Властивості, структури та використання галогенів

The галогени вони є неметалевими елементами, які належать до групи VIIA або 17 періодичної таблиці. Вони мають електронегативність і високу електронну спорідненість, що сильно впливає на іонний характер їх зв'язків з металами. Слово "галогени" має грецьке походження і означає "солеобразующее". 

Але які ж галогени? Фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I) і радіоактивний елемент і ефемерний астат (At). Вони настільки реактивні, що реагують між собою, утворюючи двоатомні молекули: F₂, Cl₂, Br₂, I₂ і At₂. Ці молекули характеризуються наявністю схожих структурних властивостей (лінійних молекул), хоча і з різними фізичними станами.

На зображенні вище показано три галогени. Зліва направо: хлор, бром і йод. Ні фтор, ні астат не можна зберігати в скляній тарі, оскільки останні не чинять опір корозії. Зверніть увагу, як змінюються органолептичні властивості галогенів, коли ви спускаєтеся через вашу групу до йодного елемента.

Фтор - газ з жовтуватими тонами; також хлор, але жовтувато-зелений; бром являє собою темно-червону рідину; йод, чорний твердий з фіолетовим обертоном; і астат, темне і блискуче металеве тверде тіло.

Галогени здатні реагувати практично з усіма елементами періодичної таблиці, навіть з деякими благородними газами (такими як ксенон і криптон). Коли вони це роблять, вони можуть окислювати атоми до їх більш позитивних станів окислення, перетворюючи їх у потужні окислювачі.

Вони також надають молекулам специфічні властивості, коли вони зв'язують або замінюють деякі їхні атоми. Ці типи сполук називаються галогенідами. Фактично галогеніди є основним природним джерелом галогенів, і багато з них розчиняються в морі або входять до складу мінералу; таке є випадок флюориту (CaF₂).

Як галогені, так і галогеніди мають широке застосування; від промислових або технологічних, щоб просто підкреслити смак певних продуктів, як і кам'яна сіль (хлорид натрію).

Індекс

• 1 Фізико-хімічні властивості
• 2 Молекулярні структури
  • 2.1 Міжмолекулярні взаємодії
• 3 Haluros
• 4 Використання
  • 4.1 Хлор
  • 4.2 Бром
  • 4.3 Йод
  • 4.4 Фтор
  • 4.5 Astatus
• 5 Посилання

Фізико-хімічні властивості

Атомні ваги

Фтор (F) 18,99 г / моль; Хлор (Cl) 35.45 г / моль; Бром (Br) 79,90 г / моль; Йод (I) 126,9 г / моль і астат (At) 210 г / моль,

Фізичний стан

F газоподібний; Cl газоподібний; Br рідина; I тверді і тверді на.

Колір

F, блідо-жовто-коричневий; Cl, блідо-зелений; Br, червонувато-коричневий; I, фіолетовий і At, металевий чорний * * (передбачається)

Точки плавлення

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

Точки кипіння

F -118,12 ° С; Cl -34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° С та «337 ° С».

Щільність при 25 ° С

F - 0,0017 г / см³; Cl - 0,0032 г / см³; Br - 3,102 г / см³; I- 4,93 г / см³ і At- 6,2-6,5 г / см³

Розчинність у воді

Cl - 0,091 ммоль / см³; Br - 0,21 ммоль / см³ і I-0,0013 ммоль / см³.

Енергія іонізації

F - 1681 кДж / моль; Cl - 1,251 кДж / моль; Br - 1,140 кДж / моль; I-1,008 кДж / моль і At-890 кДж / моль.

Електронегативність

F-4.0; Cl-3,0; Br- 2.8; I- 2,5 і At- 2,2.

Галогени мають 7 електронів в їх валентній оболонці, отже, їхня велика авидність, щоб отримати електрон. Крім того, галогени мають високу електронегативність завдяки малим радіусам атомів і великою привабливістю, яку надає ядро ​​на валентні електрони..

Реактивність

Галогени мають високу реакційну здатність, що пояснює їх токсичність. Крім того, вони є окислювачами.

Порядок зменшення реакційної здатності становить: F> Cl> Br> I> At.

Держава в природі

Внаслідок високої реактивності атоми галогену не є вільними в природі; але вони утворюють агрегати або як двоатомні молекули, пов'язані ковалентними зв'язками.

Молекулярні структури

Галогени не існують в природі як елементарні атоми, а як двоатомні молекули. Проте всі вони мають спільне, що вони мають лінійну молекулярну структуру, і єдина відмінність полягає в довжині їх зв'язків і в їх міжмолекулярних взаємодіях..

