- Fysiske og kemiske egenskaber
- Atomvægte
- Fysisk tilstand
- Farve
- Smeltepunkter
- Kogepunkter
- Densitet ved 25 ° C
- Vandopløselighed
- Ioniseringsenergi
- elektronegativitet
- Reaktivitet
- Stat i naturen
- Molekylære strukturer
- Intermolekylære interaktioner
- halogenider
- Applikationer
- Klor
- I industrien
- I medicin
- Andre
- brom
- Jod
- fluor
- Siden Status
- Referencer
De halogener er ikke metalliske elementer, som tilhører gruppen VIIA eller 17 i det periodiske system. De har elektronegativiteter og høje elektroniske affiniteter, der i høj grad påvirker den ioniske karakter af deres bindinger til metaller. Ordet 'halogener' er af græsk oprindelse og betyder 'saltformere'.
Men hvad er disse halogener? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) og det radioaktive og efemære element astatin (At). De er så reaktive, at de reagerer med hinanden til dannelse diatomiske molekyler: F 2, Cl 2, Br 2, I 2, og ved 2. Disse molekyler er karakteriseret ved at have lignende strukturelle egenskaber (lineære molekyler), skønt de har forskellige fysiske tilstande.
Kilde: Af W. Oelen, via Wikimedia Commons
Tre halogener er vist på billedet ovenfor. Fra venstre mod højre: klor, brom og jod. Hverken fluor eller astatin kan opbevares i glasbeholdere, da sidstnævnte ikke modstår dens korrosivitet. Bemærk, hvordan de organoleptiske egenskaber ved halogener ændrer sig, når man bevæger sig ned ad deres gruppe til elementet jod.
Fluor er en gas med gulaktige nuancer; klor også, men grøngul; brom er en mørk rødlig væske; jod, et sort fast stof med violette overtoner; og astatin, et mørkt, skinnende metallisk fast stof.
Halogener er i stand til at reagere med næsten alle elementerne i det periodiske system, selv med nogle ædelgasser (såsom xenon og krypton). Når de gør det, kan de oxidere atomer til deres mest positive oxidationstilstande og omdanne dem til kraftfulde oxidationsmidler.
De overfører også specifikke egenskaber til molekyler, når de binder eller erstatter nogle af deres atomer. Disse typer af forbindelser kaldes halogenider. Faktisk er halogenider den vigtigste naturlige kilde til halogener, og mange af dem opløses i havet eller er en del af et mineral; dette er tilfældet for fluorit (CaF 2).
Både halogener og halogenider har en lang række anvendelser; fra industriel eller teknologisk til blot at fremhæve smagen af visse fødevarer, såsom klippesalt (natriumchlorid).
Fysiske og kemiske egenskaber
Atomvægte
Fluor (F) 18,99 g / mol; Chlor (Cl) 35,45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Jod (I) 126,9 g / mol og Astate (At) 210 g / mol,
Fysisk tilstand
Gasformig fase; Cl gas; Flydende br; Jeg er solid og på solid.
Farve
F, lysegulbrun; Cl, lysegrøn; Br, rødbrun; Jeg, violet og At, metallisk sort * * (antaget)
Smeltepunkter
F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ° C og ved 302 ° C
Kogepunkter
F -118,12 ° C; Cl -34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C og? Ved 337 ° C
Densitet ved 25 ° C
F- 0,0017 g / cm 3; Cl- 0,0032 g / cm 3; Br- 3.102 g / cm 3; I- 4,93 g / cm 3 og at- 6,2-6,5 g / cm 3
Vandopløselighed
Cl- 0,091 mmol / cm 3; Br- 0,21 mmol / cm 3 og I- 0,0013 mmol / cm 3.
Ioniseringsenergi
F- 1.681 kJ / mol; Cl-1 251 kJ / mol; Br-1.140 kJ / mol; I- 1.008 kJ / mol og At- 890 kJ / mol.
elektronegativitet
F- 4,0; Cl-3,0; Br-2,8; I- 2.5 og At- 2.2.
Halogener har 7 elektroner i deres valensskal, og dermed deres store iver efter at få et elektron. Halogener har også høj elektronegativitet på grund af deres små atomradier og den store attraktion, som kernen udøver på valenselektroner.
Reaktivitet
Halogener er meget reaktive, hvilket derefter forklarer deres toksicitet. Derudover er de oxidationsmidler.
Den faldende rækkefølge af reaktivitet er: F> Cl> Br> I> At.
Stat i naturen
På grund af deres store reaktivitet er halogenatomer ikke frie i naturen; snarere findes de dannende aggregater eller som diatomiske molekyler forbundet med kovalente bindinger.
Molekylære strukturer
Halogener findes ikke i naturen som elementære atomer, men som diatomiske molekyler. De har dog alle til fælles, at de har en lineær molekylstruktur, og den eneste forskel ligger i længden af deres bindinger og deres intermolekylære interaktioner.
