- Fysiske og kjemiske egenskaper
- Atomvekter
- Fysisk tilstand
- Farge
- Smeltepunkter
- Kokepunkter
- Tetthet ved 25 ° C
- Vannløselighet
- Ioniseringsenergi
- elektro
- reaktivitet
- Staten i naturen
- Molekylære strukturer
- Intermolekylære interaksjoner
- halogenider
- applikasjoner
- klor
- I industrien
- I medisin
- andre
- brom
- Jod
- fluor
- Status-
- referanser
De halogener er ikke metalliske elementer som hører til gruppe VIIA eller 17 i det periodiske system. De har elektronegativiteter og høye elektroniske tilknytninger, som i stor grad påvirker den ioniske karakteren av deres bindinger til metaller. Ordet 'halogener' er av gresk opprinnelse og betyr 'saltformere'.
Men hva er disse halogenene? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) og det radioaktive og efemære elementet astatin (At). De er så reaktive at de reagerer med hverandre for å danne diatomiske molekyler: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 og At 2 . Disse molekylene er karakterisert ved å ha lignende strukturelle egenskaper (lineære molekyler), selv om de har forskjellige fysiske tilstander.
Kilde: Av W. Oelen, via Wikimedia Commons
Tre halogener er vist på bildet over. Fra venstre mot høyre: klor, brom og jod. Verken fluor eller astatin kan lagres i glassbeholdere, siden sistnevnte ikke motstår korrosivitet. Legg merke til hvordan de organoleptiske egenskapene til halogener endres når man beveger seg nedover i gruppen til elementet jod.
Fluor er en gass med gulaktige fargetoner; klor også, men grønngul; brom er en mørk rødlig væske; jod, et svart fast stoff med fiolette overtoner; og astatin, et mørkt, skinnende metallisk fast stoff.
Halogener er i stand til å reagere med nesten alle elementene i det periodiske systemet, til og med noen edle gasser (for eksempel xenon og krypton). Når de gjør det, kan de oksidere atomer til sine mest positive oksidasjonstilstander, og gjøre dem om til kraftige oksidasjonsmidler.
De gir også spesifikke egenskaper til molekyler når de binder eller erstatter noen av atomer. Disse typer forbindelser kalles halogenider. Faktisk er halogenider den viktigste naturlige kilden til halogener, og mange av dem er oppløst i havet eller er en del av et mineral; slik er tilfellet med fluoritt (CaF 2 ).
Både halogener og halogenider har et bredt spekter av bruksområder; fra industriell eller teknologisk, til ganske enkelt å fremheve smaken til visse matvarer som steinsalt (natriumklorid).
Fysiske og kjemiske egenskaper
Atomvekter
Fluor (F) 18,99 g / mol; Klor (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
Gassfase; Cl gass; Flytende br; Jeg solid og At solid.
Farge
F, blek gulbrun; Cl, blek grønn; Br, rødbrun; Jeg, fiolett og At, metallisk svart * * (antatt)
Smeltepunkter
F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ºC og ved 302 ºC.
Kokepunkter
F -118,12 ° C; Cl -34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ºC og? Ved 337 ºC.
Tetthet 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
Vannløselighet
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-1140 kJ / mol; I- 1.008 kJ / mol og At- 890 kJ / mol.
elektro
F- 4,0; Cl-3.0; Br-2,8; I- 2.5 og At- 2.2.
Halogener har 7 elektroner i sitt valensskall, derav deres store iver etter å få et elektron. Halogener har også høy elektronegativitet på grunn av deres små atomradier og den store attraksjonen som kjernen utøver på valenselektroner.
reaktivitet
Halogener er svært reaktive, noe som deretter kan forklare toksisiteten deres. I tillegg er de oksidasjonsmidler.
Den synkende rekkefølgen på reaktivitet er: F> Cl> Br> I> At.
Staten i naturen
På grunn av deres store reaktivitet er halogenatomer ikke frie i naturen; snarere blir de funnet og danner aggregater eller som diatomiske molekyler forbundet med kovalente bindinger.
Molekylære strukturer
Halogener eksisterer ikke i naturen som elementære atomer, men som diatomiske molekyler. Imidlertid har de alle til felles at de har en lineær molekylstruktur, og den eneste forskjellen ligger i lengden på bindingene deres og deres intermolekylære interaksjoner.
Lineære molekyler XX (X 2 ) er preget av å være ustabile, fordi begge atomene sterkt tiltrekker paret elektronene mot seg. Hvorfor? Fordi dens ytre elektroner opplever en meget høy effektiv kjernefysisk ladning, Zef. Jo høyere Zef, desto mindre er avstanden til lenken XX.
