- Fizyczne i chemiczne właściwości
- Ciężary atomowe
- Stan fizyczny
- Kolor
- Temperatury topnienia
- Punkty wrzenia
- Gęstość w 25º C
- Rozpuszczalność w wodzie
- Energia jonizacji
- Elektroujemność
- Reaktywność
- Stan w przyrodzie
- Struktury molekularne
- Oddziaływania międzycząsteczkowe
- Halogenki
- Aplikacje
- Chlor
- W przemyśle
- W medycynie
- Inni
- Brom
- Jod
- Fluor
- Astatus
- Bibliografia
W chlorowce nie metalowych elementów należących do grupy VIIA lub 17 układu okresowego pierwiastków. Mają elektroujemności i wysokie powinowactwa elektronowe, co znacznie wpływa na jonowy charakter ich wiązań z metalami. Słowo „halogeny” jest pochodzenia greckiego i oznacza „substancje tworzące sól”.
Ale co to za halogeny? Fluor (F), chlor (Cl), brom (Br), jod (I) oraz pierwiastek radioaktywny i efemeryczny astat (At). Są tak reaktywne, że reagują ze sobą tworząc cząsteczki dwuatomowe: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 i At 2 . Cząsteczki te charakteryzują się podobnymi właściwościami strukturalnymi (cząsteczki liniowe), chociaż mają różne stany fizyczne.
Źródło: W. Oelen, za Wikimedia Commons
Na powyższym obrazku pokazano trzy halogeny. Od lewej do prawej: chlor, brom i jod. W szklanych pojemnikach nie można przechowywać ani fluoru, ani astatu, ponieważ te ostatnie nie są odporne na jego korozję. Zwróć uwagę, jak właściwości organoleptyczne halogenów zmieniają się, gdy przesuwa się w dół ich grupy do pierwiastka jod.
Fluor to gaz o żółtawym odcieniu; chlor też, ale zielonkawo-żółty; brom jest ciemnoczerwoną cieczą; jod, czarne ciało stałe z fioletowymi nutami; i astat, ciemne, błyszczące metaliczne ciało stałe.
Halogeny mogą reagować z prawie wszystkimi pierwiastkami układu okresowego, nawet z niektórymi gazami szlachetnymi (takimi jak ksenon i krypton). Kiedy to robią, mogą utleniać atomy do ich najbardziej pozytywnych stanów utlenienia, zamieniając je w silne utleniacze.
Nadają również określone właściwości cząsteczkom, gdy wiążą lub zastępują niektóre z ich atomów. Tego typu związki nazywane są halogenkami. W rzeczywistości halogenki są głównym naturalnym źródłem halogenów, a wiele z nich jest rozpuszczonych w morzu lub stanowi część minerału; tak jest w przypadku fluorytu (CaF 2 ).
Zarówno halogeny, jak i halogenki mają szeroki zakres zastosowań; od przemysłowego lub technologicznego, po proste podkreślenie smaku niektórych produktów spożywczych, takich jak sól kamienna (chlorek sodu).
Fizyczne i chemiczne właściwości
Ciężary atomowe
Fluor (F) 18,99 g / mol; Chlor (Cl) 35,45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Jod (I) 126,9 g / mol i Astat (At) 210 g / mol,
Stan fizyczny
Faza gazowa; Gaz Cl; Płyn br; Jestem solidny i solidny.
Kolor
F, bladożółto-brązowy; Cl, bladozielony; Br, czerwono-brązowy; I, fioletowy i At, czarny metalik * * (założenie)
Temperatury topnienia
F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ° C i przy 302 ° C
Punkty wrzenia
F -118,12 ° C; Cl -34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C i? W 337 ° C
Gęstość w 25º 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 i At - 6,2-6,5 g / cm 3
Rozpuszczalność w wodzie
Cl 0,091 mmola / cm 3 ; Br- 0,21 mmol / cm 3 i I - 0,0013 mmol / cm 3 .
Energia jonizacji
F - 1,681 kJ / mol; Cl- 1,251 kJ / mol; Br - 1140 kJ / mol; I- 1,008 kJ / mol i At- 890 kJ / mol.
