HALOGEENIT: OMINAISUUDET, RAKENTEET JA KÄYTTÖTAVAT - KEMIA - 2026

Halogeenit eivät ole metallisia kuuluvat elementit ryhmän VIIA tai 17 jaksollisen. Heillä on elektronegatiivisuus ja korkea elektroninen affiniteetti, mikä vaikuttaa suuresti niiden metalliyhdisteiden ioniseen luonteeseen. Sana "halogeenit" on kreikkalaista alkuperää ja tarkoittaa "suolamuodostajat".

Mutta mitä nämä halogeenit ovat? Fluori (F), kloori (Cl), bromi (Br), jodi (I) ja radioaktiivinen ja lyhytaikainen elementti astatiini (At). Ne ovat niin reaktiivisia, että ne reagoivat toistensa kanssa muodostaen kaksiatomiseksi molekyylien: F ₂, Cl ₂, Br ₂, I _2, ja At ₂. Näille molekyyleille on tunnusomaista, että niillä on samanlaiset rakenteelliset ominaisuudet (lineaariset molekyylit), tosin erilaisilla fysikaalisilla tiloilla.

Lähde: W. Oelen, Wikimedia Commonsin kautta

Yllä olevassa kuvassa on esitetty kolme halogeenia. Vasemmalta oikealle: kloori, bromi ja jodi. Fluoria tai astatiiniä ei voida säilyttää lasisäiliöissä, koska viimeksi mainitut eivät kestä sen syövyttävyyttä. Huomaa, kuinka halogeenien aistinvaraiset ominaisuudet muuttuvat, kun siirtyy ryhmästään alajodijodiksi.

Fluori on kaasu, jonka sävy on kellertävä; myös klooria, mutta vihertävänkeltaista; bromi on tummanpunainen neste; jodi, musta kiinteä aine, jossa violetit päällysviivat; ja astatiini, tumma, kiiltävä metallinen kiinteä aine.

Halogeenit kykenevät reagoimaan melkein kaikkien jaksollisen järjestelmän elementtien kanssa, jopa joidenkin jalokaasujen (kuten ksenonin ja kryptonin) kanssa. Kun ne tekevät, ne voivat hapettaa atomit positiivisimpiin hapetustiloihinsa, muuttaen niistä voimakkaita hapettavia aineita.

Ne antavat myös spesifisiä ominaisuuksia molekyyleille, kun ne sitovat tai korvaavat osan atomistaan. Tämän tyyppisiä yhdisteitä kutsutaan halogenideiksi. Itse asiassa halogenidit ovat tärkein luonnollinen halogeenilähde, ja monet niistä liukenevat mereen tai ovat osa mineraaleja; näin on fluoriittiesiintymää (CaF ₂).

Sekä halogeeneillä että halogenideilla on laaja käyttöalue; teollisuudesta tai teknologiasta tiettyjen elintarvikkeiden, kuten kivisuolan (natriumkloridin), maun korostamiseen.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Atomipainot

Fluori (F) 18,99 g / mol; Kloori (Cl) 35,45 g / mol; Bromi (Br) 79,90 g / mol; Jodi (I) 126,9 g / mol ja Astate (At) 210 g / mol,

Fyysinen tila

Kaasumainen vaihe; Cl-kaasu; Nestemäinen br; Olen vankka ja kiinteä.

Väri

F, vaaleankeltainen-ruskea; Cl, vaaleanvihreä; Br, punertavanruskea; I, violetti ja At, metallimusta * * (oletettu)

Sulamispisteet

F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7ºC ja 302ºC.

Kiehumispisteet

F - 118,12 ° C; Cl-34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3º C ja? 337ºC: ssa.

Tiheys 25º C: ssa

F- 0,0017 g / cm ³; Cl 0,0032 g / cm ³; Br 3,102 g / cm ³; I 4,93 g / cm ³ ja AT- 6,2-6,5 g / cm ³

Vesiliukoisuus

Cl 0,091 mmol / cm ³; Br 0,21 mmol / cm ³ ja I 0,0013 mmol / cm ³.

Ionisointienergia

F - 1 681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br - 1 140 kJ / mol; I - 1,008 kJ / mol ja At-890 kJ / mol.

elektronegatiivisuus

F - 4,0; Cl - 3,0; Br - 2,8; I - 2,5 ja At - 2,2.

