Halogene in die periodieke tabel is aan die linkerkant van die edelgasse geleë. Hierdie vyf giftige nie-metaalelemente is in groep 7 van die periodieke tabel. Dit sluit fluoor, chloor, broom, jodium en astatien in. Alhoewel astatien radioaktief is en net kortstondige isotope het, gedra dit soos jodium en word dikwels as 'n halogeen geklassifiseer. Omdat die halogeenelemente sewe valenselektrone het, benodig hulle net een ekstra elektron om 'n volle oktet te vorm. Hierdie eienskap maak hulle meer reaktief as ander groepe nie-metale.
Algemene kenmerke
Halogene vorm diatomiese molekules (van die tipe X2, waar X 'n halogeenatoom aandui) - 'n stabiele vorm van die bestaan van halogene in die vorm van vrye elemente. Die bindings van hierdie diatomiese molekules is nie-polêr, kovalent en enkel. Die chemiese eienskappe van halogene laat hulle maklik met die meeste elemente kombineer, sodat hulle nooit ongekombineerd in die natuur voorkom nie. Fluoor is die aktiefste halogeen en astatien die minste.
Alle halogene vorm groep I-soute met soortgelykeeiendomme. In hierdie verbindings is halogene teenwoordig as haliedanione met 'n lading van -1 (byvoorbeeld Cl-, Br-). Die einde -id dui die teenwoordigheid van halied anione aan; bv. Cl- word "chloried" genoem.
Daarbenewens laat die chemiese eienskappe van halogene hulle as oksideermiddels optree – om metale te oksideer. Die meeste chemiese reaksies wat halogene insluit, is redoksreaksies in waterige oplossing. Halogene vorm enkelbindings met koolstof of stikstof in organiese verbindings waar hul oksidasietoestand (CO) -1 is. Wanneer 'n halogeenatoom vervang word deur 'n kovalent gebonde waterstofatoom in 'n organiese verbinding, kan die voorvoegsel halo- in 'n algemene sin gebruik word, of die voorvoegsels fluoro-, chloor-, broom-, jodium- vir spesifieke halogene. Halogeenelemente kan gekruisgebind word om diatomiese molekules met polêre kovalente enkelbindings te vorm.
Chloor (Cl2) was die eerste halogeen wat in 1774 ontdek is, gevolg deur jodium (I2), broom (Br) 2), fluoor (F2) en astatine (At, laas ontdek, in 1940). Die naam "halogeen" kom van die Griekse wortels hal- ("sout") en -gen ("om te vorm"). Saam beteken hierdie woorde "soutvormend", wat die feit beklemtoon dat halogene met metale reageer om soute te vorm. Haliet is die naam van rotssout, 'n natuurlike mineraal wat uit natriumchloried (NaCl) bestaan. En laastens word halogene in die alledaagse lewe gebruik - fluoried word in tandepasta gevind, chloor ontsmet drinkwater, en jodium bevorder die produksie van hormone.skildklier.
Chemiese elemente
Fluoor is 'n element met atoomgetal 9, aangedui deur die simbool F. Elementêre fluoor is vir die eerste keer in 1886 ontdek deur dit uit fluoorsuur te isoleer. In sy vrye toestand bestaan fluoor as 'n diatomiese molekule (F2) en is die volopste halogeen in die aardkors. Fluoor is die mees elektronegatiewe element op die periodieke tabel. By kamertemperatuur is dit 'n liggeel gas. Fluoor het ook 'n relatief klein atoomradius. Die CO is -1, behalwe vir die elementêre diatomiese toestand, waarin sy oksidasietoestand nul is. Fluoor is uiters reaktief en reageer direk met alle elemente behalwe helium (He), neon (Ne), en argon (Ar). In H2O-oplossing is fluoresuur (HF) 'n swak suur. Alhoewel fluoor sterk elektronegatief is, bepaal sy elektronegatiwiteit nie suurheid nie; HF is 'n swak suur as gevolg van die feit dat die fluorioon basies is (pH> 7). Daarbenewens produseer fluoor baie kragtige oksideerders. Fluoor kan byvoorbeeld met die inerte gas xenon reageer om 'n sterk oksideermiddel xenondifluoried te vorm (XeF2). Fluoor het baie gebruike.