Elektroujemność
F- 4,0; Cl - 3,0; Br- 2,8; I- 2,5 i At- 2,2.
Halogeny mają 7 elektronów w swojej powłoce walencyjnej, stąd ich wielka chęć zdobycia elektronu. Ponadto halogeny mają wysoką elektroujemność ze względu na ich małe promienie atomowe i duże przyciąganie, jakie jądro wywiera na elektrony walencyjne.
Reaktywność
Halogeny są wysoce reaktywne, co wyjaśniałoby ich toksyczność. Ponadto są utleniaczami.
Malejąca kolejność reaktywności to: F> Cl> Br> I> At.
Stan w przyrodzie
Ze względu na dużą reaktywność atomy halogenu nie są z natury wolne; raczej tworzą agregaty lub jako cząsteczki dwuatomowe połączone wiązaniami kowalencyjnymi.
Struktury molekularne
Halogeny nie istnieją w naturze jako atomy pierwiastkowe, ale jako cząsteczki dwuatomowe. Jednak wszystkie mają wspólną cechę, że mają liniową strukturę molekularną, a jedyna różnica polega na długości ich wiązań i interakcjach międzycząsteczkowych.
Cząsteczki liniowe XX (X 2 ) charakteryzują się niestabilnością, ponieważ oba atomy silnie przyciągają do siebie parę elektronów. Czemu? Ponieważ jego zewnętrzne elektrony doświadczają bardzo skutecznego ładunku jądrowego, Zef. Im wyższy Zef, tym mniejsza odległość łącza XX.
W miarę przesuwania się w dół grupy Zef słabnie, a stabilność tych cząsteczek wzrasta. Zatem kolejność malejąca reaktywności to: F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2 . Jednak porównywanie astaty z fluorem jest niezgodne, ponieważ dostatecznie stabilne izotopy są nieznane ze względu na jego radioaktywność.
Oddziaływania międzycząsteczkowe
Z drugiej strony, jego cząsteczkom brakuje momentu dipolowego, będąc niepolarnymi. Fakt ten jest odpowiedzialny za ich słabe interakcje międzycząsteczkowe, których jedyną utajoną siłą jest siła rozpraszania lub siła London, która jest proporcjonalna do masy atomowej i powierzchni molekularnej.
W ten sposób mała cząsteczka F 2 nie ma wystarczającej masy lub elektronów, aby utworzyć ciało stałe. W przeciwieństwie do I 2 , cząsteczka jodu, która jednak pozostaje ciałem stałym wydzielającym fioletowe opary.
Bromu oznacza pośrednią przykład pomiędzy dwoma skrajnymi Br 2 cząsteczki Interact wystarczy występują w stanie ciekłym.
Astat prawdopodobnie, ze względu na swój rosnący metaliczny charakter, nie pojawia się jako At 2, ale jako atomy tworzące metaliczne wiązania.
Jeśli chodzi o jego kolory (żółto-zielonkawo-żółto-czerwono-fioletowo-czarne), najbardziej odpowiednie wyjaśnienie opiera się na teorii orbitali molekularnych (TOM). Dystans energetyczny między ostatnim pełnym orbitalem molekularnym a następnym o najwyższej energii (anty-wiązanie) jest pokonywany przez absorpcję fotonu o rosnącej długości fali.
Halogenki
Halogeny reagują, tworząc halogenki, nieorganiczne lub organiczne. Najbardziej znane to halogenki wodoru: fluorowodór (HF), chlorowodór (HCl), bromowodór (HBr) i jodowodór (HI).
Wszystkie z nich rozpuszczone w wodzie tworzą kwaśne roztwory; tak kwaśny, że HF może zniszczyć każdy szklany pojemnik. Ponadto są uważane za materiały wyjściowe do syntezy niezwykle mocnych kwasów.