Når man beveger seg nedover i gruppen, blir Zef svakere og stabiliteten til disse molekylene øker. Således er den avtagende rekkefølge av reaktivitet er: F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2 . Det er imidlertid uoverensstemmende å sammenligne astatin med fluor, siden tilstrekkelig stabile isotoper er ukjente på grunn av radioaktiviteten.
Intermolekylære interaksjoner
På den annen side mangler molekylene et dipoløyeblikk og er apolare. Dette faktum er ansvarlig for deres svake intermolekylære interaksjoner, hvis eneste latente kraft er spredningskraften eller Londonkraften, som er proporsjonal med atommassen og molekylområdet.
På denne måten har ikke det lille molekylet til F 2 masse eller elektroner til å danne et fast stoff. I motsetning til I 2 er jodmolekylet, som likevel forblir et fast stoff som avgir lilla damper.
Brom representerer et mellomeksempel mellom de to ytterpunktene: Br 2- molekyler samvirker nok til å vises i flytende tilstand.
På grunn av den økende metalliske karakteren vises astatinen sannsynligvis ikke som At 2, men som Atomer som danner metalliske bindinger.
Når det gjelder fargene (gulgrønn-gul-rød-lilla-svart), er den mest hensiktsmessige forklaringen basert på molekylær orbital teori (TOM). Den energiske avstanden mellom den siste fullmolekylære orbitalen, og den neste med den høyeste energien (anti-binding), overvinnes ved å absorbere et foton med økende bølgelengder.
halogenider
Halogener reagerer på dannelse av halogenider, enten uorganiske eller organiske. De mest kjente er hydrogenhalogenidene: hydrogenfluorid (HF), hydrogenklorid (HCl), hydrogenbromid (HBr) og hydrogenjodid (HI).
Alle oppløst i vann genererer syreoppløsninger; så surt at HF kan nedbryte enhver glassbeholder. Videre anses de som startmaterialer for syntese av ekstremt sterke syrer.
Det er også såkalte metallhalogenider, som har kjemiske formler som avhenger av metallet. For eksempel har alkalimetallhalogenidene formel MX, og blant dem er: NaCl, natriumklorid; KBr, kaliumbromid; CsF, cesiumfluorid; og LiI, litiumjodid.
Halogenene av jordalkalimetallene, overgangsmetaller eller metaller i p-blokken har formelen MX n , hvor n er den positive ladningen for metallet. Således er noen eksempler på disse er: FeCl 3 , ferri-klorid; MgBr 2 , magnesiumbromid; AlF 3 , aluminiumtrifluorid; og CuI 2 , kobberjodid.
Halogener kan imidlertid også danne bindinger med karbonatomer; derfor kan de trenge inn i den komplekse verdenen av organisk kjemi og biokjemi. Disse forbindelsene kalles organiske halogenider, og har den generelle kjemiske formelen RX, X som en av halogenene.
applikasjoner
klor
I industrien
-Brom og klor brukes i tekstilindustrien for å bleke og behandle ull, og dermed unngå krymping når den er våt.
-Det brukes som desinfiserende middel av ditritus og til rensing av drikkevann og svømmebassenger. I tillegg brukes forbindelser avledet fra klor i vaskerier og i papirindustrien.
-Det finner bruk i produksjonen av spesielle batterier og klorerte hydrokarboner. Det brukes også i prosessering av kjøtt, grønnsaker, fisk og frukt. Klor fungerer også som et bakteriedrepende middel.
-Det brukes til å rense og detanifisere lær, og til å bleke cellulose. Nitrogentriklorid ble tidligere brukt som melblekemiddel og balsam.
-Fosfengass (COCl 2 ) brukes i en rekke industrielle synteseprosesser, så vel som i fremstilling av militære gasser. Fosfen er veldig giftig og er ansvarlig for flere dødsfall i WWI, der gassen ble brukt.
-Denne gassen finnes også i insektmidler og desinfeksjonsmidler.
-NaCl er et veldig rikelig salt som brukes til å krydre mat og til bevaring av husdyr og fjørfe. I tillegg brukes den i kroppens rehydratiseringsvæsker, både oralt og intravenøst.
I medisin
-Halogenatomer som binder seg til medisiner gjør dem mer lipofile. Dette gjør at medisiner lettere kan krysse cellemembraner, og oppløses i lipidene som utgjør den.
Klor diffunderer inn i nevronene i sentralnervesystemet gjennom ionekanaler knyttet til reseptorer for nevrotransmitteren GABA, og gir dermed en beroligende effekt. Dette er virkningsmekanismen til flere angstdempende midler.
