Halogener egenskaber, strukturer og anvendelser

den halogener er ikke-metalliske elementer, som tilhører gruppen VIIA eller 17 i det periodiske system. De har elektronaffiniteter og høje elektron affiniteter, som radikalt påvirker den ioniske karakter af deres bindinger med metaller. Ordet "halogener" er af græsk oprindelse og betyder "saltdannende". 

Men hvad hedder halogener? Fluor (F), chlor (Cl), brom (Br), iod (I) og det radioaktive element og efemere astatin (At). De er så reaktive, at de reagerer indbyrdes for at danne diatomiske molekyler: F₂, cl₂, br₂, jeg₂ og at₂. Disse molekyler er karakteriseret ved at have lignende strukturelle egenskaber (lineære molekyler), selv om de med forskellige fysiske tilstande.

I billedet ovenfor er tre halogener vist. Fra venstre mod højre: klor, brom og iod. Hverken fluor eller astatin kan opbevares i glasbeholdere, da sidstnævnte ikke modstår korrosivitet. Bemærk, hvordan de halogens organoleptiske egenskaber ændres, når du kommer ned gennem din gruppe til jodelementet.

Fluor er en gas med gullige toner; klor også, men gullig-grøn; brom er en mørk rødlig væske; jod, et sort fast stof med violette overtoner; og astatinen, et mørkt og skinnende metalfast stof.

Halogener kan reagere med næsten alle elementer i det periodiske bord, selv med nogle ædle gasser (såsom xenon og krypton). Når de gør det, kan de oxidere deres udsagn atomer mere positiv oxidation, hvilket gør dem stærke oxidationsmidler.

De tillægger også specifikke egenskaber til molekyler, når de binder eller erstatter nogle af deres atomer. Disse typer af forbindelser kaldes halogenider. Faktisk er halogenider den vigtigste naturlige kilde til halogener, og mange af dem opløses i havet eller er en del af et mineral; sådan er tilfældet med fluorit (CaF₂).

Både halogener og halogenider har en bred vifte af anvendelser; fra industrielle eller teknologiske til blot at fremhæve smagen af ​​visse fødevarer, ligesom rocksaltet (natriumchlorid).

indeks

• 1 Fysiske og kemiske egenskaber
• 2 Molekylære strukturer
  • 2.1 Intermolekylære interaktioner
• 3 haluroer
• 4 anvendelser
  • 4,1 chlor
  • 4.2 Brom
  • 4.3 jod
  • 4.4 Fluor
  • 4,5 Astatus
• 5 referencer

Fysiske og kemiske egenskaber

Atomvægte

Fluorin (F) 18,99 g / mol; Chlor (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 gasformig; Cl gasformig; Br væske; Jeg solid og solid At.

farve

F, lysegulbrun; Cl, lysegrøn; Br, rødbrun; Jeg, violet og At, metallisk sort * * (antaget)

Smeltepunkter

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

Kogepunkt

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

Tæthed ved 25º C

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

Opløselighed i vand

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.

elektronegativitet

F-4,0; Cl-3.0; Br-2.8; I-2,5 og At-2,2.

Halogener har 7 elektroner i sin valensskal dermed deres store iver for at vinde en elektron. Hertil kommer, at halogener har en høj elektronegativitet på grund af deres lille atomradius og den store attraktion, der udøves af kernen på valenselektronerne.

reaktivitet

Halogener er meget reaktive, hvilket vil forklare deres toksicitet. Derudover er de oxidationsmidler.

Den faldende rækkefølge af reaktivitet er: F> Cl> Br> I> At.

Stat i naturen

På grund af dets høje reaktivitet er halogenatomer ikke fri af naturen; men de danner aggregater eller som diatomiske molekyler forbundet med kovalente bindinger.

Molekylære strukturer

Halogener eksisterer ikke i naturen som elementære atomer, men som diatomiske molekyler. Men de har alle til fælles, at de har en lineær molekylær struktur, og den eneste forskel ligger i længden af ​​deres forbindelser og i deres intermolekylære interaktioner..

De lineære molekyler X-X (X₂) er karakteriseret ved at være ustabil, fordi begge atomer stærkt tiltrækker paret elektroner mod dem. Hvorfor? Fordi deres eksterne elektroner oplever en meget høj effektiv nuklear ladning, Zef. Jo større Zef, jo mindre er afstanden mellem X-X-linket.

Når det går ned gennem gruppen, bliver Zef svagere og stabiliteten af ​​disse molekyler øges. Således er den faldende rækkefølge af reaktivitet: F₂> Cl₂> Br₂> Jeg₂. Det er imidlertid incongruøst at sammenligne astatinen med fluor, da det er ukendte isotoper stabile nok på grund af dets radioaktivitet.

