Svojstva, strukture i namjene halogena

halogena to su nemetalni elementi koji pripadaju skupini VIIA ili 17 periodnog sustava. Imaju elektronegativnosti i visoke elektronske afinitete, što uvelike utječe na ionski karakter njihovih veza s metalima. Riječ "halogeni" je grčkog podrijetla i znači "formiranje soli". 

Ali, što su to halogeni? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) i radioaktivni element i efemerni astat (At). Oni su tako reaktivni da međusobno reagiraju u obliku dijatomejskih molekula: F₂, cl₂, br₂, ja₂ i At₂. Ove molekule imaju karakteristike slične strukture (linearne molekule), iako s različitim fizičkim stanjima.

Na gornjoj slici prikazana su tri halogena. S lijeva na desno: klor, brom i jod. Ni fluor ni astatin ne mogu se skladištiti u staklenim posudama, jer se oni ne odupiru korozivnosti. Primijetite kako se organoleptička svojstva halogena mijenjaju dok se spuštate kroz vašu skupinu na element joda.

Fluor je plin sa žućkastim tonovima; također klor, ali žućkastozelen; brom je tamno crvenkasta tekućina; jod, crna krutina s ljubičastim prizvukom; i astatine, tamne i sjajne metalne krutine.

Halogeni mogu reagirati s gotovo svim elementima periodnog sustava, čak is nekim plemenitim plinovima (kao što su ksenon i kripton). Kada to učine, mogu oksidirati atome do njihovih pozitivnijih oksidacijskih stanja, pretvarajući ih u moćne oksidirajuće agense.

Oni također daju specifična svojstva molekulama kada vežu ili zamjenjuju neke od svojih atoma. Ove vrste spojeva nazivaju se halidi. Zapravo, halidi su glavni prirodni izvor halogena, a mnogi od njih su otopljeni u moru ili su dio minerala; takav je slučaj s fluoritom (CaF₂).

I halogeni i halogenidi imaju širok raspon primjena; od industrijske ili tehnološke, da jednostavno istaknu okus određene hrane kao i kamena sol (natrijev klorid).

indeks

• 1 Fizikalna i kemijska svojstva
• 2 Molekularne strukture
  • 2.1 Međumolekularne interakcije
• 3 Haluros
• 4 Upotreba
  • 4.1. Klor
  • 4.2
  • 4.3 Jod
  • 4.4 Fluor
  • 4.5 Astatus
• 5 Reference

Fizikalna i kemijska svojstva

Atomske težine

Fluor (F) 18,99 g / mol; Klor (Cl) 35.45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Jod (I) 126,9 g / mol i Astin (At) 210 g / mol,

Fizičko stanje

F plinovito; Cl plinovito; Br tekućina; Čvrsto i čvrsto.

boja

F, blijedo žuto-smeđa; Cl, blijedo zelena; Br, crvenkasto-smeđa; I, ljubičasta i At, metalik crna * * (pretpostavlja se)

Točke taljenja

F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7.3 ° C; I 113,7 ° C i 302 ° C.

Točke vrenja

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

Gustoća na 25 ° C

F-0,0017 g / cm³; Cl = 0,0032 g / cm³; Br - 3.102 g / cm³; I- 4,93 g / cm³ i At-6,2-6,5 g / cm³

Topljivost u vodi

Cl - 0,091 mmol / cm³; Br - 0,21 mmol / cm³ i 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 i At-890 kJ / mol.

Elektronegativnost

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

Halogeni imaju 7 elektrona u njihovoj valentnoj ljusci, stoga njihova velika pohlepa za dobivanjem elektrona. Također, halogeni imaju visoku elektronegativnost zbog malih atomskih radijusa i velike privlačnosti jezgre na valentne elektrone..

reaktivnost

Halogeni su vrlo reaktivni, što bi onda objasnilo njihovu toksičnost. Osim toga, oni su oksidirajuća sredstva.

Redoslijed smanjenja reaktivnosti je: F> Cl> Br> I> At.

Država u prirodi

Zbog svoje visoke reaktivnosti atomi halogena nisu slobodni u prirodi; ali oni tvore agregate ili kao dijatomejske molekule povezane kovalentnim vezama.

Molekularne strukture

Halogeni ne postoje u prirodi kao elementarni atomi, već kao dijatomejske molekule. Međutim, svi oni imaju zajedničko da imaju linearnu molekularnu strukturu, a jedina razlika leži u dužini njihovih veza i njihovim intermolekularnim interakcijama..

Linearne molekule X-X (X₂) su karakterizirani kao nestabilni, jer oba atoma snažno privlače par elektrona prema njima. Zašto? Budući da njihovi vanjski elektroni doživljavaju vrlo učinkovito nuklearno punjenje, Zef. Što je veći Zef, to je manja udaljenost X-X veze.