-HCl er til stede i magen, hvor den griper inn ved å skape et reduserende miljø som favoriserer matforedling. Videre aktiverer HCl pepsin, et enzym som initierer hydrolyse av proteiner, et stadium før intestinal absorpsjon av proteinmaterialet.
andre
-Hydrochloric acid (HCl) brukes til rengjøring av bad, i undervisnings- og forskningslaboratorier og i mange bransjer.
-PVC (polyvinylklorid) er en vinylkloridpolymer som brukes i klær, gulvfliser, elektriske kabler, fleksible rør, rør, oppblåsbare strukturer og takstein. I tillegg brukes klor som et mellomprodukt ved fremstilling av andre plastmaterialer.
-Klor brukes i ekstraksjon av brom.
-Metylklorid utfører en bedøvelsesfunksjon. Det brukes også til fremstilling av visse silikonpolymerer og til ekstraksjon av fett, oljer og harpikser.
-Chloroform (CHCl 3 ) er et løsningsmiddel som brukes i mange laboratorier, spesielt i organisk kjemi og biokjemilaboratorier, fra undervisning til forskning.
-Og til slutt med hensyn til klor brukes trikloretylen til å avfette metalldeler.
brom
-Brom brukes i gullgruveprosessen og i boring av olje- og gassbrønner. Det brukes som flammehemmende i plast- og gassindustrien. Brom isolerer brannen fra oksygenet og får den til å gå ut.
-Det er en mellommann i produksjonen av hydrauliske væsker, kjøle- og avfuktingsmidler og preparater for å forme hår. Kaliumbromid brukes til fremstilling av fotografiske plater og papirer.
-Kaliumbromid brukes også som et krampestillende middel, men på grunn av muligheten for at salt kan forårsake nevrologiske funksjonssvikt, er bruken blitt redusert. I tillegg er en annen av dens vanlige bruksområder som en brikke for måling av faste prøver fra infrarød spektroskopi.
-Bromforbindelser er til stede i medisiner som brukes til å behandle lungebetennelse. I tillegg er bromforbindelser inkorporert i medisiner som brukes i forsøk utført for å behandle Alzheimers sykdom.
-Brom brukes for å redusere kvikksølvforurensning i kraftverk som bruker kull som drivstoff. Det brukes også i tekstilindustrien for å lage forskjellige fargestoffer.
-Metylbrom ble brukt som et plantevernmiddel for fuktighet for jord og husholdning, men den skadelige effekten på ozon har begrenset bruken.
-Halogenlamper er glødende og tilsetning av små mengder brom og jod tillater en reduksjon i størrelsen på pærene.
Jod
-Jod er involvert i funksjonen av skjoldbruskkjertelen, et regulerende hormon for kroppens metabolisme. Skjoldbruskkjertelen utskiller hormoner T3 og T4, som virker på målorganene. For eksempel forårsaker den hormonelle virkningen på hjertemuskelen en økning i blodtrykk og hjerterytme.
-Jod brukes også til å identifisere nærvær av stivelse. Sølviodid er et reagens som brukes i utviklingen av fotografier.
fluor
-Noen fluorforbindelse tilsettes tannkremen for å forhindre hulrom. Derivater av fluor er til stede i forskjellige anestetika. I den farmasøytiske industrien er fluorid inkorporert i medisiner for å studere mulige forbedringer i dens effekter på kroppen.
-Hydrofluoric acid brukes til å etse glass. Også i produksjon av haloner (brannslukkningsgasser, for eksempel freon). En fluorforbindelse brukes i elektrolysen av aluminium for å oppnå rensing.
-Anti-reflekterende belegg inneholder en fluorforbindelse. Dette brukes til fremstilling av plasmaskjermer, flatskjermer og mikroelektromekaniske systemer. Fluor er også til stede i leiren som brukes i noen keramikk.
Status-
Det antas at astatin kan hjelpe jod i å regulere skjoldbruskkjertelen. Dessuten er dens radioaktive isotop ( 210 At) blitt brukt i kreftstudier hos mus.
referanser
- Encyclopedia of Health and Safety at Work. Halogener og deres forbindelser. . Tatt fra:
- employment.gob.es
- Kjemi LibreTexts. Gruppe 17: Generelle egenskaper til halogener. Hentet fra: chem.libretexts.org
- Wikipedia. (2018). Halogen. Hentet fra: en.wikipedia.org
- Jim Clark. (Mai 2015). Atomiske og fysiske egenskaper til gruppe 7-elementene (Halogenene). Hentet fra: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML og Stanley, GG Chemistry (2003), 8. utg. Cengage Learning.
- Elementer. Halogener Hentet fra: elementer.org.es
- Brown, Laurel. (24. april 2017). Halogenegenskaper. Sciencing. Gjenopprettet fra: sciencing.com