Halogener egenskaper, strukturer og bruksområder

den halogener de er ikke-metalliske elementer som tilhører gruppe VIIA eller 17 i det periodiske bordet. De har elektronegativiteter og høye elektroniske affiniteter, som i stor grad påvirker deres ioniske karakter av deres bindinger med metaller. Ordet "halogener" er av gresk opprinnelse og betyr "saltdannende". 

Men hva sier halogener? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) og det radioaktive elementet og ephemeral astatin (At). De er så reaktive at de reagerer hverandre for å danne diatomiske molekyler: F₂, cl₂, Br₂, jeg₂ og At₂. Disse molekylene kjennetegnes ved å ha lignende strukturelle egenskaper (lineære molekyler), men med forskjellige fysiske tilstander.

På bildet over er tre halogener vist. Fra venstre til høyre: klor, brom og jod. Hverken fluor eller astatin kan lagres i glassbeholdere, siden sistnevnte ikke motstår korrosivitet. Legg merke til hvordan de organoleptiske egenskapene til halogenene endres når du går ned gjennom gruppen din til jodelementet.

Fluor er en gass med gulaktige toner; klor også, men gulaktig-grønn; brom er en mørk rødaktig væske; jod, et svart fast stoff med fiolett overtoner; og astatin, et mørkt og skinnende metallisk fast stoff.

Halogener er i stand til å reagere med nesten alle elementer i det periodiske system, inkludert noen edelgasser (slik som xenon og krypton). Når de gjør det, kan de oksidere atomer til deres mer positive oksidasjonstilstander, og gjøre dem til kraftige oksidasjonsmidler.

De gir også spesifikke egenskaper til molekyler når de binder eller erstatter noen av deres atomer. Disse typer forbindelser kalles halogenider. Faktisk er halogenider den viktigste naturlige kilden til halogener, og mange av dem oppløses i havet eller er en del av et mineral; slik er tilfellet med fluoritt (CaF₂).

Både halogener og halogenider har et bredt spekter av bruksområder; fra industriell eller teknologisk til bare å markere smaken av visse matvarer, slik som bergsaltet (natriumklorid).

index

• 1 Fysiske og kjemiske egenskaper
• 2 Molekylære strukturer
  • 2.1 Intermolekylære interaksjoner
• 3 Haluros
• 4 bruksområder
  • 4,1 klor
  • 4.2 Brom
  • 4.3 jod
  • 4.4 Fluor
  • 4,5 Astatus
• 5 referanser

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 Astatin (At) 210 g / mol,

Fysisk tilstand

F gassformet; Cl gassformig; Br væske; Jeg solid og solid At.

farge

F, blekgulbrun; Cl, blekgrønn; Br, rødbrun; Jeg, fiolett og At, metallisk svart * * (antatt)

Smeltepunkt

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

Kokepunkt

F -118,12 ° C; Cl-34,04 C; Br 58,8 ° C; Jeg 184,3º C og? Ved 337ºC.

Tetthet ved 25ºC

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

Løselighet i vann

Cl-0,091 mmol / cm³; Br-0,21 mmol / cm³ og I-0.0013 mmol / cm³.

Ioniseringsenergi

F-1681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br-1,140 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 valensskallet, og dermed deres store aviditet for å få en elektron. Også, halogenene har høy elektronegativitet på grunn av sin lille atomradius og det gode tiltrekning som utøves av kjernen på valenselektronene.

reaktivitet

Halogener er svært reaktive, som da vil forklare deres toksisitet. I tillegg er de oksiderende midler.

Den avtagende rekkefølgen av reaktivitet er: F> Cl> Br> I> At.

Stat i naturen

På grunn av sin høye reaktivitet er halogenatomer ikke frie i naturen; men de danner aggregater eller som diatomiske molekyler forbundet med kovalente bindinger.

Molekylære strukturer

Halogener finnes ikke i naturen som elementære atomer, men som diatomiske molekyler. Imidlertid har de alle det felles at de har en lineær molekylær struktur, og den eneste forskjellen ligger i lengden på deres koblinger og i deres intermolekylære interaksjoner..

De lineære molekylene X-X (X₂) er preget av å være ustabil, fordi begge atomer sterkt tiltrekker paret elektroner mot dem. Hvorfor? Fordi deres eksterne elektroner opplever en meget høy effektiv atomladning, Zef. Jo større Zef, desto mindre er avstanden til X-X-lenken.