Istnieją również tak zwane halogenki metali, których wzory chemiczne zależą od wartościowości metalu. Na przykład halogenki metali alkalicznych mają wzór MX, a wśród nich są: NaCl, chlorek sodu; KBr, bromek potasu; CsF, fluorek cezu; i LiI, jodek litu.
Halogenki metali ziem alkalicznych, metali przejściowych lub metali bloku p mają wzór MX n , gdzie n jest dodatnim ładunkiem metalu. Tak więc niektóre ich przykłady to: FeCl 3 , trichlorek żelaza ( III) ; MgBr 2 , bromek magnezu; AlF 3 , trifluorek glinu; i CuI 2 , jodek miedziowy.
Jednak halogeny mogą również tworzyć wiązania z atomami węgla; w związku z tym mogą wkroczyć w złożony świat chemii organicznej i biochemii. Związki te nazywane są halogenkami organicznymi i mają ogólny wzór chemiczny RX, gdzie X oznacza dowolny z halogenów.
Aplikacje
Chlor
W przemyśle
-Brom i chlor są używane w przemyśle tekstylnym do wybielania i obróbki wełny, co pozwala uniknąć jej kurczenia się po zamoczeniu.
-Służy jako środek dezynfekujący ditritus oraz do oczyszczania wody pitnej i basenów. Ponadto związki pochodzące z chloru są wykorzystywane w pralniach oraz w przemyśle papierniczym.
-Znajduje zastosowanie w produkcji specjalnych akumulatorów i chlorowanych węglowodorów. Znajduje również zastosowanie w przetwórstwie mięsa, warzyw, ryb i owoców. Chlor działa również jako środek bakteriobójczy.
-Służy do czyszczenia i odkażania skóry oraz wybielania celulozy. Trójchlorek azotu był wcześniej używany jako wybielacz i odżywka do mąki.
-Gaz fosfenowy (COCl 2 ) jest wykorzystywany w wielu procesach syntezy przemysłowej, a także do produkcji gazów wojskowych. Fosfen jest bardzo toksyczny i jest odpowiedzialny za liczne zgony podczas I wojny światowej, w której używano tego gazu.
-Ten gaz występuje również w środkach owadobójczych i fumiganach.
-NaCl jest solą występującą w bardzo dużych ilościach, która służy do przyprawiania żywności oraz do ochrony bydła i drobiu. Ponadto jest stosowany w płynach nawadniających organizm, zarówno doustnie, jak i dożylnie.
W medycynie
- Atomy halogenu, które wiążą się z lekami, czynią je bardziej lipofilowymi. Umożliwia to lekom łatwiejsze przenikanie przez błony komórkowe, rozpuszczając się w tworzących je lipidach.
-Chlor dyfunduje do neuronów ośrodkowego układu nerwowego poprzez kanały jonowe połączone z receptorami neuroprzekaźnika GABA, powodując działanie uspokajające. To jest mechanizm działania kilku anksjolityków.
-HCl jest obecny w żołądku, gdzie interweniuje, tworząc redukujące środowisko sprzyjające przetwarzaniu żywności. Ponadto HCl aktywuje pepsynę, enzym, który inicjuje hydrolizę białek, etap poprzedzający wchłanianie materiału białkowego przez jelita.
Inni
-Kwas solny (HCl) jest używany do czyszczenia łazienek, w laboratoriach dydaktycznych i badawczych oraz w wielu gałęziach przemysłu.
-PVC (polichlorek winylu) to polimer chlorku winylu stosowany w odzieży, płytkach podłogowych, kablach elektrycznych, elastycznych rurach, rurach, konstrukcjach nadmuchiwanych i dachówkach. Ponadto chlor jest używany jako półprodukt w produkcji innych tworzyw sztucznych.
-Chlor jest używany do ekstrakcji bromu.
-Chlorek metylu pełni funkcję znieczulającą. Jest również używany do produkcji niektórych polimerów silikonowych oraz do ekstrakcji tłuszczów, olejów i żywic.
-Chloroform (CHCl 3 ) jest rozpuszczalnikiem używanym w wielu laboratoriach, zwłaszcza w laboratoriach chemii organicznej i biochemii, od nauczania po badania.
