Halogeenien ominaisuudet, rakenteet ja käyttötarkoitukset

halogeenit ne ovat ei-metallisia elementtejä, jotka kuuluvat jaksollisen taulukon ryhmään VIIA tai 17. Niillä on elektronegatiivisuudet ja korkeat elektroniset affiniteetit, jotka vaikuttavat suuresti niiden metallien sidosten ioniseen luonteeseen. Sana "halogeenit" on kreikkalaista alkuperää ja tarkoittaa "suolan muodostumista".. 

Mutta mitä sanotaan halogeeneiksi? Fluori (F), kloori (Cl), bromi (Br), jodi (I) ja radioaktiivinen elementti ja efemeri-astatiini (At). Ne ovat niin reaktiivisia, että ne reagoivat keskenään muodostaakseen diatomi-molekyylejä: F₂, cl₂, br₂, minä₂ ja At₂. Näille molekyyleille on tunnusomaista, että niillä on samanlaiset rakenteelliset ominaisuudet (lineaariset molekyylit), vaikkakin erilaisilla fysikaalisilla tiloilla.

Yllä olevassa kuvassa esitetään kolme halogeenia. Vasemmalta oikealle: kloori, bromi ja jodi. Fluoria tai astatiinia ei voida säilyttää lasisäiliöissä, koska jälkimmäiset eivät kestä syövyttävyyttä. Huomaa, miten halogeenien aistinvaraiset ominaisuudet muuttuvat, kun laskeudut ryhmän läpi jodielementtiin.

Fluori on kaasu, jossa on kellertäviä sävyjä; myös kloori, mutta kellertävän vihreä; bromi on tumma punertava neste; jodi, musta kiinteä aine, jossa on violetti overtoni; ja astatiini, tumma ja kiiltävä metallinen kiinteä aine.

Halogeenit pystyvät reagoimaan lähes kaikkien jaksollisen pöydän elementtien kanssa jopa joidenkin jalokaasujen (kuten ksenonin ja kryptonin) kanssa. Kun he tekevät, ne voivat hapettaa atomit positiivisempiin hapettumisolosuhteisiinsa, jolloin ne muuttuvat voimakkaiksi hapettimiksi.

Ne antavat molekyyleille myös erityisiä ominaisuuksia, kun ne sitovat tai korvaavat joitakin niiden atomeista. Tällaisia ​​yhdisteitä kutsutaan halideiksi. Halidit ovat itse asiassa halogeenien tärkein luonnollinen lähde, ja monet niistä ovat liuenneet mereen tai ovat osa mineraalia; tällainen on fluoriitti (CaF₂).

Sekä halogeeneilla että halogenideilla on laaja käyttöalue; teollisuudesta tai teknologiasta, vain korostamaan tiettyjen elintarvikkeiden makua samoin kuin kivisuolaa (natriumkloridia).

indeksi

• 1 Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
• 2 Molekyylirakenteet
  • 2.1 Molekyylien väliset vuorovaikutukset
• 3 Halurot
• 4 Käyttö
  • 4.1 Kloori
  • 4.2 Bromi
  • 4.3 Jodi
  • 4.4 Fluori
  • 4.5 Astatus
• 5 Viitteet

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Atomipainot

Fluori (F) 18,99 g / mol; Kloori (Cl) 35,45 g / mol; Bromi (Br) 79,90 g / mol; Jodi (I) 126,9 g / mol ja Astatine (At) 210 g / mol,

Fyysinen tila

F kaasumainen; Cl-kaasumainen; Br-neste; I kiinteä ja kiinteä At.

väri

F, vaaleankeltainen-ruskea; Cl, vaaleanvihreä; Br, punaruskea; I, violetti ja At, metallinen musta * * (oletettu)

Sulamispisteet

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

Kiehumispisteet

F -118,12 ° C; Cl-34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C ja 8 ° C: ssa.

Tiheys 25 ° C: ssa

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

Liukoisuus veteen

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

Ionisaation energia

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

elektronegatiivisuutta

F-4,0; Cl-3,0; Br-2,8; I-2,5 ja At-2,2.