Lineære molekyler XX (X 2) er kendetegnet ved at være ustabile, fordi begge atomer stærkt tiltrækker elektronparret mod dem. Hvorfor? Fordi dens ydre elektroner oplever en meget høj effektiv atomladning, Zef. Jo højere Zef, jo mindre er afstanden til linket XX.
Når man bevæger sig ned ad gruppen, bliver Zef svagere, og stabiliteten af disse molekyler øges. Den faldende orden reaktivitetsmønster: F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2. Det er imidlertid uoverensstemmende at sammenligne astatin med fluor, da tilstrækkeligt stabile isotoper er ukendte på grund af dens radioaktivitet.
Intermolekylære interaktioner
På den anden side mangler dens molekyler et dipolmoment, idet de er apolære. Denne kendsgerning er ansvarlig for deres svage intermolekylære interaktioner, hvis eneste latente kraft er sprednings- eller London-kraften, som er proportional med atommassen og molekylområdet.
På denne måde, det lille molekyle af F 2 ikke har nok masse eller elektroner til dannelse af et fast stof. I modsætning til I 2 er jodmolekylet, som alligevel forbliver et fast stof, der afgiver lilla dampe.
Brom repræsenterer et mellemeksempel mellem de to ekstremer: Br 2- molekyler interagerer nok til at præsentere sig i en flydende tilstand.
På grund af sin stigende metalliske karakter vises astatinen sandsynligvis ikke som At 2 men som atomer, der danner metalliske bindinger.
Med hensyn til dets farver (gulgrøn-gul-rød-lilla-sort) er den mest passende forklaring baseret på molekylær orbital teori (TOM). Den energiske afstand mellem den sidste fulde molekylære orbital og den næste med den højeste energi (anti-binding) overvindes ved at absorbere en foton med stigende bølgelængder.
halogenider
Halogener reagerer på dannelse af halogenider, enten uorganiske eller organiske. De bedst kendte er hydrogenhalogeniderne: hydrogenfluorid (HF), hydrogenchlorid (HCI), hydrogenbromid (HBr) og hydrogeniodid (HI).
Alle af dem opløst i vand genererer syreopløsninger; så surt, at HF kan nedbryde enhver glasbeholder. Desuden betragtes de som udgangsmaterialer til syntese af ekstremt stærke syrer.
Der er også såkaldte metalhalogenider, der har kemiske formler, der afhænger af metallet. For eksempel har alkalimetalhalogeniderne formlen MX, og blandt dem er: NaCl, natriumchlorid; KBr, kaliumbromid; CsF, cesiumfluorid; og LiI, lithiumiodid.
Halider af jordalkalimetaller, overgangsmetaller eller metaller i p-blokken har formlen MX n, hvor n er den positive ladning af metallet. Således nogle eksempler på dem er: FeCl 3, ferri trichlorid; MgBr 2, magnesiumbromid; AlF 3, aluminiumtrifluorid; og Cul 2, cupri iodid.
Halogener kan imidlertid også danne bindinger med carbonatomer; derfor kan de trænge ind i den komplekse verden af organisk kemi og biokemi. Disse forbindelser kaldes organiske halogenider og har den generelle kemiske formel RX, X er en hvilken som helst af halogenerne.
Applikationer
Klor
I industrien
-Brom og klor bruges i tekstilindustrien til blegning og behandling af uld, hvilket undgår krympning, når det er vådt.
-Det bruges som et desinfektionsmiddel for ditritus og til oprensning af drikkevand og svømmebassiner. Derudover anvendes forbindelser afledt af chlor i vaskerier og i papirindustrien.
-Det finder anvendelse ved fremstilling af specielle batterier og chlorerede kulbrinter. Det bruges også til forarbejdning af kød, grøntsager, fisk og frugt. Klor fungerer også som et bakteriedræbende middel.
-Det bruges til at rengøre og detanificere læder og til blegning af cellulose. Nitrogentrichlorid blev tidligere brugt som melblegemiddel og balsam.
-Phosphene gas (COCI 2) anvendes i talrige industrielle syntesefremgangsmåder, samt ved fremstilling af militære gasser. Phosphen er meget giftig og er ansvarlig for adskillige dødsfald i WWI, hvor gassen blev brugt.
-Denne gas findes også i insekticider og desinfektionsmidler.
-NaCl er et meget rigeligt salt, der bruges til at krydre mad og til bevarelse af husdyr og fjerkræ. Derudover bruges det i kropsrehydratiseringsvæsker, både oralt og intravenøst.
I medicin
-Halogenatomer, der binder til lægemidler, gør dem mere lipofile. Dette gør det muligt for medikamenter lettere at krydse cellemembraner og opløses i lipiderne, der udgør den.
-Chlor diffunderer ind i neuronerne i det centrale nervesystem gennem ionkanaler bundet til receptorer for neurotransmitteren GABA, hvilket giver en beroligende virkning. Dette er flere forskellige angstdæmpende virkningsmekanismer.
