Свойства, структура и использование галогенов

галогены это неметаллические элементы, которые относятся к группе VIIA или 17 периодической таблицы. Они обладают электроотрицательностью и высоким электронным сродством, что сильно влияет на ионный характер их связей с металлами. Слово «галогены» имеет греческое происхождение и означает «солеобразующий».. 

Но что такое галогены? Фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I) и радиоактивный элемент и эфемерный астат (At). Они настолько реактивны, что реагируют между собой, образуя двухатомные молекулы: F₂, Cl₂, бром₂, Я₂ и в₂. Эти молекулы характеризуются наличием сходных структурных свойств (линейных молекул), хотя и с разными физическими состояниями..

На изображении выше показаны три галогена. Слева направо: хлор, бром и йод. Ни фтор, ни астат не могут храниться в стеклянных контейнерах, поскольку последние не противостоят коррозии. Обратите внимание, как изменяются органолептические свойства галогенов при переходе через группу к йодному элементу..

Фтор - газ с желтоватыми тонами; хлор тоже, но желтовато-зеленый; бром - жидкость темно-красного цвета; йод, черное твердое вещество с фиолетовыми оттенками; и астатин, темное и блестящее металлическое твердое вещество.

Галогены способны реагировать практически со всеми элементами периодической таблицы, даже с некоторыми благородными газами (такими как ксенон и криптон). Когда они это делают, они могут окислять атомы до их более положительных степеней окисления, превращая их в мощные окислители.

Они также придают особые свойства молекулам, когда они связывают или заменяют некоторые из своих атомов. Эти типы соединений называются галогенидами. Фактически, галогениды являются основным естественным источником галогенов, и многие из них растворяются в море или являются частью минерала; так обстоит дело с флюоритом (CaF₂).

Как галогены, так и галогениды имеют широкий спектр применения; от промышленного или технологического, чтобы просто подчеркнуть вкус определенных продуктов, как это делает каменная соль (хлорид натрия).

индекс

• 1 Физико-химические свойства
• 2 Молекулярные структуры
  • 2.1 Межмолекулярные взаимодействия
• 3 Haluros
• 4 использования
  • 4.1 Хлор
  • 4.2 Бром
  • 4.3 Йод
  • 4.4 Фтор
  • 4.5 Астатус
• 5 ссылок

Физико-химические свойства

Атомные веса

Фтор (F) 18,99 г / моль; Хлор (Cl) 35,45 г / моль; Бром (Br) 79,90 г / моль; Йод (I) 126,9 г / моль и Астатин (At) 210 г / моль,

Физическое состояние

F газообразный; Cl газообразный; Br жидкость; Я твердый и твердый.

цвет

F, бледно-желто-коричневый; Cl, бледно-зеленый; Br, красновато-коричневый; Я, фиолетовый и At, черный металлик * * (предполагается)

Точки плавления

F-219,6 ° С; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° С; Я 113,7ºС и при 302ºС.

Точки кипения

F-118,12 ° С; Cl -34,04 C; Br 58,8 ° С; У меня 184,3ºС и? При 337ºС.

Плотность при 25º С

F- 0,0017 г / см³; Cl 0,0032 г / см³; Br 3,102 г / см³; I - 4,93 г / см³ и Ат-6,2-6,5 г / см³

Растворимость в воде

Cl - 0,091 ммоль / см³; Br- 0,21 ммоль / см³ и I - 0,0013 ммоль / см³.

Энергия ионизации

F - 1681 кДж / моль; Cl 1,251 кДж / моль; Br 1140 кДж / моль; I-1008 кДж / моль и At-890 кДж / моль.

электроотрицательность

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

Галогены имеют 7 электронов в своей валентной оболочке, следовательно, они стремятся получить электрон. Кроме того, галогены имеют высокую электроотрицательность из-за их малых атомных радиусов и большого притяжения, оказываемого ядром на валентные электроны..

реактивность

Галогены очень реактивны, что объясняет их токсичность. Кроме того, они являются окислителями.

Порядок снижения реакционной способности: F> Cl> Br> I> At.

Состояние в природе

Из-за его высокой реакционной способности атомы галогена не свободны в природе; но они образуют агрегаты или в виде двухатомных молекул, связанных ковалентными связями.

Молекулярные структуры

Галогены не существуют в природе как элементарные атомы, но как двухатомные молекулы. Тем не менее, все они имеют общее, что они имеют линейную молекулярную структуру, и единственное различие заключается в длине их связей и в их межмолекулярных взаимодействиях..