Chloor is 'n element met atoomgetal 17 en chemiese simbool Cl. In 1774 ontdek deur dit van soutsuur te isoleer. In sy elementêre toestand vorm dit 'n diatomiese molekule Cl2. Chloor het verskeie CO's: -1, +1, 3, 5 en7. By kamertemperatuur is dit 'n ligte groen gas. Aangesien die binding wat tussen twee chlooratome gevorm word, swak is, het die Cl2 molekule 'n baie hoë vermoë om in verbindings in te gaan. Chloor reageer met metale om soute te vorm wat chloriede genoem word. Chloorione is die algemeenste ione wat in seewater voorkom. Chloor het ook twee isotope: 35Cl en 37Cl. Natriumchloried is die algemeenste van alle chloriede.
Broom is 'n chemiese element met atoomgetal 35 en simbool Br. Dit is die eerste keer in 1826 ontdek. In sy elementêre vorm is broom 'n diatomiese molekule Br2. By kamertemperatuur is dit 'n rooibruin vloeistof. Die CO is -1, +1, 3, 4 en 5. Broom is meer aktief as jodium, maar minder aktief as chloor. Daarbenewens het broom twee isotope: 79Br en 81Br. Broom kom voor as bromiedsoute wat in seewater opgelos word. In onlangse jare het die produksie van bromied in die wêreld aansienlik toegeneem vanweë die beskikbaarheid en lang lewe daarvan. Soos ander halogene, is broom 'n oksideermiddel en is hoogs giftig.
Jodium is 'n chemiese element met atoomgetal 53 en simbool I. Jodium het oksidasietoestande: -1, +1, +5 en +7. Bestaan as 'n diatomiese molekule, I2. By kamertemperatuur is dit 'n pers vaste stof. Jodium het een stabiele isotoop, 127I. Eerste ontdek in 1811met seewier en swaelsuur. Tans kan jodiumione in seewater geïsoleer word. Alhoewel jodium nie baie oplosbaar in water is nie, kan die oplosbaarheid daarvan verhoog word deur afsonderlike jodiede te gebruik. Jodium speel 'n belangrike rol in die liggaam en neem deel aan die produksie van tiroïedhormone.
Astatine is 'n radioaktiewe element met atoomgetal 85 en simbool At. Sy moontlike oksidasietoestande is -1, +1, 3, 5 en 7. Die enigste halogeen wat nie 'n diatomiese molekule is nie. Onder normale toestande is dit 'n swart metaal vaste stof. Astatine is 'n baie skaars element, so min is daaroor bekend. Daarbenewens het astatien 'n baie kort halfleeftyd, nie langer as 'n paar uur nie. Ontvang in 1940 as gevolg van sintese. Daar word geglo dat astatien soortgelyk is aan jodium. Beskik oor metaaleienskappe.
Die tabel hieronder toon die struktuur van halogeenatome, die struktuur van die buitenste laag elektrone.
| Halogen | Elektronkonfigurasie |
| Fluoor | 1s2 2s2 2p5 |
| Chloor | 3s2 3p5 |
| Broom | 3d10 4s2 4p5 |
| Jodium | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatine | 4f14 5d106s2 6p5 |
Soortgelyke struktuur van die buitenste laag elektrone bepaal dat die fisiese en chemiese eienskappe van halogene soortgelyk is. Wanneer hierdie elemente vergelyk word, word verskille egter ook waargeneem.
Periodiese eienskappe in die halogeengroep
Fisiese eienskappe van eenvoudige stowwe halogene verander met toenemende elementgetal. Vir beter begrip en groter duidelikheid bied ons jou verskeie tabelle aan.