-HCl er til stede i maven, hvor det griber ind ved at skabe et reducerende miljø, der favoriserer madforarbejdning. Endvidere aktiverer HCI pepsin, et enzym, der initierer hydrolyse af proteiner, et trin før intestinal absorption af proteinmaterialet.
Andre
-Hydrochloric acid (HCl) bruges til rengøring af badeværelser, i undervisnings- og forskningslaboratorier og i mange brancher.
-PVC (polyvinylchlorid) er en vinylchloridpolymer, der bruges i beklædning, gulvfliser, elektriske kabler, fleksible rør, rør, oppustelige strukturer og tagsten. Derudover anvendes chlor som mellemprodukt til fremstilling af andre plastmaterialer.
-Chlor anvendes til ekstraktion af brom.
-Methylchlorid udfører en bedøvelsesfunktion. Det bruges også til fremstilling af visse silikonepolymerer og til ekstraktion af fedt, olier og harpikser.
-Chloroform (CHCI 3) er et opløsningsmiddel, der bruges i mange laboratorier, især i organisk kemi og biokemilaboratorier, fra undervisning til forskning.
-Og endelig med hensyn til klor anvendes trichlorethylen til affedtning af metaldele.
brom
-Bromen bruges i guldmineprocessen og til boring af olie- og gasbrønde. Det bruges som en flammehæmmer i plast- og gasindustrien. Brom isolerer ilden fra ilt, der får den til at gå ud.
-Det er en mellemmand i fremstillingen af hydrauliske væsker, køle- og affugtningsmidler og præparater til at forme hår. Kaliumbromid bruges til fremstilling af fotografiske plader og papirer.
-Kaliumbromid bruges også som et antikonvulsivt middel, men på grund af muligheden for, at salt kan forårsage neurologiske dysfunktioner, er brugen blevet reduceret. Derudover er en anden af dens almindelige anvendelser som en chip til måling af faste prøver ved infrarød spektroskopi.
-Bromforbindelser er til stede i medicin, der bruges til behandling af lungebetændelse. Bromforbindelser er også inkorporeret i lægemidler, der anvendes i forsøg udført til behandling af Alzheimers sygdom.
-Brom bruges til at reducere kviksølvforurening i kraftværker, der bruger kul som brændstof. Det bruges også i tekstilindustrien til at skabe farver i forskellige farver.
-Methylbrom blev brugt som pesticid til jord- og husholdningsafgiftning, men dets skadelige virkning på ozon har begrænset brugen af det.
-Halogenlamper glødende, og tilsætning af små mængder brom og jod muliggør en reduktion i størrelsen på pærerne.
Jod
-Jod er involveret i funktionen af skjoldbruskkirtlen, et regulerende hormon for kroppens stofskifte. Skjoldbruskkirtlen udskiller hormoner T3 og T4, der virker på dens målorganer. For eksempel forårsager den hormonelle virkning på hjertemuskelen en stigning i blodtryk og hjerterytme.
-Jod bruges også til at identificere tilstedeværelsen af stivelse. Sølviodid er et reagens, der bruges til udvikling af fotografier.
fluor
-Nogle fluoridforbindelser sættes til tandpastaer for at forhindre hulrum. Derivater af fluorid er til stede i forskellige anæstetika. I den farmaceutiske industri er fluorid inkorporeret i lægemidler for at undersøge mulige forbedringer i dets virkninger på kroppen.
-Hydrofluorsyre bruges til at ætses glas. Også i produktionen af haloner (brandslukningsgasser, såsom freon). En fluorforbindelse anvendes til elektrolyse af aluminium for at opnå dens oprensning.
-Anti-reflekterende belægninger indeholder en fluorforbindelse. Dette bruges til fremstilling af plasmaskærme, fladskærme og mikroelektromekaniske systemer. Fluor er også til stede i leret brugt i nogle keramik.
Siden Status
Det menes, at astatin kan hjælpe jod med at regulere funktionen af skjoldbruskkirtlen. Desuden er dens radioaktive isotop (210 At) blevet brugt i kræftundersøgelser hos mus.
Referencer
- Encyclopedia of Health and Safety at Work. Halogener og deres forbindelser.. Taget fra:
- employment.gob.es
- Kemi LibreTexts. Gruppe 17: Generelle egenskaber ved halogener. Taget fra: chem.libretexts.org
- Wikipedia. (2018). Halogen. Taget fra: en.wikipedia.org
- Jim Clark. (Maj 2015). Atomiske og fysiske egenskaber i gruppe 7-elementer (halogenerne). Taget fra: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML og Stanley, GG Chemistry (2003), 8. udg. Cengage Learning.
- Elementer. halogener Taget fra: elementer.org.es
- Brown, Laurel. (24. april 2017). Halogenegenskaber. Sciencing. Gendannes fra: sciencing.com