Halogeeneissa on 7 elektronia valenssikuoressaan, joten niiden suuri aviditeetti saada elektroni. Myös halogeeneilla on suuri elektronegatiivisuus niiden pienten atomien säteiden ja ytimen valenssielektroneihin kohdistaman suuren vetovoiman takia..

reaktiivisuus

Halogeenit ovat erittäin reaktiivisia, mikä selittäisi niiden myrkyllisyyden. Lisäksi ne ovat hapettavia aineita.

Reaktiivisuuden laskeva järjestys on: F> Cl> Br> I> At.

Valtiossa

Korkean reaktiivisuuden vuoksi halogeeniatomit eivät ole luonteeltaan vapaita; mutta ne muodostavat aggregaatteja tai diatomisia molekyylejä, jotka on kytketty kovalenttisilla sidoksilla.

Molekyylirakenteet

Halogeenit eivät ole luonteeltaan alkuaineina, vaan diatomisina molekyyleinä. Heillä kaikilla on kuitenkin yhteistä, että niillä on lineaarinen molekyylirakenne, ja ainoa ero on niiden linkkien pituudessa ja niiden molekyylien välisessä vuorovaikutuksessa..

Lineaariset molekyylit X-X (X₂) on tunnettu siitä, että se on epävakaa, koska molemmat atomit houkuttelevat voimakkaasti elektronien parin niitä kohti. Miksi? Koska niiden ulkoiset elektronit kokevat erittäin korkean tehokasta ydinvoimaa, Zef. Mitä suurempi Zef, sitä pienempi X-X-linkin etäisyys.

Kun se laskeutuu ryhmän läpi, Zef heikkenee ja näiden molekyylien vakaus kasvaa. Siten reaktiivisuuden laskeva järjestys on: F₂> Cl₂> Br₂> I₂. On kuitenkin epäjohdonmukaista verrata astatiinia fluoriin, koska se on tuntemattomia isotooppeja, jotka ovat riittävän stabiileja sen radioaktiivisuuden vuoksi..

Molekyylien välinen vuorovaikutus

Toisaalta niiden molekyyleistä puuttuu dipolimomentti, joka on apolaarinen. Tämä seikka on vastuussa sen heikoista molekyylien välisistä vuorovaikutuksista, joiden ainoa piilevä voima on dispersio tai Lontoo, joka on verrannollinen atomimassaan ja molekyylialueeseen.

Tällä tavalla pieni F-molekyyli₂ sillä ei ole tarpeeksi massaa tai elektroneja kiinteän aineen muodostamiseksi. Toisin kuin minä₂, jodimolekyyli, joka kuitenkin on kiinteä aine, joka antaa purppuran höyryjä.

Bromi edustaa keskinäistä esimerkkiä molempien päiden välillä₂ ne ovat vuorovaikutuksessa tarpeeksi, jotta he voivat esittää itsensä nestemäisessä tilassa.

Astatus ei luultavasti lisääntyvän metallisen luonteensa vuoksi ole At₂ mutta kuten atomeissa, jotka muodostavat metallisidoksia.

Värien osalta (keltainen-keltainen-vihreä-punainen-violetti-musta) sopivin selitys perustuu molekyyliorbitaaliteoriaan (TOM). Viimeisen täysimolekyylisen kiertoradan ja seuraavan korkeimman energian (anti-sidos) välinen energiaetäisyys ratkaistaan ​​fotonin absorptiolla, jolla on yhä suuremmat aallonpituudet.

halogenidit

Halogeenit reagoivat muodostaen epäorgaanisia tai orgaanisia halogenideja. Tunnetuimpia ovat vetyhalogenidit: vetyfluoridi (HF), kloorivety (HCI), vetybromidi (HBr) ja vetyjodidi (HI).

Kaikki ne liuotetaan veteen, jolloin muodostuu happamia liuoksia; niin hapan, että HF voi hajottaa minkä tahansa lasisäiliön. Lisäksi lähtöaineita harkitaan erittäin vahvojen happojen synteesissä.

Myös ns. Metallihalogenideja on kemiallisia kaavoja, jotka riippuvat metallin valenssista. Esimerkiksi alkalimetallien halogenideilla on kaava MX ja ne sisältävät: NaCl, natriumkloridi; KBr, kaliumbromidi; CsF, cesiumfluoridi; ja LiI, litiumjodidi.