Die smelt- en kookpunte van die groep neem toe soos die grootte van die molekule toeneem (F <Cl
Tabel 1. Halogene. Fisiese eienskappe: smelt- en kookpunte
| Halogen | Smelting T (˚C) | Kookpunt (˚C) |
| Fluoor | -220 | -188 |
| Chloor | -101 | -35 |
| Broom | -7.2 | 58.8 |
| Jodium | 114 | 184 |
| Astatine | 302 | 337 |
Atoomradius neem toe
Die grootte van die kern neem toe (F < Cl < Br < I < At), soos die aantal protone en neutrone toeneem. Daarbenewens word meer en meer energievlakke met elke periode bygevoeg. Dit lei tot 'n groter orbitaal, en dus 'n toename in die radius van die atoom.
Tabel 2. Halogene. Fisiese eienskappe: atoomradiusse
| Halogen | Kovalente radius (nm) | Ioniese (X-) radius (nm) |
| Fluoor | 71 | 133 |
| Chloor | 99 | 181 |
| Broom | 114 | 196 |
| Jodium | 133 | 220 |
| Astatine | 150 |
Ionisasie-energie neem af
As die buitenste valenselektrone nie naby die kern is nie, sal dit nie veel energie neem om hulle daaruit te verwyder nie. Die energie wat benodig word om die buitenste elektron uit te druk is dus nie so hoog aan die onderkant van die elementgroep nie, aangesien daar meer energievlakke is. Daarbenewens veroorsaak die hoë ionisasie-energie dat die element nie-metaal eienskappe vertoon. Jodium en astatien vertoon metaal eienskappe omdat die ionisasie energie verminder word (By < I < Br < Cl < F).
Tabel 3. Halogene. Fisiese eienskappe: ionisasie-energie
| Halogen | Ionisasie-energie (kJ/mol) |
| fluorine | 1681 |
| chloor | 1251 |
| broom | 1140 |
| jodium | 1008 |
| astatine | 890±40 |
Elektronegatiwiteit neem af
Die aantal valenselektrone in 'n atoom neem toe met toenemende energievlakke op progressief laer vlakke. Die elektrone is progressief verder weg van die kern; Die kern en elektrone word dus nie albei na mekaar aangetrek nie. 'n Toename in afskerming word waargeneem. Daarom neem Elektronegatiwiteit af met toenemende tydperk (Op < I < Br < Cl < F).
Tabel 4. Halogene. Fisiese eienskappe: elektronegatiwiteit
| Halogen | Elektronegatiwiteit |
| fluorine | 4.0 |
| chloor | 3.0 |
| broom | 2.8 |
| jodium | 2.5 |
| astatine | 2.2 |
Elektronaffiniteit neem af
Soos die grootte van 'n atoom met periode toeneem, is elektronaffiniteit geneig om af te neem (B < I < Br < F < Cl). 'n Uitsondering is fluoor, waarvan die affiniteit minder is as dié van chloor. Dit kan verklaar word deur die kleiner grootte van fluoor in vergelyking met chloor.
Tabel 5. Elektronaffiniteit van halogene
| Halogen | Elektronaffiniteit (kJ/mol) |
| fluorine | -328.0 |
| chloor | -349.0 |
| broom | -324.6 |
| jodium | -295.2 |
| astatine | -270.1 |
Reaktiwiteit van elemente neem af
Die reaktiwiteit van halogene neem af met toenemende tydperk (By <I
Anorganiese chemie. Waterstof + halogene
'n Halied word gevorm wanneer 'n halogeen met 'n ander, minder elektronegatiewe element reageer om 'n binêre verbinding te vorm. Waterstof reageer met halogene om HX-haliede te vorm:
- waterstoffluoried HF;
- waterstofchloried HCl;
- waterstofbromied HBr;
- hidrojodium HI.
Waterstofhaliede los maklik in water op om hidrohaliese (waterstoffluoride, soutsuur, hidrobromide, hidrojodium) sure te vorm. Die eienskappe van hierdie sure word hieronder gegee.
Sure word gevorm deur die volgende reaksie: HX (aq) + H2O (l) → Х- (aq) + H 3O+ (aq).
Alle waterstofhaliede vorm sterk sure behalwe HF.
Die suurheid van hidrohaliensure neem toe: HF <HCl <HBr <HI.
Hidrofluoric suur kan glas en sommige anorganiese fluoriede vir 'n lang tyd graveer.
