Халогенни свойства, структури и приложения

на халогени те са неметални елементи, които принадлежат към група VIIA или 17 на периодичната таблица. Те имат електронегативност и високи електронни афинитети, които силно влияят на йонния характер на техните връзки с метали. Думата "халогени" е от гръцки произход и означава "образуване на сол". 

Но какви са халогените? Флуор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I) и радиоактивен елемент и ефемерна астатина (At). Те са толкова реактивни, че реагират помежду си, за да образуват двуатомни молекули: F₂, Cl₂, Br₂, аз₂ и At₂. Тези молекули се характеризират с подобни структурни свойства (линейни молекули), макар и с различни физични състояния.

На изображението по-горе са показани три халогена. От ляво на дясно: хлор, бром и йод. Нито флуор, нито астатин могат да се съхраняват в стъклени съдове, тъй като последните не издържат на корозивност. Забележете как се променят органолептичните свойства на халогените, докато слизате през групата си до йодния елемент.

Флуорът е газ с жълтеникави тонове; хлор също, но жълтеникаво-зелен; бром е тъмночервеникава течност; йод, черно твърдо вещество с виолетови нотки; и Астатина, тъмно и лъскаво метално твърдо вещество.

Халогените могат да реагират с почти всички елементи на периодичната таблица, дори с някои благородни газове (като ксенон и криптон). Когато го направят, те могат да окисляват атомите до техните по-позитивни окислителни състояния, превръщайки ги в мощни окислителни агенти.

Те също така придават специфични свойства на молекули, когато свързват или заменят някои от техните атоми. Тези видове съединения се наричат ​​халиди. Всъщност халогенидите са основният естествен източник на халогени и много от тях се разтварят в морето или са част от минерал; такъв е случаят с флуорит (CaF₂).

Както халогени, така и халогениди имат широка употреба; от промишлени или технологични, просто да подчертае вкуса на определени храни, както и каменната сол (натриев хлорид).

индекс

• 1 Физични и химични свойства
• 2 Молекулни структури
  • 2.1 Междумолекулни взаимодействия
• 3 Haluros
• 4 Използване
  • 4.1. Хлор
  • 4.2 Бром
  • 4.3 Йод
  • 4.4 Флуор
  • 4.5 Astatus
• 5 Препратки

Физични и химични свойства

Атомни тежести

Флуор (F) 18.99 g / mol; Хлор (С1) 35.45 g / mol; Бром (Вг) 79.90 g / mol; Йод (I) 126.9 g / mol и Astatine (At) 210 g / mol,

Физическо състояние

F газообразен; Cl газообразен; Br течност; Твърдо и твърдо.

цвят

F, бледо жълто-кафяво; Cl, бледо зелено; Br, червеникаво-кафяв; I, виолетово и At, метално черно * * (предполага се)

Точки на топене

F -219.6 ° С; С1 -101.5 ° С; Br -7.3 ° С; I 113,7 ° С и при 302 ° С.

Точки на кипене

F -118.12 ° С; С1 -34.04 ° С; Br 58,8 ° С; I 184,3 ° С и · При 337 ° С.

Плътност при 25 ° С

F-0.0017 g / cm³; С1 0.0032 g / cm³; Br - 3.102 g / cm³; I- 4.93 g / cm³ и At- 6.2-6.5 g / cm³

Разтворимост във вода

Cl - 0.091 mmol / cm³; Br - 0,21 mmol / cm³ и I-0.0013 mmol / cm³.

Йонизираща енергия

F-1681 kJ / mol; Cl-1.251 kJ / mol; Br - 1,140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol и At-890 kJ / mol.

електроотрицателност

F-4.0; Cl-3.0; Br-2.8; I- 2,5 и At- 2,2.

Халогените имат 7 електрона в тяхната валентна обвивка, откъдето идва и тяхната голяма жажда за получаване на електрон. Също така, халогените имат висока електронегативност поради малките си атомни радиуси и голямото привличане на ядрото върху валентните електрони..

реактивност

Халогените са силно реактивни, което обяснява тяхната токсичност. Освен това те са окислителни агенти.

Намаляващият ред на реактивност е: F> Cl> Br> I> At.

Държавен характер

Поради високата си реактивност халогенните атоми не са свободни по природа; но те образуват агрегати или като двуатомни молекули, свързани с ковалентни връзки.

Молекулни структури

Халогените не съществуват в природата като елементарни атоми, а като двуатомни молекули. Въпреки това, всички те имат общо, че имат линейна молекулярна структура и единствената разлика е в дължината на техните връзки и в техните междумолекулни взаимодействия..

