Lastnosti, strukture in uporaba halogenov

The halogenov to so nekovinski elementi, ki pripadajo skupini VIIA ali 17 periodne tabele. Imajo elektronegativnosti in visoke elektronske afinitete, ki močno vplivajo na ionski značaj njihovih vezi s kovinami. Beseda "halogeni" je grškega izvora in pomeni "tvorjenje soli".. 

Kaj pa so halogeni? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) in radioaktivni element ter efemerni astat (At). So tako reaktivni, da med seboj reagirajo, da tvorijo diatomske molekule: F₂, Cl₂, Br₂, I₂ in At₂. Za te molekule so značilne podobne strukturne lastnosti (linearne molekule), čeprav z različnimi fizičnimi stanji.

Na zgornji sliki so prikazani trije halogeni. Z leve proti desni: klor, brom in jod. Niti fluor niti astatin ne smeta biti shranjena v steklenih posodah, ker se slednji ne upirajo jedkosti. Opazite, kako se spremenijo organoleptične lastnosti halogenov, ko se spuščate skozi vašo skupino v jodni element.

Fluor je plin z rumenkastimi toni; tudi klor, vendar rumenkasto-zelen; brom je temno rdečkasta tekočina; jod, črna trdna snov z vijoličnimi prizvuki; in astatine, temno in sijočo kovinsko trdno snov.

Halogeni lahko reagirajo s skoraj vsemi elementi periodnega sistema, tudi z nekaterimi plemenitimi plini (kot so ksenon in kripton). Ko to storijo, lahko oksidirajo atome na njihova bolj pozitivna oksidacijska stanja in jih spremenijo v močna oksidacijska sredstva.

Prav tako dajejo molekulam določene lastnosti, kadar vežejo ali nadomestijo nekatere od svojih atomov. Te vrste spojin se imenujejo halidi. Pravzaprav so halogenidi glavni naravni vir halogenov in mnogi med njimi se raztopijo v morju ali so del minerala; tako je v primeru fluorita (CaF₂).

Halogeni in halogenidi imajo široko področje uporabe; industrijske ali tehnološke, da preprosto poudarimo okus nekaterih živil, kot tudi kameno sol (natrijev klorid).

Indeks

• 1 Fizikalne in kemijske lastnosti
• 2 Molekularne strukture
  • 2.1 Med-molekularne interakcije
• 3 Haluros
• 4 Uporabe
  • 4.1 Klor
  • 4.2 Brom
  • 4.3 Jod
  • 4.4 Fluor
  • 4.5 Astatus
• 5 Reference

Fizikalne in kemijske lastnosti

Atomske uteži

Fluor (F) 18,99 g / mol; Klor (Cl) 35,45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Jod (I) 126,9 g / mol in Astin (At) 210 g / mol,

Fizično stanje

F plinasto; Cl plinast; Tekočina Br; Trdna in trdna At.

Barva

F, bledo rumeno-rjava; Cl, bledo zelena; Br, rdečkasto rjava; I, vijolična in At, kovinska črna * * (predpostavljeno)

Tališče

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

Vrelišča

F -118,12 ° C; Cl -34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C in • Pri 337 ° C.

Gostota pri 25 ° C

F-0,0017 g / cm³; Cl-0,0032 g / cm³; Br - 3,102 g / cm³; I- 4,93 g / cm³ in At- 6,2-6,5 g / cm³

Topnost v vodi

Cl - 0,091 mmol / cm³; Br-0,21 mmol / cm³ in I-0,0013 mmol / cm³.

Ionizacijska energija

F-1681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br-1,140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol in At-890 kJ / mol.

Elektronegativnost

F-4.0; Cl-3.0; Br-2.8; I- 2,5 in At-2,2.

Halogeni imajo v svoji valenčni lupini 7 elektronov, zato je njihova velika avidnost pridobiti elektron. Prav tako imajo halogeni visoko elektronegativnost zaradi majhnih atomskih polmerov in velike privlačnosti jedra na valentnih elektronih..

Reaktivnost

Halogeni so zelo reaktivni, kar bi pojasnilo njihovo toksičnost. Poleg tega so oksidanti.

Padajoči red reaktivnosti je: F> Cl> Br> I> At.

Država

Zaradi visoke reaktivnosti atomi halogenov v naravi niso prosti; toda tvorijo agregate ali kot diatomejske molekule, povezane s kovalentnimi vezmi.

Molekularne strukture

Halogeni ne obstajajo v naravi kot elementarni atomi, ampak kot diatomske molekule. Vendar pa imajo vsi skupno, da imajo linearno molekularno strukturo, in edina razlika je v dolžini njihovih povezav in v njihovih intermolekularnih interakcijah..

Linearne molekule X-X (X₂) so označene kot nestabilne, ker oba atoma močno privlačita par elektronov proti njim. Zakaj? Ker njihovi zunanji elektroni doživljajo zelo učinkovit jedrski naboj, Zef. Večji je Zef, manjša je razdalja X-X povezave.