Dit lyk dalk teen-intuïtief dat HF die swakste hidrohaliensuur is, aangesien fluoor die hoogsteelektronegatiwiteit. Die H-F-binding is egter baie sterk, wat 'n baie swak suur tot gevolg het. 'n Sterk binding word bepaal deur 'n kort bindingslengte en 'n hoë dissosiasie-energie. Van al die waterstofhaliede het HF die kortste bindingslengte en die grootste bindingsdissosiasie-energie.
Halogen-oksosure
Halogeen-oksosure is sure met waterstof-, suurstof- en halogeenatome. Hul suurheid kan met behulp van struktuurontleding bepaal word. Halogeen-oksosure word hieronder gelys:
- Hipochloorsuur HOCl.
- Chloorsuur HClO2.
- Chloorsuur HClO3.
- Perchloorsuur HClO4.
- Hipochloorsuur HOBr.
- Broomsuur HBrO3.
- Broomsuur HBrO4.
- Hiiodic acid HOI.
- Jodonsuur HIO3.
- Methajodic acid HIO4, H5IO6.
In elk van hierdie sure is 'n proton aan 'n suurstofatoom gebind, dus is dit nutteloos om protonbindingslengtes te vergelyk. Elektronegatiwiteit speel hier 'n dominante rol. Suuraktiwiteit neem toe met die aantal suurstofatome wat aan die sentrale atoom gebind is.
Voorkoms en toestand van materie
Die belangrikste fisiese eienskappe van halogene kan in die volgende tabel opgesom word.
| Toestand van materie (by kamertemperatuur) | Halogen | Voorkoms |
| hard | jodium | pers |
| astatine | swart | |
| vloeistof | broom | rooi-bruin |
| gasvormig | fluorine | bleekbruin |
| chloor | bleekgroen |
Voorkoms verduideliking
Die kleur van halogene is die resultaat van die absorpsie van sigbare lig deur molekules, wat die opwekking van elektrone veroorsaak. Fluoor absorbeer violetlig en lyk dus liggeel. Jodium, aan die ander kant, absorbeer geel lig en lyk pers (geel en pers is komplementêre kleure). Die kleur van halogene word donkerder soos die tydperk toeneem.
In geslote houers is vloeibare broom en vaste jodium in ewewig met hul dampe, wat as 'n gekleurde gas waargeneem kan word.
Alhoewel die kleur van astatien onbekend is, word aanvaar dat dit donkerder as jodium (d.i. swart) moet wees in ooreenstemming met die waargenome patroon.
Nou, as jy gevra word: "Kenmerk die fisiese eienskappe van halogene", sal jy iets hê om te sê.
Die oksidasietoestand van halogene in verbindings
Oksidasietoestand word dikwels gebruik in plaas van "halogeenvalensie". As 'n reël is die oksidasietoestand -1. Maar as 'n halogeen aan suurstof of 'n ander halogeen gebind is, kan dit ander toestande aanneem:CO suurstof -2 het prioriteit. In die geval van twee verskillende halogeenatome wat aan mekaar gebind is, kry die meer elektronegatiewe atoom die oorhand en neem CO -1.
Byvoorbeeld, in jodiumchloried (ICl) het chloor CO -1, en jodium +1. Chloor is meer elektronegatief as jodium, so die CO is -1.
In broomsuur (HBrO4) het suurstof CO -8 (-2 x 4 atome=-8). Waterstof het 'n algehele oksidasietoestand van +1. Die byvoeging van hierdie waardes gee CO -7. Aangesien die finale CO van die verbinding nul moet wees, is die CO van broom +7.
Die derde uitsondering op die reël is die oksidasietoestand van halogeen in elementêre vorm (X2), waar die CO nul is.
| Halogen | CO in verbindings |
| fluorine | -1 |
| chloor | -1, +1, +3, +5, +7 |
| broom | -1, +1, +3, +4, +5 |
| jodium | -1, +1, +5, +7 |
| astatine | -1, +1, +3, +5, +7 |
Hoekom is die SD van fluoor altyd -1?
