HALOGENI: LASTNOSTI, STRUKTURE IN UPORABE - KEMIJA - 2024

V halogeni niso kovinskih elementov, ki pripadajo skupini VIIA ali 17 periodnega sistema. Imajo elektronegativnosti in visoke elektronske afinitete, ki močno vplivajo na ionski značaj njihovih vezi s kovinami. Beseda "halogeni" je grškega izvora in pomeni "tvorniki soli".

Toda kaj so ti halogeni? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) ter radioaktivni in efemerni element astatin (At). So tako reaktivni, da medsebojno reagirajo, da tvorijo diatomske molekule: F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , I ₂ in At ₂ . Za te molekule je značilno, da imajo podobne strukturne lastnosti (linearne molekule), čeprav z različnimi fizičnimi stanji.

Vir: avtor W. Oelen, prek Wikimedia Commons

Na zgornji sliki so prikazani trije halogeni. Od leve proti desni: klor, brom in jod. Niti fluora niti astatina ni mogoče hraniti v steklenih posodah, saj se slednji ne upirajo njegovi korozivnosti. Upoštevajte, kako se organoleptične lastnosti halogenov spreminjajo, ko se skupina premika navzdol do elementa joda.

Fluor je plin z rumenkastimi odtenki; klor tudi, vendar zelenkasto rumen; brom je temno rdečkasta tekočina; jod, črna trdna snov z vijoličastimi toni; in astatin, temna, sijoča ​​kovinska trdna snov.

Halogeni lahko reagirajo s skoraj vsemi elementi periodične tabele, celo z nekaterimi žlahtnimi plini (na primer ksenon in kripton). Ko to storijo, lahko atome oksidirajo do najbolj pozitivnih oksidacijskih stanj in jih pretvorijo v močna oksidacijska sredstva.

Prav tako dajejo posebne lastnosti molekulam, kadar vežejo ali nadomeščajo nekatere svoje atome. Te vrste spojin imenujemo halogenidi. Pravzaprav so halogeni glavni naravni vir halogenov, in mnogi od njih so raztopljeni v morju ali so del minerala; tak primer je s fluoritom (CaF ₂ ).

Tako halogeni kot halogenidi imajo široko paleto uporabe; od industrijske ali tehnološke do preprostega poudarjanja okusa nekaterih živil, kot je kamnita sol (natrijev klorid).

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 Astate (At) 210 g / mol,

Fizično stanje

Plinasta faza; Cl plin; Tekoči br; Trdna in na trdna.

Barva

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

Tališča

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

Vrelišča

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

Gostota pri 25 ° 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 in zanimivost 6,2-6,5 g / cm ³

Topnost v vodi

Cl 0,091 mmol / cm ³ ; Br-0,21 mmol / cm ³ in I- 0,0013 mmol / cm ³ .

Ionizacijska energija

F- 1,681 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 valenčni lupini 7 elektronov, od tod njihova velika pripravljenost, da pridobijo elektron. Tudi halogeni imajo visoko elektronegativnost zaradi majhnih atomskih polmerov in velike privlačnosti, ki jo jedro izvaja na valenčne elektrone.

Reaktivnost

Halogeni so zelo reaktivni, kar bi nato razložilo njihovo strupenost. Poleg tega so oksidanti.

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

Stanje v naravi

Zaradi svoje velike reaktivnosti halogeni atomi po naravi niso prosti; raje jih najdemo v obliki agregatov ali kot diatomske molekule, povezane s kovalentnimi vezmi.

Molekularne strukture

Halogeni v naravi ne obstajajo kot elementarni atomi, ampak kot diatomske molekule. Vsem pa je skupno to, da imajo linearno molekularno strukturo, edina razlika pa je v dolžini njihovih vezi in njihovih medmolekularnih interakcijah.

Za linearne molekule XX (X ₂ ) je značilno, da so nestabilne, ker oba atoma močno privlačita par elektronov proti njima. Zakaj? Ker zunanji elektroni doživljajo zelo visok jedrski naboj, Zef. Višji kot je Zef, manjša je razdalja povezave XX.

Ko se eden premika po skupini, Zef postane šibkejši in stabilnost teh molekul se poveča. Tako je padajoči vrstni red reaktivnosti je: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂ . Vendar je primerjati astatin s fluorom, ker je zaradi njegove radioaktivnosti dovolj stabilnih izotopov.