Kot se spušča skozi skupino, postane Zef šibkejši in stabilnost teh molekul narašča. Tako je padajoči red reaktivnosti: F₂> Cl₂> Br₂> I₂. Vendar pa je neskladna primerjava astatina s fluorom, saj so neznani izotopi dovolj stabilni zaradi svoje radioaktivnosti..

Med-molekularne interakcije

Po drugi strani pa njihove molekule nimajo dipolnega trenutka in so nepolarne. To dejstvo je odgovorno za njegove šibke intermolekularne interakcije, katerih edina latentna sila je disperzija ali London, ki je sorazmeren z atomsko maso in molekulsko površino..

Na ta način majhna molekula F₂ nima dovolj mase ali elektronov za tvorbo trdne snovi. Za razliko od I₂, molekula joda, ki pa ostaja trdna snov, ki oddaja vijolične hlape.

Brom predstavlja vmesni primer med obema koncema: molekule br₂ dovolj interakcijo, da se predstavijo v tekočem stanju.

Astatus se verjetno zaradi povečanega kovinskega značaja ne predstavlja kot At₂ ampak kot atomi, ki tvorijo kovinske vezi.

Glede barv (rumeno-rumeno-zeleno-rdeče-vijolično-črna) je najprimernejša razlaga utemeljena na molekularni orbitalni teoriji (TOM). Energetsko razdaljo med zadnjo polno molekularno orbitalo in naslednjo najvišjo energijo (anti-bond) premagamo z absorpcijo fotona z vse večjimi valovnimi dolžinami..

Haluros

Halogeni reagirajo tako, da tvorijo anorganske ali organske halogenide. Najbolj znani so vodikovi halogenidi: vodikov fluorid (HF), vodikov klorid (HCl), vodikov bromid (HBr) in vodikov jodid (HI)..

Vsi, raztopljeni v vodi, ustvarjajo kisle raztopine; tako kislo, da lahko HF razgradi katero koli stekleno posodo. Poleg tega se za sintezo izjemno močnih kislin štejejo tudi izhodne snovi.

Obstajajo tudi ti kovinski halidi, ki imajo kemijske formule, ki so odvisne od valence kovine. Na primer, halogenidi alkalijskih kovin imajo formulo MX in vključujejo: NaCl, natrijev klorid; KBr, kalijev bromid; CsF, cezijev fluorid; in Li, litijev jodid.

Halidi zemeljskoalkalijskih kovin, prehodnih kovin ali kovin bloka p imajo po formuli MX_n, kjer je n pozitivni naboj kovine. Torej so nekateri primeri: FeCl₃, železov triklorid; MgBr₂, magnezijev bromid; AlF₃, aluminijev trifluorid; in CuI₂, bakrov jodid.

Halogeni lahko tvorijo tudi vezi z ogljikovimi atomi; zato se lahko vmešavajo v kompleksen svet organske kemije in biokemije. Te spojine se imenujejo organski halidi in ima splošno kemijsko formulo RX, kjer je X katerikoli od halogenov.

Uporabe

Klor

V industriji

-Brom in klor se v tekstilni industriji uporabljata za beljenje in obdelavo volne, s čimer se prepreči krčenje pri mokrem.

-Uporablja se kot dezinfekcijsko sredstvo za ditritus in za čiščenje pitne vode in bazenov. Poleg tega se spojine, pridobljene iz klora, uporabljajo v pralnicah in papirni industriji.

-Poiščite uporabo pri izdelavi posebnih baterij in kloriranih ogljikovodikov. Uporablja se tudi pri predelavi mesa, zelenjave, rib in sadja. Klor deluje tudi kot baktericidno sredstvo.

-Uporablja se za čiščenje in destanizacijo usnja ter beljenje celuloze. Kot belilo in balzam za moko je bil prej uporabljen dušikov triklorid.

-Fosfenski plin (COCl₂) se uporablja v številnih industrijskih procesih sinteze, pa tudi pri proizvodnji vojaških plinov. Fosfena je zelo strupena in je odgovorna za številne smrti v prvi svetovni vojni, kjer je bil uporabljen plin.

-Ta plin najdemo tudi v insekticidih in fumigantih.

-NaCl je zelo bogata sol, ki se uporablja za pridelavo hrane in konzerviranje živine in mesa perutnine. Poleg tega se uporablja pri telesnih rehidracijskih tekočinah, tako peroralno kot intravensko.

V medicini

-Atomi halogenov, ki se vežejo na zdravila, postanejo bolj lipofilni. To omogoča, da zdravila lažje prehajajo skozi celične membrane, ki se raztopijo v lipidih, ki ga tvorijo.

-Klor se razprši v nevrone centralnega živčnega sistema preko ionskih kanalov, ki so povezani z receptorji GABA, kar povzroči sedativni učinek. To je mehanizem delovanja več anksiolitikov.

-HCl je prisoten v želodcu, kjer posega v ustvarjanje redukcijskega okolja, ki spodbuja predelavo hrane. Poleg tega HCl aktivira pepsin, encim, ki sproži hidrolizo beljakovin, pred črevesno absorpcijo proteinskega materiala..