-I wreszcie w przypadku chloru do odtłuszczania części metalowych stosuje się trójchloroetylen.
Brom
-Brom jest używany w procesie wydobycia złota oraz do wiercenia otworów naftowych i gazowych. Jest stosowany jako środek zmniejszający palność w przemyśle tworzyw sztucznych i gazownictwie. Brom izoluje ogień od tlenu, powodując jego zgaszenie.
-Pośredniczy w produkcji płynów hydraulicznych, środków chłodzących i osuszających oraz preparatów do modelowania włosów. Bromek potasu jest używany do produkcji płyt i papierów fotograficznych.
-Bromek potasu jest również stosowany jako lek przeciwdrgawkowy, ale ze względu na możliwość, że sól może powodować dysfunkcje neurologiczne, jego stosowanie zostało ograniczone. Ponadto innym typowym zastosowaniem jest chip do pomiarów stałych próbek metodą spektroskopii w podczerwieni.
-Związki bromu są obecne w lekach stosowanych w leczeniu zapalenia płuc. Ponadto związki bromu są włączane do leków stosowanych w badaniach prowadzonych w leczeniu choroby Alzheimera.
-Brom jest używany do zmniejszania zanieczyszczenia rtęcią w elektrowniach wykorzystujących węgiel jako paliwo. Jest również używany w przemyśle tekstylnym do tworzenia różnych barwników kolorowych.
- Brom metylu był stosowany jako pestycyd do fumigacji gleby i gospodarstw domowych, ale jego szkodliwy wpływ na ozon ograniczył jego zastosowanie.
-Żarówki halogenowe są żarowe, a dodatek niewielkich ilości bromu i jodu pozwala na zmniejszenie rozmiaru żarówek.
Jod
-Jod bierze udział w funkcjonowaniu tarczycy, hormonu regulującego metabolizm organizmu. Tarczyca wydziela hormony T3 i T4, które oddziałują na narządy docelowe. Na przykład hormonalne działanie na mięsień sercowy powoduje wzrost ciśnienia krwi i tętna.
-Również jod jest używany do identyfikacji obecności skrobi. Jodek srebra jest odczynnikiem używanym do wywoływania fotografii.
Fluor
-Niektóre związki fluoru są dodawane do past do zębów w celu zapobiegania próchnicy. Pochodne fluoru są obecne w różnych środkach znieczulających. W przemyśle farmaceutycznym fluor jest dodawany do leków w celu zbadania możliwej poprawy jego wpływu na organizm.
-Kwas fluorowodorowy służy do trawienia szkła. Również w produkcji halonów (gazów gaśniczych, np. Freonu). Do elektrolizy aluminium w celu jego oczyszczenia stosuje się związek fluoru.
-Powłoki antyrefleksyjne zawierają związek fluoru. Jest używany do produkcji ekranów plazmowych, płaskich i systemów mikroelektromechanicznych. Fluor jest również obecny w glinie używanej w niektórych materiałach ceramicznych.
Astatus
Uważa się, że astat może pomóc jodowi w regulacji pracy tarczycy. Również jego radioaktywny izotop ( 210 At) został użyty w badaniach raka na myszach.
Bibliografia
- Encyklopedia bezpieczeństwa i higieny pracy. Halogeny i ich związki. . Pochodzą z:
- zatrudnienie.gob.es
- Chemistry LibreTexts. Grupa 17: Ogólne właściwości halogenów. Zaczerpnięte z: chem.libretexts.org
- Wikipedia. (2018). Fluorowiec. Zaczerpnięte z: en.wikipedia.org
- Jim Clark. (Maj 2015). Właściwości atomowe i fizyczne pierwiastków z grupy 7 (halogeny). Zaczerpnięte z: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML i Stanley, GG Chemistry (2003), 8th ed. Cengage Learning.
- Elementy. Halogeny Zaczerpnięte z: elements.org.es
- Brązowy, Laurel. (24 kwietnia 2017). Charakterystyka halogenów. Nauka. Odzyskany z: sciencing.com