Лінійні молекули X-X (X₂) характеризуються бути нестабільними, тому що обидва атома сильно притягують до себе пари електронів. Чому? Тому що їхні зовнішні електрони відчувають дуже високий ефективний заряд ядер, Zef. Чим більше Zef, тим менше відстань X-X.

По мірі того, як вона спускається через групу, Зеф стає слабкішим, а стабільність цих молекул зростає. Таким чином, порядок зменшення реакційної здатності становить: F₂> Cl₂> Br₂> Я₂. Проте невідповідність порівняння астата з фтором, оскільки невідомі ізотопи достатньо стабільні через його радіоактивність \ t.

Міжмолекулярні взаємодії

З іншого боку, їх молекули не мають дипольного моменту, будучи аполярним. Цей факт є причиною його слабких міжмолекулярних взаємодій, чия єдина латентна сила - дисперсія або Лондон, яка пропорційна атомній масі і молекулярній області..

Таким чином, мала молекула F₂ вона не має достатньої маси або електронів для утворення твердого тіла. На відміну від I₂, молекула йоду, яка, однак, залишається твердою речовиною, яка виділяє пурпурні пари.

Бром являє собою проміжний приклад між обома кінцями: молекули Br₂ вони взаємодіють достатньо, щоб представити себе в рідкому стані.

Astatus, ймовірно, через його зростаючого металевого характеру, не представляє себе як At₂ але як на атомах утворюють металеві зв'язки.

Що стосується кольору (жовто-жовто-зелено-червоно-пурпурно-чорна), то найбільш відповідним поясненням є теорія молекулярної орбіти (ТОМ). Енергетична відстань між останньою повною молекулярною орбіталлю та наступною найвищою енергією (антизв'язок) долається поглинанням фотона з більш великими довжинами хвиль.

Haluros

Галогени реагують на утворення галогенідів, неорганічних або органічних. Найбільш відомими є галогеніди водню: фтористий водень (HF), хлористий водень (HCl), бромід водню (HBr) і йодид водню (HI).

Всі вони розчинені у воді створюють кислі розчини; так кислоти, що HF може погіршити будь-яку скляну тару. Крім того, вихідні матеріали розглядаються для синтезу надзвичайно сильних кислот.

Існують також так звані галогеніди металів, які мають хімічні формули, які залежать від валентності металу. Наприклад, галогеніди лужних металів мають формулу MX, і вони включають: NaCl, хлорид натрію; KBr, бромід калію; CsF, фторид цезію; і LiI, йодид літію.

Галогеніди лужноземельних металів, перехідні метали або метали блоку p, мають за формулою MX_n, де n - позитивний заряд металу. Отже, деякими прикладами з них є: FeCl₃, трихлорид тривалентного заліза; MgBr₂, бромід магнію; AlF₃, трифторид алюмінію; і CuI₂, йодид міді.

Однак галогени можуть також утворювати зв'язки з атомами вуглецю; тому вони можуть втручатися в складний світ органічної хімії та біохімії. Ці сполуки називаються органічними галогенідами і мають загальну хімічну формулу RX, де X є будь-яким з галогенів.

Використання

Хлор

У промисловості

-Бром і хлор використовуються в текстильній промисловості для відбілювання та обробки вовни, таким чином запобігаючи усадці при намоканні.

-Застосовується як дезінфікуючий засіб для дітріту і для очищення питної води та басейнів. Крім того, сполуки, отримані з хлору, використовуються в пральнях і в паперовій промисловості.

-Знайти застосування при виготовленні спеціальних батарей і хлорованих вуглеводнів. Використовується також при обробці м'яса, овочів, риби та фруктів. Крім того, хлор працює як бактерицидний засіб.

-Застосовується для очищення і дестанізації шкіри, відбілювання целюлози. Раніше трихлорид азоту використовувався як відбілювач і кондиціонер борошна.

-Газ фосфен (COCl₂) використовується в численних промислових процесах синтезу, а також у виробництві військових газів. Фосфена дуже токсична і є причиною численних смертей у першій світовій війні, де був використаний газ.

-Цей газ також міститься в інсектицидах і фумігантах.

-NaCl - це дуже багата сіль, яка використовується для приготування їжі і для збереження худоби та м'яса птиці. Крім того, він використовується в регідратаційних рідинах тіла, як перорально, так і внутрішньовенно.

У медицині

-Атоми галогенів, які зв'язуються з препаратами, роблять їх більш ліпофільними. Це дозволяє лікарським засобам легше переходити клітинні мембрани, розчиняючись в ліпідах, що утворюють його.

-Хлор дифундує в нейрони центральної нервової системи через іонні канали, прикріплені до нейромедіаторних ГАМК-рецепторів, тим самим надаючи седативний ефект. Це механізм дії декількох анксіолітиків.