Elektronegatiwiteit neem toe met tydperk. Fluoor het dus die hoogste elektronegatiwiteit van al die elemente, soos blyk uit sy posisie in die periodieke tabel. Sy elektroniese konfigurasie is 1s2 2s2 2p5. As fluoor nog een elektron bykry, is die buitenste p-orbitale heeltemal gevul en vorm 'n volle oktet. Omdat fluoor hethoë elektronegatiwiteit, kan dit maklik 'n elektron van 'n naburige atoom neem. Fluoor is in hierdie geval iso-elektronies tot die inerte gas (met agt valenselektrone), al sy buitenste orbitale is gevul. In hierdie toestand is fluoor baie meer stabiel.
Produksie en gebruik van halogene
In die natuur is halogene in die toestand van anione, dus word vrye halogene verkry deur oksidasie deur elektrolise of met behulp van oksideermiddels. Byvoorbeeld, chloor word geproduseer deur die hidrolise van 'n soutoplossing. Die gebruik van halogene en hul verbindings is uiteenlopend.
- Fluoor. Alhoewel fluoor hoogs reaktief is, word dit in baie industriële toepassings gebruik. Dit is byvoorbeeld 'n sleutelkomponent van politetrafluoroethyleen (Teflon) en 'n paar ander fluoropolimere. Chloorfluorkoolstowwe is organiese chemikalieë wat voorheen as koelmiddels en dryfmiddels in aërosols gebruik is. Die gebruik daarvan is gestaak weens hul moontlike impak op die omgewing. Hulle is vervang deur chloorfluorkoolstowwe. Fluoried word by tandepasta (SnF2) en drinkwater (NaF) gevoeg om tandbederf te voorkom. Hierdie halogeen word gevind in die klei wat gebruik word om sekere soorte keramiek (LiF) te maak, wat in kernkrag gebruik word (UF6), om die antibiotika fluorokinolon, aluminium (Na) te vervaardig 3 AlF6), vir hoëspanning-isolasie (SF6).
- Chloor het ook 'n verskeidenheid gebruike gevind. Dit word gebruik om drinkwater en swembaddens te ontsmet. Natriumhipochloriet (NaClO)is die hoofkomponent van bleikmiddels. Soutsuur word wyd gebruik in die industrie en laboratoriums. Chloor is teenwoordig in polivinielchloried (PVC) en ander polimere wat gebruik word om drade, pype en elektronika te isoleer. Daarbenewens het chloor bewys dat dit nuttig is in die farmaseutiese industrie. Medisyne wat chloor bevat, word gebruik om infeksies, allergieë en diabetes te behandel. Die neutrale vorm van hidrochloried is 'n komponent van baie middels. Chloor word ook gebruik om hospita altoerusting te steriliseer en te ontsmet. In die landbou is chloor 'n bestanddeel in baie kommersiële plaagdoders: DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane) is as 'n landbou-insekdoder gebruik, maar die gebruik daarvan is gestaak.
- Broom, as gevolg van die onbrandbaarheid daarvan, word gebruik om verbranding te onderdruk. Dit word ook gevind in metielbromied, 'n plaagdoder wat gebruik word om gewasse te bewaar en bakterieë te onderdruk. Die oormatige gebruik van metielbromied is egter uitgefaseer weens die effek daarvan op die osoonlaag. Broom word gebruik in die vervaardiging van petrol, fotografiese film, brandblussers, medisyne vir die behandeling van longontsteking en Alzheimer se siekte.
- Jodium speel 'n belangrike rol in die behoorlike funksionering van die tiroïedklier. As die liggaam nie genoeg jodium inkry nie, vergroot die skildklier. Om goiter te voorkom, word hierdie halogeen by tafelsout gevoeg. Jodium word ook as 'n antiseptiese middel gebruik. Jodium word gevind in oplossings wat gebruik word virskoonmaak van oop wonde, sowel as in ontsmettingsmiddels. Daarbenewens is silwerjodied noodsaaklik in fotografie.
- Astatine is 'n radioaktiewe en seldsame aard-halogeen, so dit word nog nêrens gebruik nie. Daar word egter geglo dat hierdie element jodium kan help in die regulering van tiroïedhormone.