Kako se spušta kroz skupinu, Zef postaje slabiji i stabilnost tih molekula se povećava. Prema tome, redoslijed smanjenja reaktivnosti je: F₂Cl₂> Br₂> I₂. Međutim, neprimjereno je usporediti astat s fluorom, budući da su nepoznati izotopi dovoljno stabilni zbog svoje radioaktivnosti.

Međumolekularne interakcije

S druge strane, njihovim molekulama nedostaje dipolni trenutak, koji je apolaran. Ta je činjenica odgovorna za njegove slabe intermolekularne interakcije, čija je jedina latentna sila disperzija ili London, koji je proporcionalan atomskoj masi i molekularnoj površini..

Na taj način, mala molekula F₂ nema dovoljno mase ili elektrona da formira krutinu. Za razliku od mene₂, molekula joda, koja ipak ostaje čvrsta tvar koja ispušta ljubičaste pare.

Brom predstavlja srednji primjer između oba kraja: molekule br₂ dovoljno su u interakciji da se prikažu u tekućem stanju.

Astatus se vjerojatno zbog svog povećanog metalnog karaktera ne predstavlja kao At₂ ali kao atomi koji formiraju metalne veze.

Što se tiče boja (žuto-žuto-zeleno-crveno-ljubičasto-crna), najprikladnije objašnjenje temelji se na teoriji molekularne orbite (TOM). Energetska udaljenost između posljednje pune molekularne orbite i sljedeće najveće energije (anti-bond) prevladava apsorpcija fotona s sve većim valnim duljinama.

halogenidi

Halogeni reagiraju u obliku halogenida, bilo anorganskih ili organskih. Najpoznatiji su vodikovi halogenidi: vodikov fluorid (HF), klorovodik (HCl), bromovodik (HBr) i vodikov jodid (HI)..

Svi oni otopljeni u vodi stvaraju kisele otopine; tako da kiselina može razgraditi bilo koju staklenu posudu. Osim toga, polazni materijali se razmatraju za sintezu izrazito jakih kiselina.

Postoje i takozvani metalni halidi koji imaju kemijske formule koje ovise o valenciji metala. Na primjer, halogenidi alkalnih metala imaju formulu MX, i uključuju: NaCl, natrijev klorid; KBr, kalijev bromid; CsF, cezijev fluorid; i LiI, litijev jodid.

Halidi zemnoalkalijskih metala, prijelaznih metala ili metala bloka p, imaju formulu MX_n, gdje je n pozitivni naboj metala. Dakle, neki od njih su: FeCl₃, feri triklorid; MgBr₂, magnezij bromid; Alf₃, aluminijev trifluorid; i CuI₂, bakreni jodid.

Međutim, halogeni mogu također tvoriti veze s ugljikovim atomima; dakle, mogu se miješati u složeni svijet organske kemije i biokemije. Ovi spojevi se nazivaju organski halogenidi i imaju opću kemijsku formulu RX, gdje je X bilo koji od halogena.

aplikacije

klor

U industriji

-Brom i klor se u tekstilnoj industriji koriste za izbjeljivanje i obradu vune, čime se sprječava skupljanje dok je vlažan.

-Koristi se kao dezinfekcijsko sredstvo za ditritus i za pročišćavanje pitke vode i bazena. Osim toga, spojevi dobiveni iz klora koriste se u praonicama i industriji papira.

-Pronađite uporabu u proizvodnji posebnih baterija i kloriranih ugljikovodika. Također se koristi u preradi mesa, povrća, ribe i voća. Također, klor djeluje kao baktericidno sredstvo.

-Koristi se za čišćenje i destanizaciju kože, te za izbjeljivanje celuloze. Nekada je korišten dušikov triklorid kao sredstvo za izbjeljivanje i brašno.

-Fosfenski plin (COCl₂) koristi se u brojnim industrijskim procesima sinteze, kao iu proizvodnji vojnih plinova. Fosfena je vrlo otrovna i odgovorna je za brojne smrti u Prvom svjetskom ratu, gdje se plin koristio.

-Ovaj se plin također nalazi u insekticidima i fumigantima.

-NaCl je vrlo bogata sol koja se koristi za obrađivanje hrane i konzerviranje stoke i mesa peradi. Osim toga, koristi se u tekućinama za rehidraciju tijela, i oralno i intravenozno.

U medicini

-Atomi halogena koji se vežu na lijekove čine ih lipofilnijim. To omogućuje lijekovima da lakše prelaze stanične membrane koje se otapaju u lipidima koji ga tvore.

-Klor se difundira u neurone središnjeg živčanog sustava kroz ionske kanale vezane za GABA receptore neurotransmitera, stvarajući tako sedativni učinak. To je mehanizam djelovanja nekoliko anksiolitika.

