения может потребоваться жидкий галогенид в качестве растворителя, как это уже применялось для характеристики фторидов радона. Кроме того, существуют аналогичные молекулы, включающие псевдогалогены, такие как галогениды цианогена.
Межгалогены
Все стабильные гексатомные и октатомные интергалогены включают в себя более тяжелый галоген, соединенный с пятью или семью атомами фтора. В отличие от других галогенов, атомы фтора обладают высокой электроотрицательностью и малым размером, что способствует их стабилизации. Пентафторид хлора (ClF5) — бесцветный газ, получаемый в результате реакции трифторида хлора с фтором при высоких температурах и давлении. Он бурно реагирует с водой и большинством металлов и неметаллов. Пентафторид брома (BrF5) — бесцветная дымящаяся жидкость, получаемая в результате реакции трифторида брома с фтором при 200 °C. Он физически стабилен, но разлагается взрывоопасно при контакте с водой, органическими веществами и большинством металлов и неметаллов. Пентафторид йода (IF5) — бесцветная жидкость, получаемая в результате реакции пентаоксида йода с фтором или йода с фторидом серебра(II). Он обладает высокой реакционной способностью, даже медленно взаимодействуя со стеклом. Он реагирует с водой с образованием плавиковой кислоты и с фтором с образованием йодгептафторида. Молекула имеет форму тетрагональной пирамиды.
Октатомные интергалогены
Гептафторид йода (IF7) — бесцветный газ и сильный фторирующий агент. Он получают взаимодействием пентафторида йода с фтором. Молекула имеет структуру пятиугольной бипирамиды. Это соединение — единственное известное межгалогенное соединение, в котором более крупный атом связан с семью атомами меньшего размера. Все попытки синтезировать гептафторид брома или хлора оказались безуспешными; вместо этого образуются пентафторид брома или пентафторид хлора, а также фтор.
Свойства
Как правило, межгалогенные связи более реакционноспособны, чем двухатомные галогенные связи, поскольку межгалогенные связи слабее, чем двухатомные галогенные связи, за исключением F2. При взаимодействии с водой интергалогены превращаются в галогениды и оксигалогениды. Реакция с BrF5 может быть взрывоопасной. При взаимодействии интергалогенов с диоксидом кремния или оксидами металлов кремний или металл, соответственно, образуют связь с одним из типов галогена, высвобождая двухатомные галогены и двухатомный кислород. Большинство интергалогенов являются галогенфторидами, и все, кроме трех (IBr, AtBr и AtI), остальных – галогенхлориды. Хлор и бром могут образовывать связи с пятью атомами фтора, а йод – с семью. Интергалогены типа AX и AX3 могут образовываться между двумя галогенами с относительно близкими значениями электроотрицательности. При взаимодействии интергалогенов с металлами образуются галогениды металлов, соответствующие входящим в состав интергалогена галогенам. Окислительная способность интергалогена возрастает с увеличением числа галогенов, связанных с центральным атомом интергалогена, а также с уменьшением размера этого центрального атома. Интергалогены, содержащие фтор, с большей вероятностью будут летучими, чем интергалогены, содержащие более тяжелые галогены. Меньшие интергалогены, такие как ClF, могут образовываться в результате прямой реакции с чистыми галогенами. Например, F2 реагирует с Cl2 при 250 °C, образуя две молекулы ClF. Br2 реагирует с двухатомным фтором аналогичным образом, но при 60 °C. I2 реагирует с двухатомным фтором только при 35 °C. ClF и BrF могут быть получены в результате реакции более крупного интергалогена, такого как ClF3 или BrF3, с двухатомной молекулой элемента, расположенного ниже в периодической таблице. Среди гексатомных интергалогенов IF5 имеет более высокую температуру кипения (97 °C), чем BrF5 (40,5 °C), хотя оба соединения являются жидкостями при комнатной температуре. Интергалоген IF7 может быть получен при взаимодействии йодида палладия с фтором.