Halogeeneillä on 7 elektronia valenssikuorissaan, joten niiden suuri innokkuus saada elektronia. Lisäksi halogeeneilla on korkea elektronegatiivisuus johtuen niiden pienestä atomisäteestä ja suuresta vetovoimasta, jonka ydin kohdistaa valenssielektroneihin.

reaktiivisuus

Halogeenit ovat erittäin reaktiivisia, mikä selittää niiden myrkyllisyyden. Lisäksi ne ovat hapettavia aineita.

Reaktiivisuuden vähentyvä järjestys on: F> Cl> Br> I> At.

Valtio luonteeltaan

Hyvän reaktiivisuutensa vuoksi halogeeniatomit eivät ole luonteeltaan vapaita; pikemminkin niiden todetaan muodostavan aggregaatteja tai kovalenttisilla sidoksilla kytkettyinä piimaan muodoina.

Molekyylirakenteet

Halogeenejä ei esiinny luonnossa alkuaineatomina, vaan piimaan mukaisina molekyyleinä. Heillä kaikilla on kuitenkin yhteistä, että niillä on lineaarinen molekyylirakenne, ja ainoa ero on niiden sidosten pituudessa ja molekyylienvälisissä vuorovaikutuksissa.

Lineaarisille molekyyleille XX (X ₂) on ominaista epävakaus, koska molemmat atomit vetävät voimakkaasti elektroniparia niitä kohti. Miksi? Koska sen ulkoelektroneilla on erittäin korkea tehokas ydinvaraus, Zef. Mitä korkeampi Zef, sitä pienempi etäisyys linkistä XX.

Kun ryhmä liikkuu alaspäin, Zef heikkenee ja näiden molekyylien stabiilisuus kasvaa. Siten alenevassa reaktiivisuus on: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂. Astaatiinin vertaaminen fluorin kanssa on kuitenkin epätarkkaa, koska riittävän stabiileja isotooppeja ei tunneta sen radioaktiivisuuden vuoksi.

Molekyylien väliset vuorovaikutukset

Toisaalta sen molekyyleistä puuttuu dipolimomentti, koska ne ovat apolaarisia. Tämä tosiasia on vastuussa heidän heikoista molekyylienvälisistä vuorovaikutuksista, joiden ainoa piilevä voima on sironta- tai Lontoon voima, joka on verrannollinen atomimassaan ja molekyylin pinta-alaan.

Tällä tavalla pieni molekyyli F ₂ ei ole tarpeeksi massaa tai elektroneja muodostuu kiinteä. Toisin kuin I ₂, jodi molekyyli, joka on kuitenkin edelleen kiinteää ainetta, joka antaa pois violetti höyryjä.

Bromi edustaa väli- esimerkiksi kahden ääripään välillä: Br ₂ -molekyylien vuorovaikutuksessa riittävän esiintyä nestemäisessä tilassa.

Kasvavan metallisen luonteensa vuoksi astatiini ei todennäköisesti ilmesty At _{2: ksi,} vaan Atomeiksi, jotka muodostavat metallisidoksia.

Väriensä (keltainen-vihertävän keltainen-punainen-purppura-musta) suhteen sopivin selitys perustuu molekyylikiertoradaan (TOM). Energinen etäisyys viimeisen täyden molekyylin kiertoradan ja seuraavan suurimman energian (anti-sidoksen) kanssa vältetään absorboimalla fotoni kasvavilla aallonpituuksilla.

halogenidit

Halogeenit reagoivat muodostaen halogenideja, joko epäorgaanisia tai orgaanisia. Tunnetuimpia ovat vetyhalogenidit: vetyfluoridi (HF), kloorivety (HCl), vetybromidi (HBr) ja vetyjodidi (HI).

Kaikki veteen liuenneet muodostavat happoliuoksia; niin hapan, että HF voi hajottaa minkä tahansa lasisäiliön. Lisäksi niitä pidetään lähtöaineina erittäin vahvojen happojen synteesille.

On myös ns. Metallihalogenideja, joilla on kemialliset kaavat, jotka riippuvat metallin valenssista. Esimerkiksi alkalimetallihalogenideilla on kaava MX, ja niiden joukossa ovat: NaCl, natriumkloridi; KBr, kaliumbromidi; CsF, cesiumfluoridi; ja LiI, litiumjodidi.