Линейните молекули X-X (X₂) се характеризират с нестабилност, тъй като и двата атома силно привличат двойката електрони към тях. Защо? Тъй като техните външни електрони изпитват много висок ефективен ядрен заряд, Зеф. Колкото по-голям е Zef, толкова по-малко е разстоянието между X-X връзката.

Когато се спуска през групата, Зеф става по-слаб и стабилността на тези молекули се увеличава. По този начин намаляващият ред на реактивност е: F₂> Cl₂> Br₂> I₂. Въпреки това е несъвместимо сравняването на астатина с флуора, тъй като неизвестните изотопи са достатъчно стабилни поради своята радиоактивност..

Междумолекулни взаимодействия

От друга страна, техните молекули нямат диполен момент, тъй като са неполярни. Този факт е отговорен за неговите слаби междумолекулни взаимодействия, чиято единствена латентна сила е дисперсията или Лондон, която е пропорционална на атомната маса и молекулната област..

По този начин малката молекула на F₂ тя няма достатъчно маса или електрони, за да образува твърдо вещество. За разлика от I₂, йодната молекула, която обаче остава твърдо вещество, което отделя пурпурни пари.

Бромът представлява междинен пример между двата края: Br молекули₂ те взаимодействат достатъчно, за да се представят в течно състояние.

Astatus вероятно, поради нарастващия си метален характер, не се представя като At₂ но като атоми, образуващи метални връзки.

Що се отнася до цветовете му (жълто-жълто-зелено-червено-лилаво-черно), най-подходящото обяснение се основава на теорията на молекулярната орбита (TOM). Енергийното разстояние между последната пълна молекулярна орбитала и следващата най-висока енергия (анти-връзка) се преодолява от абсорбцията на фотон с все по-големи дължини на вълните..

халогениди

Халогените реагират за образуване на халогениди, независимо дали са неорганични или органични. Най-известни са водородни халогениди: водороден флуорид (HF), хлороводород (HCl), бромоводород (HBr) и водороден йодид (HI)..

Всички те се разтварят във вода и образуват кисели разтвори; така, че HF може да разруши всеки стъклен контейнер. В допълнение, изходните материали се считат за синтез на изключително силни киселини.

Има и така наречените метални халогениди, които имат химични формули, които зависят от валентността на метала. Например, халиди на алкални метали имат формулата MX, и те включват: NaCl, натриев хлорид; KBr, калиев бромид; CsF, цезиев флуорид; и LiI, литиев йодид.

Халогенидите на алкалоземните метали, преходните метали или металите на блока р, имат по формула MX_п, където n е положителният заряд на метала. Така че някои от тях са: FeCl₃, феритрихлорид; MgBr₂, магнезиев бромид; Alf₃, алуминиев трифлуорид; и CuI₂, меден йодид.

Обаче, халогените могат също да образуват връзки с въглеродни атоми; следователно те могат да се намесват в сложния свят на органичната химия и на биохимията. Тези съединения се наричат ​​органични халогениди и имат обща химична формула RX, където X е някой от халогените.

приложения

хлор

В индустрията

-Бромът и хлорът се използват в текстилната промишленост за избелване и третиране на вълна, като по този начин се предотвратява свиването при намокряне.

-Използва се като дезинфектант за дитрит и за пречистване на питейна вода и басейни. В допълнение, съединенията, получени от хлор, се използват в пералните и хартиената промишленост.

-Намери използване при производството на специални батерии и хлорирани въглеводороди. Използва се и при обработката на месо, зеленчуци, риба и плодове. Също така хлорът действа като бактерицидно средство.

-Използва се за почистване и дестанизиране на кожата и за избелване на целулоза. Преди това бе използван азотен трихлорид като кондиционер за белина и брашно.

-Газът от фосфен (COCl₂) се използва в редица промишлени синтезни процеси, както и в производството на военни газове. Фосфена е много токсичен и причинява многобройни смъртни случаи в Първата световна война, където се използва газът.

-Този газ се намира и в инсектициди и фумиганти.

-NaCl е много обилна сол, която се използва за приготвяне на храна и за съхраняване на животни и месо от домашни птици. В допълнение, тя се използва в течности за рехидратация на тялото, както перорално, така и интравенозно.

В медицината

-Халогенните атоми, които се свързват с лекарствата, ги правят по-липофилни. Това позволява на лекарствата да преминават по-лесно клетъчните мембрани, разтварящи се в липидите, които я образуват.

-Хлорът се разпространява в неврони на централната нервна система чрез йонни канали, прикрепени към невротрансмитерните ГАМК рецептори, като по този начин предизвиква седативен ефект. Това е механизмът на действие на няколко анксиолитици.