Intermolekylære interaktioner

På den anden side, dens molekyler har ingen dipolmoment, bliver upolær. Denne kendsgerning er ansvarlig for dens svage intermolekylære interaktioner, hvis eneste latente kraft er dispersion eller London, som er proportional med atommassen og molekylområdet.

På denne måde er det lille molekyle af F₂ det har ikke nok masse eller elektroner til at danne et fast stof. I modsætning til jeg₂, jodmolekylet, der dog forbliver et fast stof, der afgiver lilla dampe.

Brom repræsenterer et mellemliggende eksempel mellem begge ender: Br-molekyler₂ de interagerer nok til at præsentere sig i en flydende tilstand.

Astatus sandsynligvis, som følge af sin stigende metalliske karakter, ikke præsenterer sig som At₂ men som At Atomer danner metalbindinger.

Hvad angår farverne (gul-gul-grøn-rød-lilla-sort), er den mest hensigtsmæssige forklaring baseret på molekylær orbitaltheoretikum (TOM). Energiafstanden mellem den sidste fuldmolekylære kredsløb og den næste højeste energi (anti-binding) overvindes af absorptionen af ​​en foton med stadig større bølgelængder.

halogenider

Halogener reagerer for at danne halogenider, uanset om de er uorganiske eller organiske. De mest kendte er hydrogenhalogenider: hydrogenfluorid (HF), hydrogenchlorid (HCI), hydrogenbromid (HBr) og hydrogeniodid (HI).

Alle opløst i vand genererer sure løsninger; så sur, at HF ​​kan nedbryde enhver glasbeholder. Derudover betragtes udgangsmaterialer til syntesen af ​​ekstremt stærke syrer.

Der er også de såkaldte metalhalogenider, som har kemiske formler, der afhænger af metalets valens. Halider af alkalimetaller har for eksempel formlen MX, og de indbefatter: NaCl, natriumchlorid; KBr, kaliumbromid; CsF, cæsiumfluorid; og LiI, lithiumiodid.

Halogeniderne af jordalkalimetallerne, overgangsmetaller eller metaller af blokken p har formlen MX_n, hvor n er den positive ladning af metallet. Så nogle eksempler på dem er: FeCl₃, ferrikloridid; MgBr₂, magnesiumbromid; AlF₃, aluminium trifluorid; og CuI₂, cupric iodid.

Halogener kan imidlertid også danne bindinger med carbonatomer; Derfor kan de blande sig i den komplekse verden af ​​organisk kemi og biokemi. Disse forbindelser kaldes organiske halogenider og har den generelle kemiske formel RX, hvor X er nogen af ​​halogenerne.

applikationer

chlor

I industrien

-Brom og klor anvendes i tekstilindustrien til at hvidge og behandle uld, hvilket forhindrer krympning, når det er vådt.

-Det bruges som et desinfektionsmiddel til ditritus og til rensning af drikkevand og svømmebassiner. Derudover anvendes forbindelser afledt af klor i vaskerier og papirindustrien.

-Find brug ved fremstilling af specielle batterier og chlorerede carbonhydrider. Det bruges også til forarbejdning af kød, grøntsager, fisk og frugt. Klor fungerer også som et bakteriedræbende middel.

-Det er vant til at rengøre og destanify læder og hvide cellulose. Tidligere blev nitrogentrichlorid anvendt som blegemiddel og melbalsam.

-Fosfengasen (COCl₂) anvendes i talrige industrielle synteseprocesser, såvel som ved fremstilling af militære gasser. Foszen er meget giftig og er ansvarlig for mange dødsfald i Første Verdenskrig, hvor gassen blev brugt.

-Denne gas findes også i insekticider og fumiganter.

-NaCl er et meget rigeligt salt, der bruges til at krydre mad og i bevarelsen af ​​husdyr- og fjerkrækød. Derudover bruges det til organisk rehydrering af væsker, både oralt og intravenøst.

I medicin

-De halogenatomer, der binder til stofferne, gør dem mere lipofile. Dette gør det muligt for narkotika lettere at krydse cellemembranerne, der opløses i lipiderne, der danner det.

-Klor diffunderer i neuroner i centralnervesystemet via ionkanaler fastgjort til neurotransmitter-GABA-receptorerne, hvorved der frembringes en beroligende virkning. Dette er virkningsmekanismen af ​​flere anxiolytika.