-HCl присутня в шлунку, де вона втручається, створюючи зменшувальну середу, що сприяє обробці харчових продуктів. Крім того, HCl активує пепсин, фермент, який ініціює гідроліз білків, до кишкового всмоктування білкового матеріалу..

Інші

-Соляна кислота (HCl) використовується при очищенні ванних кімнат, у навчальних і дослідних лабораторіях і в багатьох галузях промисловості.

-ПВХ (полівінілхлорид) - полімер вінілхлориду, який використовується в одязі, плитках для підлоги, електричних кабелях, шлангах, трубах, надувних конструкціях і черепиці. Крім того, хлор використовується як посередник у виробництві інших пластичних матеріалів.

-Хлор використовується при екстракції брому.

-Метилхлорид служить анестетиком. Він також використовується у виробництві деяких силіконових полімерів і при видобутку жирів, масел і смол.

-Хлороформ (CHCl₃) є розчинником, що використовується у багатьох лабораторіях, особливо в лабораторіях органічної хімії та біохімії, від викладання до дослідницького.

-І нарешті, по відношенню до хлору, трихлоретилен використовується для знежирення металевих частин.

Бром

-Бром використовується в процесі видобутку золота і при бурінні нафтових і газових свердловин. Використовується як сповільнювач горіння в промисловості пластмас і газу. Бром виділяє вогонь з киснем, що призводить до його закриття.

-Вона є посередником у виробництві гідравлічних рідин, теплоносіїв, осушувачів та препаратів для формування волосся. Бромід калію застосовують у виробництві пластин і фотопаперів.

-Бромід калію також використовується як протисудомний засіб, але через можливість солі може викликати неврологічну дисфункцію, його використання було зменшено. Додатково, іншим його загальним застосуванням є як таблетка для вимірювання твердих зразків інфрачервоної спектроскопії.

-Сполуки брому присутні в препаратах, що застосовуються при лікуванні пневмонії. Крім того, сполуки брому вводяться в препарати, що використовуються при випробуваннях, які виконуються при лікуванні хвороби Альцгеймера.

-Бром використовується для зменшення забруднення ртуттю на електростанціях, які використовують вугілля як паливо. Він також використовується в текстильній промисловості для створення різних кольорових барвників.

-Бром метил був використаний як пестицид для обприскування ґрунту та житла, але його шкідливий вплив на озон обмежив його використання..

-Галогенні лампи розжарювання і додавання невеликих кількостей брому і йоду дозволяє зменшити розмір цибулин.

Йод

-Йод втручається у функціонування щитовидної залози, гормону, що регулює метаболізм організму. Щитоподібна залоза виділяє гормони Т3 і Т4, які впливають на органи-мішені. Наприклад, гормональна дія на серцевий м'яз викликає підвищення артеріального тиску і частоту серцевих скорочень.

-Аналогічно, йод використовується при ідентифікації присутності крохмалю. Йодид срібла є реагентом, який використовується при виявленні фотографій.

Фтор

-Деякі сполуки фтору додаються до зубних паст для запобігання виникненню карієсу. Похідні фтору присутні в ряді анестетиків. У фармацевтичній промисловості вони включають фтор в лікарські засоби для вивчення можливих поліпшень їх впливу на організм.

-Для спалювання скла використовується гідрофториста кислота. Також у виробництві галонів (газів пожежогасіння, таких як фреон). З'єднання фтору використовується в електролізі алюмінію для його очищення.

-Антиотражающие покриття містять сполуку фтору. Застосовується при виготовленні плазмових екранів, плоских екранів і мікроелектромеханічних систем. Фтор також присутній у глині, що використовується в деяких кераміках.

Astatus

Вважається, що астат може сприяти йоду в регулюванні функціонування щитовидної залози. Крім того, його радіоактивний ізотоп (²¹⁰At) був використаний в онкологічних дослідженнях у мишей.

Список літератури

1. Енциклопедія охорони здоров'я та безпеки праці. Галогени та їх сполуки. [PDF] Взяті з:
2. employment.gob.es
3. Хімія LibreTexts. Група 17: Загальні властивості галогенів. Взяті з: chem.libretexts.org
4. Вікіпедія. (2018). Галоген Взяті з сайту: en.wikipedia.org
5. Джим Кларк (Травень 2015 року). Атомні та фізичні властивості елементів групи 7 (галогени). Взяті з: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M.L. and Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8th ed. Навчання Cengage.
7. Елементи Галогени Взяті з: elementos.org.es
8. Браун, Лорел. (24 квітня 2017 року). Халогенні характеристики. Наука. Отримано з: sciencing.com