Medmolekularne interakcije

Po drugi strani njenim molekulam manjka dipolni trenutek, ki so apolarni. To dejstvo je odgovorno za njegove šibke medmolekulske interakcije, katerih edina latentna sila je razpršena ali londonska sila, ki je sorazmerna z atomsko maso in molekularnim območjem.

Na ta način je majhna molekula F ₂ nima dovolj mase ali elektrone za oblikovanje trdne snovi. Za razliko od I ₂ je molekula joda, ki kljub temu ostane trdna snov, ki oddaja vijolične hlape.

Brom predstavlja vmesni primer med obema skrajnostma: Molekule Br ₂ delujejo dovolj, da se lahko predstavljajo v tekočem stanju.

Verjetno se astatin zaradi vse večjega kovinskega značaja ne pojavlja kot At _2, ampak kot At atomi, ki tvorijo kovinske vezi.

Kar zadeva njene barve (rumeno-zelenkasto-rumeno-rdeče-vijolično-črno), najprimernejša razlaga temelji na teoriji molekularne orbite (TOM). Energijsko razdaljo med zadnjo polno molekulsko orbito in naslednjo z največjo energijo (anti-vez) presežemo z absorpcijo fotona z naraščajočimi valovnimi dolžinami.

Halidi

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

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

Obstajajo tudi tako imenovani kovinski halogenidi, ki imajo kemične formule, ki so odvisne od valencije kovine. Na primer halogenidi alkalijskih kovin imajo formulo MX in med njimi so: NaCl, natrijev klorid; KBr, kalijev bromid; CsF, cezijev fluorid; in LiI, litijev jodid.

Halidi zemeljskih zemeljskih kovin, prehodnih kovin ali kovin p bloka imajo formulo MX _n , kjer je n pozitivni naboj kovine. Tako je nekaj primerov zanje: FeCl ₃ , železov triklorid; MgBr ₂ , magnezijev bromid; AlF ₃ , aluminijev trifluorid; in CuI ₂ , klor jodid.

Vendar lahko halogeni tvorijo tudi vezi z atomi ogljika; zato lahko vdrejo v zapleten svet organske kemije in biokemije. Te spojine imenujemo organski halogenidi in imajo splošno kemijsko formulo RX, pri čemer je X kateri koli halogen.

Prijave

Klor

V industriji

-Brom in klor se uporabljata v tekstilni industriji za beljenje in obdelavo volne, s čimer se izognemo njenemu krčenju, ko je mokro.

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

- Najde se uporaba pri proizvodnji posebnih baterij in kloriranih ogljikovodikov. Uporablja se tudi pri predelavi mesa, zelenjave, rib in sadja. Prav tako klor deluje kot baktericidno sredstvo.

- Uporablja se za čiščenje in ločevanje usnja ter za beljenje celuloze. Dušikov triklorid se je prej uporabljal kot moka in belilo.

-Posfenski plin (COCl ₂ ) se uporablja v številnih industrijskih postopkih sinteze, pa tudi pri proizvodnji vojaških plinov. Fosfen je zelo strupen in je odgovoren za številne smrti v prvi svetovni vojni, kjer so uporabljali plin.

-Ta plin najdemo tudi v insekticidih in fumigantih.

-NaCl je zelo obilna sol, ki se uporablja za sezonsko hrano in za ohranjanje živine in perutnine. Poleg tega se uporablja v telesnih rehidracijskih tekočinah, peroralno in intravensko.

V medicini

-Halogeni atomi, ki se vežejo na zdravila, jih naredijo bolj lipofilne. To omogoča, da zdravila lažje prestopajo celične membrane, raztapljajo pa se v lipidih, ki jih sestavljajo.

-Hlorin se razprši v nevrone centralnega živčnega sistema preko ionskih kanalov, povezanih z receptorji za nevrotransmiter GABA, s čimer povzroči sedativni učinek. To je mehanizem delovanja več anksiolitikov.

-HCl je prisoten v želodcu, kjer posega, tako da ustvarja reducirajoče okolje, ki daje prednost predelavi hrane. Poleg tega HCl aktivira pepsin, encim, ki začne hidrolizo beljakovin, fazo pred črevesno absorpcijo beljakovinskega materiala.

Drugi

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

-PVC (polivinilklorid) je vinilkloridni polimer, ki se uporablja v oblačilih, talnih ploščicah, električnih kablih, fleksibilnih ceveh, ceveh, napihljivih konstrukcijah in strešniku. Poleg tega se klor uporablja kot vmesni material pri proizvodnji drugih plastičnih materialov.

