Halogének tulajdonságai, szerkezete és felhasználása

az halogének azok a nem fém elemek, amelyek a periódusos rendszer VIIA vagy 17 csoportjába tartoznak. Elektronegativitásokkal és magas elektronikus affinitással rendelkeznek, amelyek nagymértékben befolyásolják a fémekkel való kötésük ionos jellegét. A „halogének” szó görög eredetű és „sóképződést” jelent.. 

De mi a halogén? Fluor (F), klór (Cl), bróm (Br), jód (I) és a radioaktív elem és az efemer astatin (At). Olyan reaktívak, hogy egymás között reagálnak diatóma molekulák kialakítására: F₂, Cl₂, Br₂, én₂ és At₂. Ezeket a molekulákat hasonló szerkezeti tulajdonságokkal (lineáris molekulák) jellemzik, bár különböző fizikai állapotokkal rendelkeznek.

A fenti képen három halogén látható. Balról jobbra: klór, bróm és jód. Sem fluor, sem az astatin nem tárolható üvegedényekben, mivel az utóbbi nem ellenáll a maró hatásnak. Figyeljük meg, hogyan változnak a halogének organoleptikus tulajdonságai, amikor a csoporton keresztül a jódelemhez megy.

A fluor egy sárgás árnyalatú gáz; klór is, de sárgás-zöld; a bróm sötét vöröses folyadék; jód, egy fekete szilárd anyag lila felhangokkal; és az astatin, egy sötét és fényes fémes szilárd anyag.

A halogének képesek reagálni a periódusos rendszer szinte minden elemével, még néhány nemesgázzal is (mint például a xenon és a kripton). Ha igen, akkor oxidálhatják az atomokat pozitívabb oxidációs állapotukba, és erős oxidálószerré válnak.

Ezenkívül specifikus tulajdonságokat adnak a molekuláknak, amikor egyes atomjaikat kötik vagy cserélik. Az ilyen típusú vegyületeket halogenideknek nevezik. Valójában a halogenidek a halogének fő természetes forrásai, és sokan a tengerben oldódnak, vagy ásványi anyagok részei; ilyen a fluorit (CaF)₂).

Mind a halogének, mind a halogenidek széles körben használhatók; ipari vagy technológiai szempontból, hogy egyszerűen kiemelje bizonyos élelmiszerek ízét, mint a só (nátrium-klorid).

index

• 1 Fizikai és kémiai tulajdonságok
• 2 Molekuláris szerkezetek
  • 2.1 Intermolekuláris kölcsönhatások
• 3 Halurók
• 4 Felhasználások
  • 4.1 Klór
  • 4.2 Bróm
  • 4.3 Jód
  • 4.4 Fluor
  • 4.5 Astatus
• 5 Referenciák

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Atomtömeg

Fluor (F) 18,99 g / mol; Klór (Cl) 35,45 g / mol; Bróm (Br) 79,90 g / mol; Jód (I) 126,9 g / mol és Astatine (At) 210 g / mol,

Fizikai állapot

F gáznemű; Cl gáznemű; Br folyadék; Én szilárd és szilárd At.

szín

F, halványsárga-barna; Cl, halványzöld; Br, vöröses-barna; I, lila és At, fémes fekete * * (feltételezve)

Olvadáspontok

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

Forráspontok

F -118,12 ° C; Cl-34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C és a 337 ° C-on.

Sűrűség 25 ° C-on

F-0,0017 g / cm³; Cl = 0,0032 g / cm3³; Br - 3,102 g / cm3³; I-4,93 g / cm3³ és 6,2-6,5 g / cm3³

Oldhatóság vízben

Cl-0,091 mmol / cm³; Br - 0,21 mmol / cm³ és I-0,0013 mmol / cm³.

Ionizációs energia

F-1681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br-1 140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol és At-890 kJ / mol.

elektronegativitási

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

A halogéneknek 7 elektronjuk van a valens héjukban, ezért nagyszerűségük az elektron megszerzésére. A halogéneknek nagy elektronegativitása is van kis atom sugaraiknak és a magnak a valenciaelektronokra gyakorolt ​​nagy vonzerejének köszönhetően..

reakcióképesség

A halogének nagyon reaktívak, ami megmagyarázza a toxicitást. Emellett oxidálószerek.

A reaktivitás csökkenő sorrendje: F> Cl> Br> I> At.

Állam a természetben

A nagy reaktivitásnak köszönhetően a halogénatomok természetükben nem szabadok; de aggregátumok képződnek, vagy kovalens kötésekkel összekapcsolt diatomiás molekulák.

Molekuláris szerkezetek

A halogének nem léteznek mint elemi atomok, hanem diatomiás molekulák. Mindazonáltal mindannyian közösek, hogy lineáris molekulaszerkezetük van, és az egyetlen különbség a kapcsolatuk hosszában és az intermolekuláris kölcsönhatásokban rejlik..

