ハロゲン単体の反応（酸化力・水素・水など）

【プロ講師解説】このページでは『ハロゲン単体の反応（酸化力・水素・水など）』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

ハロゲン単体の酸化力

ハロゲンの単体は非金属元素の単体であり、陰性が大きいので酸化剤として働き、電子を受け取ってハロゲン化物イオンに変化する。

\[
X_{2}+2e^{-}→2X^{-}
\]

では、ハロゲン単体の酸化力（電子を受け取る力）は一体どのような順番なのだろうか。
金属単体のイオン化列の場合と同様に考えると、酸化力の強いハロゲン単体ほど陰イオンになりやすいはずである。

そこで、次の項目ではハロゲン単体の酸化力の強さを比べる実験を確認する。

あるハロゲン化物イオンX^–が含まれる水溶液に、別のハロゲンの単体Y₂を加える。

このとき、もしY₂がX₂よりも陰イオンになりやすければ、つまりY₂の酸化力がX₂よりも強ければ、Y₂が電子を受け取ってY^–となり、X^–が電子を放出してX₂となる。

\[
2X^{-}+Y_{2}→X_{2}+2Y^{-}
\]

この理論の正確性を確かめるために実際に実験をしてみると、次のような反応が起こるのを確認できる。

\[
2Cl^{-}+F_{2}→Cl_{2}+2F^{-}・・・①\\
2Br^{-}+Cl_{2}→Br_{2}+2Cl^{-}・・・②\\
2I^{-}+Br_{2}→I_{2}+2Br^{-}・・・③
\]

この実験から、ハロゲンの単体の酸化力に関して、①式からF₂>Cl₂であることが、②式からCl₂>Br₂であることが、③式からBr₂>I₂であることがわかった。結論としてハロゲンの単体の酸化力は以下の通りになる。

\[
F_{2}>Cl_{2}>Br_{2}>I_{2}
\]

周期表（覚え方・語呂合わせ・族や周期の見方など）でやったように、周期表上で上にある元素ほど電気陰性度が大きいので、電子を受け取る力＝酸化力がこのようになるのは理解できるはず。

酸化力の大きいハロゲンの単体ほど水素H₂と激しく反応する。

\[
H_{2}+F_{2}→2HF（爆発的）\\
H_{2}+Cl_{2}→2HCl（光照射で爆発的）\\
H_{2}+Br_{2}⇄2HBr\\
H_{2}+I_{2}⇄2HI
\]

酸化力の大きいハロゲンの単体ほど水H₂Oと激しく反応する。ヨウ素I₂はほとんど反応しない。

\[
2H_{2}O+2F_{2}→O_{2}+4HF・・・(※)\\
H_{2}O+Cl_{2}→HCl+HClO\\
H_{2}O+Br_{2}⇄HBr+HBrO\\
I_{2}はほとんど反応しない
\]

フッ素F₂は非常に酸化力が強いため水から電子e^–を奪う。

\[
F_{2}+2e^{-}→2F^{-}・・・①\\
2H_{2}O→O_{2}+4H^{+}+4e^{-}・・・②
\]

①式×2+②式で(※)式の化学反応式を作ることができる。フッ素を水に通じると酸素O₂が発生するというのは必ず覚えておこう。

ちなみに、塩素Cl₂・臭素Br₂と水との反応は自己酸化還元反応の1種である。

ヨウ素は水と反応しにくく、また無極性分子なので水にはほとんど溶けない。
しかし、ヨウ化カリウムKI水溶液には、次の反応により三ヨウ化物イオンI₃^–を形成して溶けることができる。（この反応は酸化還元反応ではない）

\[
I_{2}+KI→KI_{3}
\]