P-lohkon maa-alkalimetallien, siirtymämetallien tai metallien halogenideilla on kaava MX _n, missä n on metallin positiivinen varaus. Siten, joitakin esimerkkejä niistä ovat: FeCI ₃, rauta trikloridi; MgBr ₂, magnesiumbromidi; AlF ₃, alumiini trifluoridi; ja Cul: ₂, kupari jodidi.

Halogeenit voivat kuitenkin muodostaa myös sidoksia hiiliatomien kanssa; siksi ne voivat tunkeutua orgaanisen kemian ja biokemian monimutkaiseen maailmaan. Näitä yhdisteitä kutsutaan orgaanisiksi halogenideiksi, ja niiden yleinen kemiallinen kaava RX on X mikä tahansa halogeeni.

Sovellukset

Kloori

Teollisuudessa

-Bromiinia ja klooria käytetään tekstiiliteollisuudessa valkaisemiseksi ja villan käsittelemiseksi, jotta vältetään sen kutistuminen märänä.

- Sitä käytetään ditrituksen desinfiointiaineena sekä juomaveden ja uima-altaiden puhdistamiseen. Lisäksi kloorista johdettuja yhdisteitä käytetään pesuloissa ja paperiteollisuudessa.

- Sitä löytyy erikoisparistojen ja kloorattujen hiilivetyjen valmistuksessa. Sitä käytetään myös lihan, vihannesten, kalan ja hedelmien jalostukseen. Kloori toimii myös bakteereja tappavana aineena.

- Sitä käytetään nahan puhdistamiseen ja puhdistamiseen sekä selluloosan valkaisuun. Typpitrikloridia käytettiin aikaisemmin jauhovalkaisijana ja hoitoaineena.

-Fosfeenikaasua (COCl ₂) käytetään lukuisissa teollisuuden synteesiprosesseissa, samoin kuin sotilaskaasujen valmistuksessa. Fosfeeni on erittäin myrkyllinen ja aiheuttaa lukuisia kuolemia ensimmäisen maailmansodan aikana, jossa kaasua käytettiin.

-Tämä kaasu löytyy myös hyönteismyrkkyistä ja paloaineista.

-NaCl on erittäin runsas suola, jota käytetään ruokien maustamiseen sekä karjan ja siipikarjan suojeluun. Lisäksi sitä käytetään kehon nesteytysnesteissä, sekä suun kautta että laskimonsisäisesti.

Lääketieteessä

-Halogeeneihin sitoutuvat halogeeniatomit tekevät niistä lipofiilisempiä. Tämän ansiosta lääkkeet voivat helpommin ylittää solumembraanit liukeneen sen muodostaviin lipideihin.

-Kloori diffundoituu keskushermoston hermosoluihin neurotransmitterin GABA: n reseptoreihin kytkettyjen ionikanavien kautta tuottaen siten sedatiivisen vaikutuksen. Tämä on useiden anksiolyyttien vaikutustapa.

-HCl on vatsassa, missä se puuttuu luomalla pelkistävä ympäristö, joka suosii ruoan käsittelyä. Lisäksi HCl aktivoi pepsiiniä, entsyymiä, joka aloittaa proteiinien hydrolyysin, vaihe ennen proteiinimateriaalin imeytymistä suolistossa.

toiset

-Kloorivetyhappoa (HCl) käytetään kylpyhuoneiden puhdistukseen, opetus- ja tutkimuslaboratorioihin sekä monille teollisuudenaloille.

-PVC (polyvinyylikloridi) on vinyylikloridipolymeeri, jota käytetään vaatteissa, lattialaatoissa, sähkökaapeleissa, taipuisissa putkissa, putkissa, puhallettavissa rakenteissa ja kattotiileissä. Lisäksi klooria käytetään välituotteena muiden muovimateriaalien valmistuksessa.

-Klooria käytetään bromin uuttamiseen.

-Metyylikloridi suorittaa anestesian. Sitä käytetään myös tiettyjen silikonipolymeerien valmistuksessa sekä rasvojen, öljyjen ja hartsien uuttamisessa.

-Kloroformi (CHCl ₃) on liuotin, jota käytetään monissa laboratorioissa, erityisesti orgaanisen kemian ja biokemian laboratorioissa, opetuksesta tutkimukseen.

- Ja lopuksi kloorin suhteen trikloorietyleeniä käytetään rasvanpoistoon metalliosissa.