A lineáris molekulák X-X (X₂) jellemzik, hogy instabilak, mivel mindkét atom erősen vonzza a hozzájuk tartozó elektronokat. Miért? Mivel külső elektronjuk nagyon magas hatásfokú nukleáris töltést tapasztal, Zef. Minél nagyobb a Zef, annál kisebb az X-X kapcsolat.

Ahogy a csoporton keresztül megy, a Zef gyengül, és ezeknek a molekuláknak a stabilitása nő. A reaktivitás csökkenő sorrendje tehát: F₂> Cl₂> Br₂> I₂. Azonban nem megfelelő összehasonlítani az astatint a fluorral, mivel a radioaktivitása miatt nem elég stabil az izotópok..

Intermolekuláris kölcsönhatások

Másrészt, molekuláikból hiányzik a dipol pillanat, apoláris. Ez a tény felelős a gyenge intermolekuláris kölcsönhatásáért, amelynek egyetlen látens ereje a diszperzió vagy a London, ami arányos az atomtömeg és a molekuláris térséggel..

Ily módon az F kis molekula₂ nincs tömege vagy elektronja szilárd anyag előállításához. Ellentétben az I-vel₂, a jódmolekula, amely azonban szilárd marad, amely lila gőzöket ad ki.

A bróm egy közbenső példa a két vég között: Br molekulák₂ eléggé kölcsönhatásba lépnek ahhoz, hogy folyékony állapotban jelenjenek meg.

Az astatus valószínűleg a növekvő fémes jellege miatt nem jelenik meg At₂ de mint Atomok fémkötéseket alkotnak.

Színei (sárga-sárga-zöld-piros-lila-fekete) tekintetében a legmegfelelőbb magyarázat a molekuláris orbitális elméleten (TOM) alapul. Az utolsó teljes molekuláris pálya és a következő legmagasabb energia (anti-kötés) közötti energia távolságot egy egyre nagyobb hullámhosszú foton abszorpciója leküzdi..

halogenidek

A halogének reagálnak, hogy szervetlen vagy szerves halogenideket képezzenek. Legismertebbek a hidrogén-halogenidek: hidrogén-fluorid (HF), hidrogén-klorid (HCl), hidrogén-bromid (HBr) és a hidrogén-jodid (HI)..

Mindegyik vízben oldva savas oldatokat hoz létre; olyan sav, hogy a HF bármilyen üvegtartályt lebonthat. Ezen túlmenően a kiindulási anyagokat a rendkívül erős savak szintéziséhez használjuk.

Vannak az úgynevezett fémhalogenidek is, amelyek kémiai képletei a fém választékától függenek. Például az alkálifémek halogenidjei az MX képletnek felelnek meg, és ezek a következők: NaCl, nátrium-klorid; KBr, kálium-bromid; CsF, cézium-fluorid; és LiI, lítium-jodid.

Az alkáliföldfémek, a p átmeneti fémek vagy fémek halogenidjei az MX képlettel rendelkeznek_n, ahol n a fém pozitív töltése. Tehát néhány példa ezek közül: FeCl₃, vastriklorid; MgBr₂, magnézium-bromid; AlF₃, alumínium-trifluorid; és CuI₂, réz-jodid.

A halogének azonban szénatomokkal is kötődhetnek; ezért beavatkozhatnak a szerves kémia és a biokémia komplex világába. Ezeket a vegyületeket szerves halogenideknek nevezzük, és általános képlete RX, ahol X jelentése a halogénatom bármelyike.

alkalmazások

klór

Az iparban

-A textiliparban a brómot és a klórt a gyapjú fehérítésére és kezelésére használják, így megakadályozzák a nedves zsugorodást.

-Ditritus fertőtlenítőszerként és ivóvíz és uszodák tisztítására szolgál. Emellett a klórból származó vegyületeket mosodákban és papíriparban használják.

-Használja speciális akkumulátorok és klórozott szénhidrogének gyártását. Azt is használják feldolgozására húsok, zöldségek, halak és gyümölcsök. A klór baktericid szerként is működik.

-A bőr tisztítására és lepárlására, valamint a cellulóz fehérítésére szolgál. A korábban nitrogén-trikloridot fehérítő- és lisztkezelőként használták.

-A foszféngáz (COCl₂) számos ipari szintézis folyamatban, valamint katonai gázok gyártásában használatos. A foszfén nagyon mérgező és felelős az első világháborúban bekövetkező számos halálesetért, ahol a gázot használták.

-Ez a gáz megtalálható a rovarirtókban és a fumigánsokban is.

-A nátrium-klorid egy nagyon bőséges só, amelyet az élelmiszerek és az állati és baromfihús megőrzésére használnak. Ezenkívül a test rehidrációs folyadékaiban is alkalmazzák, mind orálisan, mind intravénásan.