Линейные молекулы X-X (X₂) характеризуются нестабильностью, поскольку оба атома сильно притягивают к ним пару электронов. Почему? Поскольку их внешние электроны испытывают очень высокий эффективный заряд ядра, Zef. Чем больше Zef, тем меньше расстояние X-X звена.

По мере того как он спускается через группу, Zef становится слабее, и стабильность этих молекул увеличивается. Таким образом, убывающий порядок реакционной способности: F₂> Cl₂> Br₂> Я₂. Однако неуместно сравнивать астатин с фтором, поскольку неизвестно, насколько изотопы достаточно стабильны из-за его радиоактивности..

Межмолекулярные взаимодействия

С другой стороны, их молекулам недостает дипольного момента, будучи неполярным. Этот факт ответственен за его слабые межмолекулярные взаимодействия, единственной скрытой силой которых является дисперсия или лондонская зависимость, пропорциональная массе атома и молекулярной площади..

Таким образом, малая молекула F₂ у него недостаточно массы или электронов для образования твердого тела. В отличие от меня₂, молекула йода, которая, однако, остается твердым веществом, выделяющим пурпурные пары.

Бром представляет собой промежуточный пример между обоими концами: молекулы Br₂ они взаимодействуют достаточно, чтобы представить себя в жидком состоянии.

Астатус, вероятно, из-за его возрастающего металлического характера, не представляет себя как₂ но, как атомы, образующие металлические связи.

Что касается его цветов (желтый-желтый-зеленый-красный-фиолетовый-черный), наиболее подходящее объяснение основано на теории молекулярной орбиты (TOM). Энергетическое расстояние между последней полной молекулярной орбиталью и следующей по величине энергией (антисвязью) преодолевается поглощением фотона с все более большими длинами волн.

галогениды

Галогены реагируют с образованием галогенидов, неорганических или органических. Наиболее известны галогеноводороды: фтористый водород (HF), хлористый водород (HCl), бромистый водород (HBr) и йодистый водород (HI)..

Все они, растворенные в воде, образуют кислые растворы; настолько кислотный, что HF может разрушить любую стеклянную тару. Кроме того, исходные материалы рассматриваются для синтеза чрезвычайно сильных кислот.

Есть также так называемые галогениды металлов, которые имеют химические формулы, которые зависят от валентности металла. Например, галогениды щелочных металлов имеют формулу MX, и они включают: NaCl, хлорид натрия; KBr, бромид калия; CsF, фторид цезия; и LiI, йодистый литий.

Галогениды щелочноземельных металлов, переходных металлов или металлов блока р, имеют по формуле MX_N, где n - положительный заряд металла. Итак, некоторые примеры из них: FeCl₃, трихлорид железа; MgBr₂, бромид магния; AlF₃, трифторид алюминия; и CuI₂, йодид меди.

Однако галогены также могут образовывать связи с атомами углерода; поэтому они могут вмешиваться в сложный мир органической химии и биохимии. Эти соединения называются органическими галогенидами и имеют общую химическую формулу RX, где X представляет собой любой из галогенов.

приложений

хлор

В промышленности

-Бром и хлор используются в текстильной промышленности для отбеливания и обработки шерсти, предотвращая усадку во влажном состоянии..

-Он используется в качестве дезинфицирующего средства при дитрите и для очистки питьевой воды и бассейнов. Кроме того, соединения, полученные из хлора, используются в прачечных и бумажной промышленности..

-Находят применение при изготовлении специальных аккумуляторов и хлорированных углеводородов. Он также используется при переработке мяса, овощей, рыбы и фруктов. Кроме того, хлор действует как бактерицидный агент.

-Используется для очистки и придания коже упругости, а также для отбеливания целлюлозы. Ранее трихлорид азота использовался в качестве отбеливателя и кондиционера муки.

-Фосфен газ (COCl₂) используется в многочисленных процессах промышленного синтеза, а также при производстве военных газов. Фосфен очень токсичен и является причиной многочисленных смертей в Первой мировой войне, где использовался газ..

-Этот газ также содержится в инсектицидах и фумигантах.

-NaCl - очень распространенная соль, которая используется для приправы пищи и для консервации мяса скота и птицы. Кроме того, он используется в жидкостях для регидратации организма как перорально, так и внутривенно..

В медицине

-Атомы галогена, которые связываются с наркотиками, делают их более липофильными. Это позволяет лекарствам легче проходить через клеточные мембраны, растворяясь в образующих его липидах..

-Хлор диффундирует в нейроны центральной нервной системы через ионные каналы, прикрепленные к рецепторам ГАМК нейротрансмиттера, тем самым вызывая седативный эффект. Это механизм действия нескольких анксиолитиков.