Når den går ned gjennom gruppen, blir Zef svakere og stabiliteten til disse molekylene øker. Dermed er den avtagende rekkefølgen av reaktivitet: F₂> Cl₂> Br₂> Jeg₂. Imidlertid er det inkongruøst å sammenligne astatinen med fluor, siden det er ukjente isotoper stabilt nok på grunn av dets radioaktivitet.

Intermolekylære interaksjoner

På den annen side mangler molekylene deres dipolmoment, som er apolare. Dette er ansvarlig for den svake intermolekylære vekselvirkninger, hvis bare latent kraft er den London eller dispersjon, som er proporsjonal med atomvekten og molekyl området.

På denne måten kan det lille molekylet av F₂ det har ikke nok masse eller elektroner til å danne et fast stoff. I motsetning til jeg₂, jodmolekylet, som imidlertid forblir et fast stoff som avgir lilla damper.

Brom representerer et mellomliggende eksempel mellom begge ender: Br-molekyler₂ de samhandler nok til å presentere seg i flytende tilstand.

Astatus sannsynligvis, på grunn av sin økende metalliske karakter, ikke presenterer seg som At₂ men som At atomer danner metallbindinger.

Når det gjelder farger (gul-gul-grønn-rød-lilla-svart), er den mest hensiktsmessige forklaringen basert på molekylære orbitale teorien (TOM). Energiavstanden mellom den siste fullmolekylære orbitalen og den neste høyeste energien (anti-bindingen) blir overvunnet av absorpsjon av en foton med stadig større bølgelengder.

halogenider

Halogener reagerer for å danne halogenider, uorganiske eller organiske. De mest kjente er hydrogenhalogenider: hydrogenfluorid (HF), hydrogenklorid (HCl), hydrogenbromid (HBr) og hydrogenjodid (HI).

Alle av dem oppløst i vann genererer sure løsninger; så sur, at HF ​​kan nedbryte en hvilken som helst glassbeholder. I tillegg vurderes utgangsmaterialer for syntese av ekstremt sterke syrer.

Det er også de såkalte metallhalogenider, som har kjemiske formler som er avhengige av valensen av metallet. For eksempel har halogenider av alkalimetaller formelen MX, og de inkluderer: NaCl, natriumklorid; KBr, kaliumbromid; CsF, cesiumfluorid; og LiI, litiumjodid.

Halogenene av jordalkalimetaller, overgangsmetaller eller metaller i blokk p, har med formel MX_n, hvor n er den positive ladningen av metallet. Så, noen eksempler på dem er: FeCl₃, ferriklorid; MgBr₂, magnesiumbromid; AlF₃, aluminium trifluorid; og CuI₂, kobberjodid.

Halogener kan imidlertid også danne bindinger med karbonatomer; derfor kan de forstyrre den komplekse verden av organisk kjemi og biokjemi. Disse forbindelsene kalles organiske halogenider, og har den generelle kjemiske formel RX, hvor X er noen av halogenene.

søknader

klor

I industrien

-Brom og klor brukes i tekstilindustrien til å bleke og behandle ull, og dermed forhindre krymping når det er vått.

-Den brukes som et desinfiseringsmiddel for ditritus og for rensing av drikkevann og svømmebassenger. I tillegg brukes forbindelser avledet fra klor i vaskerier og papirindustrien.

-Finn bruk ved fremstilling av spesielle batterier og klorerte hydrokarboner. Den brukes også til behandling av kjøtt, grønnsaker, fisk og frukt. Også klor fungerer som et bakteriedrepende middel.

-Det er vant til å rengjøre og destanify skinn og hvite cellulose. Tidligere ble nitrogentriklorid brukt som blekemiddel og melbalsam.

-Fosfengassen (COCl₂) brukes i mange industrielle syntese prosesser, samt i produksjon av militære gasser. Fosfenen er meget giftig og er ansvarlig for mange dødsfall i første verdenskrig, der gassen ble brukt.

-Denne gassen finnes også i insektmidler og fumiganter.

-NaCl er et svært rikelig salt som brukes til å krydre mat og i bevaring av kjøtt og fjærkre kjøtt. I tillegg brukes den i kroppsrehydreringsvæsker, både oralt og intravenøst.

I medisin

-Halogenatomer som binder til stoffene gjør dem mer lipofile. Dette gjør at stoffer lettere krysser cellemembranene som løses i lipidene som danner det.

-Klor diffunderer inn i nevroner i sentralnervesystemet gjennom ionkanaler festet til neurotransmitter-GABA-reseptorene, og derved frembringer en beroligende effekt. Dette er virkningsmekanismen av flere anxiolytika.