Alkaalisten maametallien halidit, siirtymämetallit tai lohkon p metallit ovat kaavan MX mukaisia_n, jossa n on metallin positiivinen varaus. Joten esimerkkejä niistä ovat: FeCl₃, rauta-trikloridi; MgBr₂, magnesiumbromidi; AlF₃, alumiinitrifluori; ja CuI₂, kuparijodidi.

Halogeenit voivat myös muodostaa sidoksia hiiliatomien kanssa; siksi ne voivat häiritä orgaanisen kemian ja biokemian monimutkaisessa maailmassa. Näitä yhdisteitä kutsutaan orgaanisiksi halogenideiksi, ja sillä on yleinen kemiallinen kaava RX, jossa X on mikä tahansa halogeeneista.

sovellukset

kloori

Teollisuudessa

-Bromia ja klooria käytetään tekstiiliteollisuudessa villan valkaisuun ja käsittelyyn, mikä estää kutistumisen märkänä.

-Sitä käytetään ditrituksen desinfiointiaineena ja juomaveden ja uima-altaiden puhdistamiseen. Lisäksi kloorista johdettuja yhdisteitä käytetään pesuloissa ja paperiteollisuudessa.

-Etsi erityisten paristojen ja kloorattujen hiilivetyjen valmistuksessa. Sitä käytetään myös lihan, vihannesten, kalan ja hedelmien jalostuksessa. Myös kloori toimii bakterisidisenä aineena.

-Sitä käytetään nahan puhdistamiseen ja puhdistamiseen sekä selluloosan valkaisuun. Aikaisemmin typpitrikloridia käytettiin valkaisu- ja jauhotuottajana.

-Fosfeenikaasu (COCl₂) käytetään lukuisissa teollisuuden synteesimenetelmissä sekä sotilaallisten kaasujen valmistuksessa. Fosfeeni on erittäin myrkyllinen ja vastaa monista kuolemista ensimmäisen maailmansodan aikana, jossa kaasua käytettiin.

-Tämä kaasu löytyy myös hyönteismyrkkyistä ja fumiganteista.

-NaCl on erittäin runsas suola, jota käytetään ruoan ja karjan ja siipikarjan lihan säilyttämiseen. Lisäksi sitä käytetään kehon rehydraatioesteissä sekä suun kautta että suonensisäisesti.

Lääketieteessä

-Lääkkeisiin sitoutuvat halogeeniatomit tekevät niistä lipofiilisiä. Tämä sallii lääkkeiden helpommin ylittää solumembraanit, jotka liukenevat sen muodostaviin lipideihin.

-Kloori diffundoituu keskushermoston neuroneihin neurotransmitterin GABA-reseptoreihin liitettyjen ionikanavien kautta, jolloin syntyy rauhoittava vaikutus. Tämä on useiden anksiolyyttien vaikutusmekanismi.

-HCl on läsnä vatsassa, jossa se vaikuttaa luomalla pelkistävä ympäristö, joka suosii elintarvikkeiden käsittelyä. Lisäksi HCl aktivoi pepsiiniä, entsyymiä, joka aloittaa proteiinien hydrolyysin ennen proteiinimateriaalin suoliston imeytymistä..

toiset

-Vesipitoista kloorivetyhappoa (HCl) käytetään kylpyhuoneiden puhdistuksessa, opetus- ja tutkimuslaboratorioissa ja monilla toimialoilla.

-PVC (polyvinyylikloridi) on vinyylikloridipolymeeri, jota käytetään vaatteissa, lattialaatoissa, sähkökaapeleissa, letkuissa, putkissa, puhallettavissa rakenteissa ja kattotiileissä. Lisäksi klooria käytetään välittäjänä muiden muovimateriaalien valmistuksessa.

-Klooria käytetään bromin uutossa.

-Metyylikloridi toimii anestesia-aineena. Sitä käytetään myös tiettyjen silikonipolymeerien valmistuksessa ja rasvojen, öljyjen ja hartsien uuttamisessa.

-Kloroformi (CHCl₃) on liuotin, jota käytetään monissa laboratorioissa, erityisesti orgaanisen kemian ja biokemian laboratorioissa, opetuksen ja tutkijan välillä..