Drugi

-Klorovodikova kislina (HCl) se uporablja pri čiščenju kopalnic, v učnih in raziskovalnih laboratorijih ter v mnogih industrijskih panogah.

-PVC (polivinilklorid) je vinilkloridni polimer, ki se uporablja v oblačilih, talnih ploščah, električnih kablih, ceveh, napihljivih konstrukcijah in strešnih ploščah. Poleg tega se klor uporablja kot posrednik pri proizvodnji drugih plastičnih materialov.

-Klor se uporablja pri ekstrakciji broma.

-Metil klorid služi kot anestetik. Uporablja se tudi pri izdelavi določenih silikonskih polimerov in pri ekstrakciji maščob, olj in smol.

-Kloroform (CHCl₃) je topilo, ki se uporablja v mnogih laboratorijih, zlasti v laboratorijih organske kemije in biokemije, od poučevanja, do preiskovalnih.

-In na koncu glede na klor se trikloroetilen uporablja za razmaščevanje kovinskih delov.

Brom

-Brom se uporablja v procesu pridobivanja zlata in pri vrtanju naftnih in plinskih vrtin. Uporablja se kot zaviralec zgorevanja v industriji plastike in plina. Brom izolira ogenj s kisikom in povzroči njegovo zaustavitev.

-Je posrednik pri proizvodnji hidravličnih tekočin, hladilnih sredstev in razvlaževalnikov ter pripravkov za oblikovanje las. Kalijev bromid se uporablja pri izdelavi plošč in fotografskih papirjev.

-Kalijev bromid se uporablja tudi kot antikonvulziv, vendar je zaradi možnosti, da sol lahko povzroči nevrološko disfunkcijo, njegova uporaba zmanjšana. Poleg tega je še ena od njegovih običajnih uporab kot tableta za meritve trdnih vzorcev infrardeče spektroskopije.

-Bromne spojine so prisotne v zdravilih, ki se uporabljajo pri zdravljenju pljučnice. Poleg tega so spojine broma vključene v zdravila, ki se uporabljajo v preskušanjih, ki se izvajajo pri zdravljenju Alzheimerjeve bolezni.

-Brom se uporablja za zmanjšanje onesnaženja z živim srebrom v elektrarnah, ki uporabljajo premog kot gorivo. Uporablja se tudi v tekstilni industriji, da ustvari barvila različnih barv.

-Brom metil je bil uporabljen kot pesticid za pršenje tal in stanovanj, njegov škodljiv vpliv na ozon pa je omejil njegovo uporabo..

-Halogenske žarnice so žareče in dodajanje majhnih količin broma in joda omogoča zmanjšanje velikosti žarnic.

Jod

-Jod poseže v delovanje ščitnice, hormona, ki uravnava telesno presnovo. Ščitnična žleza izloča hormone T3 in T4, ki izvajajo svoje delovanje na ciljne organe. Na primer, hormonsko delovanje na srčno mišico povzroča zvišanje krvnega tlaka in srčnega utripa.

-Podobno se jod uporablja za identifikacijo prisotnosti škroba. Srebrov jodid je reagent, ki se uporablja pri razkrivanju fotografij.

Fluor

-V zobne paste se dodajo nekatere fluorove spojine, da se prepreči nastanek kariesa. Fluorni derivati ​​so prisotni v več anestetikih. V farmacevtski industriji vsebujejo fluorid v zdravilih za proučevanje možnih izboljšav njihovih učinkov na organizem.

-Za sežiganje stekla se uporablja fluorovodikova kislina. Tudi pri proizvodnji halonov (gasilni plini, kot je freon). V elektrolizi aluminija uporabimo spojino fluora, da dosežemo njeno čiščenje.

-Antirefleksni premazi vsebujejo spojino fluora. Uporablja se v proizvodnji plazemskih zaslonov, ploščatih zaslonov in mikroelektromehanskih sistemov. Fluor je prisoten tudi v glini, ki se uporablja v nekaterih keramikah.

Astatus

Misli se, da astatin lahko prispeva k jodu pri uravnavanju delovanja ščitnice. Tudi njegov radioaktivni izotop (²¹⁰At) je bil uporabljen pri raziskavah raka pri miših.

Reference

1. Enciklopedija zdravja in varnosti pri delu. Halogeni in njihove spojine. [PDF] Vzeto iz:
2. employment.gob.es
3. Kemija LibreTexts. Skupina 17: Splošne lastnosti halogenov. Vzeto iz: chem.libretexts.org
4. Wikipedija. (2018). Halogen Vzeto iz: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Maj 2015). Atomske in fizikalne lastnosti elementov skupine 7 (Halogeni). Vzeto iz: chemguide.co.uk
6. Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck, M.L. in Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8. izd. Učenje Cengage.
7. Elementi Halogeni Vzeto iz: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (24. april 2017). Značilnosti halogenov. Sciencing. Vzpostavljeno iz: sciencing.com