-HCl er tilstede i magen, hvor den griper inn i å skape et reduserende miljø som favoriserer behandling av mat. I tillegg er det aktive HCl pepsin, initierer enzymhydrolyse av proteiner, trinn forut for intestinal absorpsjon av proteinholdig materiale.

andre

-Saltsyre (HCl) brukes til rengjøring av bad, i undervisnings- og forskningslaboratorier og i mange næringer.

-PVC (polyvinylklorid) er en vinylkloridpolymer som brukes i klær, gulvfliser, elektriske kabler, slanger, rør, oppblåsbare konstruksjoner og takfliser. I tillegg brukes klor som mellomprodukt i produksjon av andre plastmaterialer.

-Klor brukes i utvinning av brom.

-Metylklorid tjener som bedøvelse. Den brukes også til fremstilling av visse silikonpolymerer og ved utvinning av fett, oljer og harpikser.

-Kloroform (CHCl₃) er et løsningsmiddel som brukes i mange laboratorier, særlig i laboratorier av organisk kjemi og biokjemi, fra undervisningen, til undersøkende.

-Og endelig med hensyn til klor brukes trikloretylen til å avfette metalldeler.

brom

-Brom brukes i gruveprosessen av gull og i boringen av olje- og gassbrønner. Det brukes som en retarder for forbrenning i plast- og gassindustrien. Brom isolerer oksygenbrann som fører til at den slås av.

-Det er en mellommann i produksjonen av hydrauliske væsker, kjølemidler og avfuktingsmidler og preparater for å støpe hår. Kaliumbromid brukes til fremstilling av plater og fotopapir.

-Kaliumbromid brukes også som et antikonvulsivt middel, men på grunn av muligheten for at salt kan forårsake nevrologisk dysfunksjon, har bruken blitt redusert. I tillegg er en annen av dens vanlige bruksområder som en tablett for målinger av faste prøver av infrarødspektroskopi.

-Bromforbindelser er tilstede i medisiner som brukes til behandling av lungebetennelse. Også bromforbindelser innlemmes i legemidler som anvendes i forsøk som utføres ved behandling av Alzheimers sykdom.

-Brom brukes til å redusere kvikksølvforurensning i kraftverk som bruker kull som drivstoff. Det brukes også i tekstilindustrien for å lage forskjellige farger.

-Brommetyl ble brukt som et plantevernmiddel for jord- og boligsprøyting, men dets skadelige effekt på ozon har begrenset bruken av det..

-Halogenlamper er glødelamper og tilsetningen av små mengder brom og jod tillater reduksjon i størrelsen på pærene.

jod

-Jod intervenerer i funksjonen av skjoldbruskkjertelen, et hormon som regulerer kroppens metabolisme. Skjoldbruskkjertelen utskiller hormonene T3 og T4, som utøver sin virkning på deres målorganer. For eksempel forårsaker hormonvirkningen på hjertemuskelen en økning i blodtrykk og hjertefrekvens.

-På samme måte brukes jod i identifiseringen av tilstedeværelsen av stivelse. Sølvjodid er et reagens som brukes i åpenbaring av fotografier.

fluor

-Noen fluorforbindelser legges til tannkrem for å forhindre forekomst av karies. Fluorderivater er tilstede i flere bedøvelsesmidler. I farmasøytisk industri inkorporerer de fluor i legemidler for å studere mulige forbedringer i deres effekter på organismen.

-Flussyre brukes til å brenne glass. Også i produksjon av haloner (brannslukningsgasser, som freon). En fluorforbindelse brukes i elektrolysen av aluminium for å oppnå rensingen.

-Antireflekterende belegg inneholder en fluorforbindelse. Det brukes til produksjon av plasmaskjermer, flatskjerm og mikroelektromekaniske systemer. Fluor er også tilstede i leire som brukes i noen keramikk.

Astat

Det antas at astatinen kan bidra til jod for å regulere funksjonen av skjoldbruskkjertelen. Dessuten er dets radioaktive isotop (²¹⁰At) har blitt brukt i kreftstudier hos mus.

referanser

1. Encyclopedia of Health and Safety at Work. Halogener og deres forbindelser. [PDF]. Hentet fra:
2. empleo.gob.es
3. Kjemi LibreTexts. Gruppe 17: Generelle egenskaper av halogener. Tatt fra: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen. Hentet fra: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Mai 2015). Atomiske og fysiske egenskaper til konsernet 7 Elements (The Halogens). Hentet fra: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M.L. og Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8. utg. Cengage Learning.
7. Elementer. Halogener. Tatt fra: elementos.org.es
8. Brun, Laurel. (24. april 2017). Halogenegenskaper. Sciencing. Hentet fra: sciencing.com