-Lopuksi klooriin liittyen trikloorietyleeniä käytetään metalliosien rasvanpoistoon.

bromi

-Bromia käytetään kullan louhintaprosessissa ja öljyn ja kaasun kaivojen poraukseen. Sitä käytetään palamista hidastavana muovi- ja kaasuteollisuudessa. Bromi eristää hapen tulipalon, joka aiheuttaa sen sammumisen.

-Se on välittäjä hydraulinesteiden, jäähdytysaineiden ja kosteudenpoistolaitteiden sekä hiusten muovaustuotteiden valmistuksessa. Kaliumbromidia käytetään levyjen ja valokuvapapereiden valmistuksessa.

-Kaliumbromidia käytetään myös antikonvulsanttina, mutta johtuen mahdollisuudesta, että suola voi aiheuttaa neurologista toimintahäiriötä, sen käyttöä on vähennetty. Lisäksi toinen sen tavallisista käyttötarkoituksista on tabletti infrapunaspektroskopian kiinteiden näytteiden mittaamiseksi.

-Bromiyhdisteet ovat läsnä lääkkeissä, joita käytetään keuhkokuumeen hoitoon. Bromi- yhdisteet sisällytetään myös lääkkeisiin, joita käytetään Alzheimerin taudin hoidossa suoritettavissa kokeissa.

-Bromia käytetään vähentämään elohopeapitoisuutta voimalaitoksissa, jotka käyttävät hiiltä polttoaineena. Sitä käytetään myös tekstiiliteollisuudessa eriväristen väriaineiden luomiseen.

-Bromimetyyliä käytettiin torjunta-aineena maaperän ja asuntojen ruiskutukseen, mutta sen haitallinen vaikutus otsoniin on rajoittanut sen käyttöä.

-Halogeenilamput ovat hehkulamppuja ja pienten määrien lisääminen bromiin ja jodiin vähentää lamppujen kokoa..

jodi

-Jodi vaikuttaa kilpirauhasen toimintaan, joka on kehon aineenvaihduntaa säätelevä hormoni. Kilpirauhaset erittävät hormonit T3 ja T4, jotka vaikuttavat niiden kohde-elimiin. Esimerkiksi hormonaalinen vaikutus sydänlihakseen aiheuttaa verenpaineen ja sykkeen nousun.

-Samoin jodia käytetään tärkkelyksen läsnäolon tunnistamiseen. Hopeajodidi on reagenssi, jota käytetään valokuvien paljastamisessa.

fluor

-Joitakin fluoriyhdisteitä lisätään hammastahnoihin karieksen esiintymisen estämiseksi. Fluorijohdannaiset ovat läsnä useissa nukutusaineissa. Lääketeollisuudessa ne sisältävät fluoridia lääkkeisiin tutkiakseen mahdollisia parannuksia niiden vaikutuksiin organismiin.

-Lasin polttoon käytetään fluorivetyhappoa. Myös halonien (palonsammutuskaasujen, kuten freonin) tuotannossa. Fluoriyhdistettä käytetään alumiinin elektrolyysissä sen puhdistamiseksi.

-Eristymättömät pinnoitteet sisältävät fluoriyhdisteen. Sitä käytetään plasmanäyttöjen, litteiden näyttöjen ja mikroelektromekaanisten järjestelmien valmistukseen. Fluoria on läsnä myös joissakin keramiikassa käytetyssä savessa.

astatiini

Uskotaan, että astatiini voisi edistää jodia kilpirauhasen toiminnan säätelyssä. Myös sen radioaktiivinen isotooppi (²¹⁰At) on käytetty hiiren syöpätutkimuksissa.

viittaukset

1. Työterveyden ja -turvallisuuden tietosanakirja. Halogeenit ja niiden yhdisteet. [PDF]. Otettu:
2. empleo.gob.es
3. Kemia LibreTexts. Ryhmä 17: Halogeenien yleiset ominaisuudet. Otettu: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogeeni. Otettu: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Toukokuu 2015). Ryhmän 7 elementtien (halogeenit) atomi- ja fysikaaliset ominaisuudet. Otettu: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M.L. ja Stanley, G. G. Chemistry (2003), 8. painos. Cengage-oppiminen.
7. Elementtejä. Halogeenit. Otettu: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (24. huhtikuuta 2017). Halogeeniominaisuudet. Sciencing. Haettu osoitteesta: sciencing.com