-HCl присутствует в желудке, где он вмешивается, создавая восстановительную среду, которая способствует обработке пищи. Кроме того, HCl активирует пепсин, фермент, который инициирует гидролиз белков перед кишечной абсорбцией белкового материала..

другие

-Соляная кислота (HCl) используется для очистки ванных комнат, в учебных и исследовательских лабораториях и во многих отраслях промышленности..

-ПВХ (поливинилхлорид) - это полимер винилхлорида, который используется в одежде, напольной плитке, электрических кабелях, шлангах, трубах, надувных конструкциях и черепице. Кроме того, хлор используется в качестве посредника при производстве других пластмассовых материалов..

-Хлор используется для извлечения брома.

-Метилхлорид служит анестетиком. Он также используется при производстве определенных силиконовых полимеров и при добыче жиров, масел и смол..

-Хлороформ (CHCl₃) является растворителем, используемым во многих лабораториях, особенно в лабораториях органической химии и биохимии, от учебных до исследовательских.

-И, наконец, что касается хлора, трихлорэтилен используется для обезжиривания металлических деталей..

бром

-Бром используется в процессе добычи золота и при бурении нефтяных и газовых скважин. Он используется в качестве замедлителя горения в пластмассовой и газовой промышленности. Бром изолирует кислородный огонь, вызывая его отключение.

-Он является посредником в производстве гидравлических жидкостей, охлаждающих жидкостей и осушителей и препаратов для формования волос. Бромид калия используется при изготовлении пластин и фотобумаги.

-Бромид калия также используется в качестве противосудорожного средства, но из-за возможности того, что соль может вызвать неврологическую дисфункцию, его использование было сокращено. Кроме того, еще одним распространенным видом использования является таблетка для измерения твердых образцов инфракрасной спектроскопии..

-Соединения брома присутствуют в лекарствах, используемых при лечении пневмонии. Кроме того, соединения брома включены в лекарства, используемые в испытаниях, которые выполняются при лечении болезни Альцгеймера..

-Бром используется для уменьшения загрязнения ртутью на электростанциях, которые используют уголь в качестве топлива. Он также используется в текстильной промышленности для создания красителей разного цвета..

-Бромистый метил использовался в качестве пестицида для опрыскивания почвы и жилых помещений, но его вредное воздействие на озон ограничило его использование.

-Галогенные лампы накаливания и добавление небольших количеств брома и йода позволяет уменьшить размер ламп.

йод

-Йод вмешивается в функционирование щитовидной железы, гормона, который регулирует обмен веществ в организме. Щитовидная железа выделяет гормоны T3 и T4, которые оказывают свое воздействие на органы-мишени. Например, гормональное воздействие на сердечную мышцу вызывает повышение артериального давления и частоты сердечных сокращений..

-Аналогично, йод используется в идентификации присутствия крахмала. Йодид серебра - это реагент, используемый при раскрытии фотографий.

плавиковый шпат

-Некоторые соединения фтора добавляются в зубные пасты, чтобы предотвратить возникновение кариеса. Производные фтора присутствуют в нескольких анестетиках. В фармацевтической промышленности они включают фтор в лекарственные средства для изучения возможных улучшений их воздействия на организм..

-Плавиковая кислота используется для сжигания стекла. Также в производстве галонов (огнетушащих газов, таких как фреон). Соединение фтора используется в электролизе алюминия для достижения его очистки.

-Антиотражающие покрытия содержат соединение фтора. Используется при изготовлении плазменных экранов, плоских экранов и микроэлектромеханических систем. Фтор также присутствует в глине, используемой в некоторых керамиках.

астатин

Считается, что астат может способствовать йоду в регуляции функционирования щитовидной железы. Кроме того, его радиоактивный изотоп (²¹⁰В) был использован в исследованиях рака на мышах.

ссылки

1. Энциклопедия здоровья и безопасности на работе. Галогены и их соединения. [PDF]. Взято из:
2. empleo.gob.es
3. Химия LibreTexts. Группа 17: Общие свойства галогенов. Взято с сайта chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Галогенные. Взято из: en.wikipedia.org
5. Джим Кларк (Май 2015 г.) Атомные и физические свойства элементов группы 7 (галогены). Взято из: chemguide.co.uk
6. Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck, M.L. and Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8-е изд. Cengage Learning.
7. Элементы. Галогены. Взято с: elementos.org.es
8. Браун, Лорел. (24 апреля 2017 г.) Галогенные характеристики. Sciencing. Получено от: sciencing.com