Bromi

-Bromiinia käytetään kullan louhintaprosessissa sekä öljy- ja kaasulouvojen kairauksissa. Sitä käytetään palonestoaineena muovi- ja kaasuteollisuudessa. Bromi eristää palon hapesta aiheuttaen sen sammuvan.

-Se on välittäjä hydraulisten nesteiden, jäähdytys- ja kosteudenpoistoaineiden sekä hiusmuotoiluaineiden valmistuksessa. Kaliumbromidia käytetään valokuvauslevyjen ja -papereiden valmistuksessa.

-Kaliumbromidia käytetään myös kouristuslääkkeenä, mutta koska käyttö on mahdollista, että suola voi aiheuttaa neurologisia toimintahäiriöitä, sen käyttö on vähentynyt. Lisäksi toinen sen yleisimmistä käyttötavoista on siru kiinteiden näytteiden mittaamiseen infrapunaspektroskopialla.

-Bromiiniyhdisteitä on lääkkeissä, joita käytetään keuhkokuumeen hoitoon. Lisäksi bromiyhdisteet sisällytetään lääkkeisiin, joita käytetään tutkimuksissa, jotka hoidetaan Alzheimerin taudin hoitamiseksi.

-Bromiinia käytetään vähentämään elohopean pilaantumista voimalaitoksissa, jotka käyttävät hiiltä polttoaineena. Sitä käytetään myös tekstiiliteollisuudessa eri värivärien luomiseen.

-Metyylibromia käytettiin torjunta-aineena maaperän ja kotitalouksien kaasutuksessa, mutta sen haitalliset vaikutukset otsoniin ovat rajoittaneet sen käyttöä.

-Halogeenilamput ovat hehkulamppuja ja pienten määrien bromin ja jodin lisääminen mahdollistaa polttimien koon pienentämisen.

Jodi

-Jodi on mukana kilpirauhanen toiminnassa, joka on kehon aineenvaihduntaa säätelevä hormoni. Kilpirauhanen erittää hormoneja T3 ja T4, jotka vaikuttavat kohdeelimiin. Esimerkiksi sydänlihakseen kohdistuva hormonaalinen vaikutus aiheuttaa verenpaineen ja sykkeen nousun.

-Jodia käytetään myös tärkkelyksen esiintymisen tunnistamiseen. Hopea jodidi on reagenssi, jota käytetään valokuvien kehittämisessä.

Fluori

- Joitakin fluoriyhdisteitä lisätään hammastahnaihin onkalojen estämiseksi. Fluoridijohdannaisia ​​on läsnä eri anestesia-aineissa. Farmaseuttisessa teollisuudessa fluori sisällytetään lääkkeisiin tutkiakseen mahdollisia parannuksia sen vaikutuksiin kehossa.

-Lisfluorihappoa käytetään lasin syövyttämiseen. Myös halonien (palonsammutuskaasut, kuten freoni) tuotannossa. Alumiinin elektrolyysissä käytetään fluoriyhdistettä sen puhdistamiseksi.

- Heijastavat päällysteet sisältävät fluoriyhdistettä. Tätä käytetään plasmanäyttöjen, litteiden näyttöjen ja mikroelektromekaanisten järjestelmien valmistuksessa. Fluori esiintyy myös samoissa keramiikkatuotteissa.

statussarjasta

Uskotaan, että astatiini voi auttaa jodia kilpirauhanen toiminnan säätelyssä. Sen radioaktiivista isotooppia (²¹⁰ At) on käytetty myös hiirien syöpätutkimuksissa.

Viitteet

1. Työterveyden ja -turvallisuuden tietosanakirja. Halogeenit ja niiden yhdisteet.. Otettu:
2. employment.gob.es
3. Kemia LibreTexts. Ryhmä 17: Halogeenien yleiset ominaisuudet. Otettu: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogeeni. Kuvannut: en.wikipedia.org
5. Jim Clark. (Toukokuu 2015). Ryhmän 7 alkuaineiden (halogeenit) atomiset ja fysikaaliset ominaisuudet. Otettu: kemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML ja Stanley, GG Chemistry (2003), 8. painos. Cengagen oppiminen.
7. Elementtejä. halogeenit Kuvannut: elements.org.es
8. Brown, Laurel. (24. huhtikuuta 2017). Halogeenin ominaisuudet. Sciencing. Palautettu osoitteesta: sciencing.com