-Klor se uporablja pri ekstrakciji broma.

-Metil klorid opravlja anestetično funkcijo. Uporablja se tudi pri proizvodnji nekaterih silikonskih polimerov in pri pridobivanju maščob, olj in smol.

-Chloroform (CHCl ₃ ) je topilo, uporabljeno v mnogih laboratorijih, zlasti v organske kemije in biokemije laboratorijev, od poučevanja raziskave.

-I nazadnje, glede klora se trikloretilen uporablja za razmastitev kovinskih delov.

Brom

-Brom se uporablja pri pridobivanju zlata in pri vrtanju naftnih in plinskih vrtin. Uporablja se kot zaviralec gorenja v industriji plastike in plina. Brom izolira ogenj od kisika, ki povzroči, da ugasne.

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

-Kalijev bromid se uporablja tudi kot antikonvulziv, vendar zaradi možnosti, da lahko sol povzroči nevrološke disfunkcije, se njegova uporaba zmanjša. Poleg tega je ena od njegovih pogostih uporab kot čip za merjenje trdnih vzorcev iz infrardeče spektroskopije.

-Bromove spojine so prisotne v zdravilih, ki se uporabljajo za zdravljenje pljučnice. Poleg tega so bromove spojine vključene v zdravila, ki se uporabljajo v preskušanjih, ki se izvajajo za zdravljenje Alzheimerjeve bolezni.

-Brom se uporablja za zmanjšanje onesnaževanja z živim srebrom v elektrarnah, ki kot gorivo uporabljajo premog. Uporablja se tudi v tekstilni industriji za ustvarjanje različnih barvnih barv.

-Metil brom je bil uporabljen kot pesticid za zaplinjevanje tal in gospodinjstev, vendar njegov škodljivi učinek na ozon omejuje njegovo uporabo.

-Halogenske žarnice so žarilne, dodajanje majhnih količin broma in joda pa omogoča zmanjšanje velikosti žarnic.

Jod

-Jod sodeluje pri delovanju ščitnice, ki je regulativni hormon telesne presnove. Ščitnica izloča hormona T3 in T4, ki delujeta na njene ciljne organe. Na primer, hormonsko delovanje na srčno mišico povzroči zvišanje krvnega tlaka in srčnega utripa.

- Prav tako se jod uporablja za ugotavljanje prisotnosti škroba. Srebrni jodid je reagent, ki se uporablja pri razvoju fotografij.

Fluor

-Nekaj ​​fluoridnih spojin se doda zobnim pastam, da se preprečijo votline. Derivati ​​fluorida so prisotni v različnih anestetikih. V farmacevtski industriji je fluorid vključen v zdravila za proučevanje možnih izboljšav njegovih učinkov na telo.

-Fidrovodikova kislina se uporablja za jedkanje stekla. Tudi pri proizvodnji halonov (plini za gašenje požara, kot je freon). Pri elektrolizi aluminija za dosego njegovega čiščenja se uporablja fluorova spojina.

-Antirefleksni premazi vsebujejo fluorovo spojino. To se uporablja pri izdelavi plazemskih zaslonov, ravnih zaslonov in mikroelektromehanskih sistemov. Fluor je prisoten tudi v glini, ki se uporablja v nekaterih keramiki.

Astatus

Mislimo, da lahko astatin pomaga jodu pri uravnavanju delovanja ščitnice. Tudi njegov radioaktivni izotop ( ²¹⁰ At) je bil uporabljen v raziskavah raka na miših.

Reference

1. Enciklopedija varnosti in zdravja pri delu. Halogeni in njihove spojine. . Odvzet od:
2. zaposlitev.gob.es
3. Kemija LibreTexts. Skupina 17: Splošne lastnosti halogenov. Izvedeno iz: chem.libretexts.org
4. Wikipedija. (2018). Halogen Izvedeno iz: en.wikipedia.org
5. Jim Clark. (Maj 2015). Atomske in fizikalne lastnosti elementov skupine 7 (Halogeni). Vzeto iz: chemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML in Stanley, GG Chemistry (2003), 8. izd. Cengage Learning.
7. Elementi. Halogeni Izvedeno iz: elements.org.es
8. Rjava, Lovor. (24. april 2017). Značilnosti halogena. Sciaching. Pridobljeno: sciaching.com