-HCI er til stede i maven, hvor det går ind for at skabe et reducerende miljø, der favoriserer forarbejdning af mad. HCl aktiverer desuden pepsin, et enzym, der initierer hydrolysen af ​​proteiner forud for intestinal absorption af proteinmaterialet..

andre

-Saltsyre (HCI) anvendes til rengøring af badeværelser, i undervisnings- og forskningslaboratorier og i mange brancher.

-PVC (polyvinylchlorid) er en vinylchloridpolymer, der anvendes i tøj, gulvfliser, elektriske kabler, slanger, rør, oppustelige strukturer og tagplader. Derudover anvendes chlor som mellemmand i fremstillingen af ​​andre plastmaterialer.

-Klor anvendes til udvinding af brom.

-Methylchlorid tjener som bedøvelse. Det anvendes også til fremstilling af visse silikone polymerer og ved udvinding af fedtstoffer, olier og harpikser.

-Chlorform (CHCI₃) er et opløsningsmiddel, der anvendes i mange laboratorier, især i laboratorierne organisk kemi og biokemi, fra undervisningen til undersøgelsesprocessen.

-Og endelig med hensyn til klor anvendes triklorethylen til affedtning af metaldele.

brom

-Brom anvendes i minedriftsprocessen af ​​guld og i boringen af ​​olie- og gasbrønde. Det bruges som en retarder for forbrænding i plast- og gasindustrien. Brom isolerer iltbrand, der får det til at lukke ned.

-Det er en mellemmand i fremstillingen af ​​hydrauliske væsker, kølemidler og affugtere og præparater til støbning af hår. Kaliumbromid anvendes til fremstilling af plader og fotopapirer.

-Kaliumbromid anvendes også som et antikonvulsiv middel, men på grund af muligheden for at salt kan forårsage neurologisk dysfunktion, er brugen blevet reduceret. Derudover er en anden af ​​dens almindelige anvendelser som en tablet til måling af faste prøver af infrarød spektroskopi.

-Bromforbindelser er til stede i medicin, der anvendes til behandling af lungebetændelse. Også bromforbindelser inkorporeres i lægemidler, der anvendes i forsøg, der udføres ved behandlingen af ​​Alzheimers sygdom.

-Brom bruges til at reducere kviksølvforurening i kraftværker, der bruger kul som brændstof. Det bruges også i tekstilindustrien til at skabe forskellige farvestoffer.

-Brommethyl blev anvendt som et pesticid til jord- og boligsprøjtning, men dets skadelige virkning på ozon har begrænset brugen heraf.

-Halogenlamper er glødelamper, og tilsætningen af ​​små mængder brom og iod tillader en reduktion i størrelsen af ​​pærerne.

iod

-Jod intervenerer i funktionen af ​​skjoldbruskkirtlen, et hormon der regulerer kroppens stofskifte. Skjoldbruskkirtlen udskiller hormonerne T3 og T4, som udøver deres virkning på deres målorganer. For eksempel forårsager den hormonelle virkning på hjertemusklen en stigning i blodtryk og puls.

-Ligeledes anvendes jod til identifikation af tilstedeværelsen af ​​stivelse. Sølvjodid er et reagens, der anvendes i åbenbaring af fotografier.

fluor

-Nogle fluorforbindelser tilsættes til tandpastaer for at forhindre forekomsten af ​​karies. Fluorderivater er til stede i flere anæstetika. I medicinalindustrien indarbejder de fluor i lægemidler for at undersøge mulige forbedringer af deres virkninger på organismen.

-Fluorsyre bruges til at brænde glas. Også i produktionen af ​​haloner (ildslukningsgasser, såsom freon). En fluorforbindelse anvendes i elektrolyse af aluminium for at opnå sin oprensning.

-Antireflekterende belægninger indeholder en fluorforbindelse. Det bruges til fremstilling af plasmaskærme, fladskærme og mikroelektromekaniske systemer. Fluor er også til stede i ler anvendt i nogle keramik.

astatin

Det antages, at astatinen kunne bidrage til jod til regulering af skjoldbruskkirtlen. Også dets radioaktive isotop (²¹⁰At) er blevet anvendt i kræftundersøgelser hos mus.

referencer

1. Encyclopedia of Health and Safety at Work. Halogener og deres forbindelser. [PDF]. Taget fra:
2. empleo.gob.es
3. Kemi LibreTexts. Gruppe 17: Generelle egenskaber for halogener. Modtaget fra: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen. Hentet fra: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Maj 2015). Atomiske og fysiske egenskaber af gruppen 7 elementer (halogenerne). Taget fra: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M. L. og Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8. udgave. Cengage Learning.
7. Elementer. Halogener. Hentet fra: elementos.org.es
8. Brun, Laurel. (24. april 2017). Halogenegenskaber. Sciencing. Hentet fra: sciencing.com