-HCl je prisutan u želucu, gdje intervenira stvarajući redukcijsko okruženje koje pogoduje preradi hrane. Osim toga, HCl aktivira pepsin, enzim koji inicira hidrolizu proteina prije intestinalne apsorpcije proteinskog materijala..

drugi

-Klorovodična kiselina (HCl) koristi se za čišćenje kupaonica, u nastavnim i istraživačkim laboratorijima iu mnogim industrijama.

-PVC (polivinilklorid) je polimer vinil klorida koji se koristi u odjeći, podnim pločicama, električnim kablovima, crijevima, cijevima, konstrukcijama za napuhavanje i crijepovima. Osim toga, klor se koristi kao posrednik u proizvodnji drugih plastičnih materijala.

-Klor se koristi u ekstrakciji broma.

-Metil klorid služi kao anestetik. Također se koristi u proizvodnji određenih silikonskih polimera te u ekstrakciji masti, ulja i smola.

-Kloroform (CHCl₃) je otapalo koje se koristi u mnogim laboratorijima, posebno u laboratorijima organske kemije i biokemije, od nastave do istraživačkog.

-I na kraju, s obzirom na klor, trikloroetilen se koristi za odmašćivanje metalnih dijelova.

brom

-Brom se koristi u procesu vađenja zlata i bušenju naftnih i plinskih bušotina. Koristi se kao usporivač izgaranja u industriji plastike i plina. Brom izolira vatru kisika uzrokujući da se gasi.

-Posreduje u proizvodnji hidrauličnih tekućina, rashladnih sredstava i dehidratizatora te priprema za oblikovanje kose. Kalijev bromid se koristi u proizvodnji ploča i foto papira.

-Kalijev bromid se također koristi kao antikonvulziv, ali zbog mogućnosti da sol može uzrokovati neurološke disfunkcije, njegova uporaba je smanjena. Osim toga, još jedna od uobičajenih primjena je tableta za mjerenje krutih uzoraka infracrvene spektroskopije.

-Bromni spojevi su prisutni u lijekovima koji se koriste u liječenju upale pluća. Također, spojevi broma su ugrađeni u lijekove koji se koriste u pokusima koji se izvode u liječenju Alzheimerove bolesti.

-Brom se koristi za smanjenje onečišćenja živom u elektranama koje koriste ugljen kao gorivo. Također se koristi u tekstilnoj industriji za stvaranje boja različitih boja.

-Brom metil je korišten kao pesticid za prskanje tla i stanova, ali njegovo štetno djelovanje na ozon ograničilo je njegovu upotrebu..

-Halogene žarulje su užarene i dodavanje malih količina broma i joda omogućuje smanjenje veličine žarulja.

jod

-Jod intervenira u funkcioniranju štitnjače, hormona koji regulira metabolizam tijela. Štitnjača izlučuje hormone T3 i T4, koji djeluju na ciljne organe. Na primjer, hormonsko djelovanje na srčani mišić uzrokuje povećanje krvnog tlaka i otkucaja srca.

-Isto tako, jod se koristi u identifikaciji prisutnosti škroba. Srebrni jodid je reagens koji se koristi u otkrivanju fotografija.

fluor

-Neki spojevi fluora dodaju se zubnim pastama kako bi se spriječio nastanak karijesa. Derivati ​​fluora su prisutni u nekoliko anestetika. U farmaceutskoj industriji inkorporiraju fluorid u lijekove za proučavanje mogućih poboljšanja njihovih učinaka na organizam.

-Fluorovodična kiselina se koristi za sagorijevanje stakla. Također u proizvodnji halona (plinovi za gašenje požara, kao što je freon). U elektrolizi aluminija koristi se spoj fluora da se postigne njegovo pročišćavanje.

-Antirefleksni premazi sadrže spoj fluora. Koristi se u proizvodnji plazma ekrana, ravnih zaslona i mikroelektromehaničkih sustava. Fluor je također prisutan u glini koja se koristi u nekim keramičkim proizvodima.

astatin

Smatra se da astat može doprinijeti jodu u reguliranju rada štitne žlijezde. Također, njegov radioaktivni izotop (²¹⁰At) je korišten u studijama raka kod miševa.

reference

1. Enciklopedija zdravlja i sigurnosti na radu. Halogeni i njihovi spojevi. [PDF]. Preuzeto iz:
2. empleo.gob.es
3. Kemija LibreTexts. Skupina 17: Opća svojstva halogena. Preuzeto s: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018.). Halogena. Preuzeto s: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Svibanj 2015.) Atomska i fizikalna svojstva elemenata grupe 7 (Halogeni). Preuzeto iz: chemguide.co.uk
6. Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck, M.L. i Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8th ed. Cengage učenje.
7. Elementi. Halogeni. Preuzeto iz: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (24. travnja 2017.) Karakteristike halogena. Sciencing. Preuzeto s: sciencing.com