-HCl присъства в стомаха, където се намесва, създавайки редуцираща среда, която благоприятства преработката на храни. В допълнение, HCl активира пепсин, ензим, който инициира хидролизата на протеини, преди чревната абсорбция на протеиновия материал..

други

-Солна киселина (HCl) се използва за почистване на бани, в учебни и изследователски лаборатории и в много индустрии.

-PVC (поливинилхлорид) е винилхлориден полимер, който се използва в дрехи, подови плочки, електрически кабели, маркучи, тръби, надуваеми конструкции и керемиди. Освен това хлорът се използва като посредник при производството на други пластмасови материали.

-При извличането на бром се използва хлор.

-Метилхлоридът служи като анестетик. Той се използва и при производството на някои силиконови полимери и при извличането на мазнини, масла и смоли.

-Хлороформ (хлороформ)₃) е разтворител, използван в много лаборатории, особено в лабораториите по органична химия и биохимия, от преподаването до изследователския.

-И накрая, по отношение на хлора, трихлоретилен се използва за обезмасляване на металните части.

бром

-Бромът се използва в процеса на добив на злато и при пробиването на нефтени и газови кладенци. Използва се като забавител на горенето в пластмасовата и газовата промишленост. Бромът изолира кислородния огън, което го кара да се изключва.

-Той е посредник в производството на хидравлични течности, охладители и изсушители и препарати за формоване на коса. Калиев бромид се използва при производството на плочи и фотохартии.

-Калиев бромид се използва и като антиконвулсант, но поради възможността солта да предизвика неврологична дисфункция, употребата му е намалена. Освен това, друга от общите му приложения е като таблетка за измерване на твърди проби от инфрачервена спектроскопия.

-Бромните съединения присъстват в лекарства, използвани при лечението на пневмония. Също така, бромовите съединения са включени в лекарства, използвани в опити, които се извършват при лечението на болестта на Алцхаймер.

-Бромът се използва за намаляване на замърсяването с живак в електроцентрали, които използват въглища като гориво. Също така се използва в текстилната промишленост за създаване на различни оцветители.

-Бром метил се използва като пестицид за пръскане на почвата и жилищата, но вредното му въздействие върху озона ограничава употребата му..

-Халогенните лампи са с нажежаема жичка и добавянето на малки количества бром и йод позволява намаляване на размера на луковиците..

йод

-Йодът се намесва във функционирането на щитовидната жлеза, хормон, който регулира метаболизма на тялото. Щитовидната жлеза отделя хормони Т3 и Т4, които проявяват действието си върху целевите си органи. Например, хормоналното действие на сърдечния мускул води до повишаване на кръвното налягане и сърдечната честота.

-По подобен начин, йодът се използва за идентифициране на наличието на нишесте. Сребърният йодид е реагент, използван при разкриването на снимки.

флуорит

-Някои флуорни съединения се добавят към пастите за зъби, за да се предотврати появата на кариес. Флуорните производни присъстват в няколко анестетици. Във фармацевтичната индустрия те включват флуорид в лекарства, за да проучат възможни подобрения в тяхното въздействие върху организма.

-Използва се флуороводородна киселина за изгаряне на стъкло. Също така в производството на халони (газове за гасене на пожар, като фреон). Флуорно съединение се използва в електролизата на алуминия за постигане на неговото пречистване.

-Антирефлективните покрития съдържат флуорно съединение. Използва се в производството на плазмени екрани, плоски екрани и микроелектромеханични системи. Флуорът присъства и в глината, използвана в някои керамични изделия.

астатин

Смята се, че astatine може да допринесе за йод при регулиране на функционирането на щитовидната жлеза. Също така, неговият радиоактивен изотоп (²¹⁰At) е използван при ракови изследвания при мишки.

препратки

1. Енциклопедия на здравето и безопасността на работното място. Халогени и техните съединения. [PDF]. Взето от:
2. empleo.gob.es
3. Химия LibreTexts. Група 17: Общи свойства на халогените. Взето от: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Халогенни. Взето от: en.wikipedia.org
5. Джим Кларк (Май 2015 г.). Атомни и физични свойства на елементите на групата 7 (халогените). Взето от: chemguide.co.uk
6. Whitten, К. W., Davis, R.E., Peck, M.L. and Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8th ed. Cengage Learning.
7. Елементи. Халогени. Взето от: elementos.org.es
8. Браун, Лоръл. (24 април 2017 г.). Халогенни характеристики. Sciencing. Изтеглено от: sciencing.com