Az orvostudományban

-A gyógyszerekhez kötődő halogénatomok lipofilebbé teszik őket. Ez lehetővé teszi a gyógyszerek számára, hogy könnyebben áthaladjanak a sejtmembránokon, amelyek feloldódnak a képződő lipidekben.

-A klór diffundál a központi idegrendszer neuronjaiba a GABA receptorok neurotranszmitteréhez kapcsolt ioncsatornákon keresztül, ezáltal nyugtató hatású. Ez az anxiolitikumok hatásmechanizmusa.

-A sósav jelen van a gyomorban, ahol egy olyan redukáló környezetet hoz létre, amely kedvez az élelmiszer feldolgozásának. Ezenkívül a HCl aktiválja a pepszint, egy olyan enzimet, amely megindítja a fehérjék hidrolízisét, mielőtt a fehérje anyagát felszívnánk..

mások

-A hidrogén-kloridot (HCl) használják a fürdőszobák tisztítására, oktatási és kutatási laboratóriumokban és számos iparágban.

-A PVC (polivinil-klorid) egy vinil-klorid polimer, amelyet ruházatban, padlólapokban, elektromos kábelekben, tömlőkben, csövekben, felfújható szerkezetekben és tetőcserepekben használnak. Ezen túlmenően a klórt más műanyag anyagok gyártásánál használják.

-A bróm extrakciójához klórt használunk.

-A metil-klorid anesztetikumként szolgál. Ezt is használják bizonyos szilikon polimerek gyártásához és zsírok, olajok és gyanták extrakciójához.

-Kloroform (CHCI₃) egy olyan oldószer, amelyet számos laboratóriumban használnak, különösen a szerves kémia és a biokémia laboratóriumában, a tanítástól a vizsgálati \ t.

-Végül a klórra vonatkoztatva a triklór-etilént használják a fém alkatrészek zsírtalanítására.

bróm

-A brómot az arany bányászati ​​folyamatában és az olaj- és gázkutak fúrásában használják. A műanyag- és gáziparban az égés lassítójaként használják. A bróm izolálja az oxigén tüzet, ami leáll.

-Közreműködik a hidraulikus folyadékok, hűtőfolyadékok és szárítók és a hajformázó készítmények gyártásában. A kálium-bromidot lemezek és fotópapírok gyártására használják.

-A kálium-bromidot antikonvulzív szerként is alkalmazzák, de annak lehetősége miatt, hogy a só idegrendszeri működési zavarokat okozhat, annak alkalmazása csökkent. Ezen túlmenően egy másik szokásos felhasználási területe az infravörös spektroszkópia szilárd mintáinak mérésére szolgáló tabletta.

-A tüdőgyulladás kezelésére használt gyógyszerekben a brómvegyületek jelen vannak. Emellett a brómvegyületeket az Alzheimer-kór kezelésében végzett vizsgálatokban alkalmazott gyógyszerekbe is beépítjük.

-A brómot arra használják, hogy csökkentsék a higanyszennyezést az erőművekben, amelyek tüzelőanyagként használják a szenet. A textiliparban különböző színezékek létrehozására is használják.

-A talaj és a ház permetezésére peszticidként bróm-metilet használtak, de káros hatása az ózonra korlátozta annak használatát.

-A halogénlámpák izzólagosak, és kis mennyiségű bróm és jód hozzáadása lehetővé teszi az izzók méretének csökkenését..

jód

-A jód beavatkozik a pajzsmirigy működésébe, amely a test anyagcseréjét szabályozó hormon. A pajzsmirigy kiválasztja a T3 és T4 hormonokat, amelyek a célszerveikre hatnak. Például a szívizomra kifejtett hormonális hatás a vérnyomás és a pulzusszám növekedését okozza.

-Hasonlóképpen a jódot a keményítő jelenlétének azonosítására használják. Az ezüst-jodid egy olyan reagens, amelyet a fényképek kinyilatkoztatására használnak.

fluorit

-Néhány fluorvegyületet adnak a fogpasztákhoz a fogszuvasodás megelőzése érdekében. A fluor-származékok számos anesztetikumban vannak jelen. A gyógyszeriparban a fluoridot a gyógyszerekbe beépítik, hogy tanulmányozzák a szervezetre gyakorolt ​​hatásuk lehetséges javulását.

-Az üvegégetéshez hidrofluor-savat használnak. Halonok (tűzoltó gázok, például freon) előállításában is. Az alumínium elektrolíziséhez fluortartalmú vegyületet használnak annak tisztítása érdekében.

-A fényvisszaverő hatású bevonatok fluor-vegyületet tartalmaznak. Ezt plazma képernyők, síkképernyők és mikroelektromechanikai rendszerek gyártására használják. Fluor is jelen van a kerámiában használt agyagban.

asztácium

Úgy gondolják, hogy az astatin hozzájárulhat a jódhoz a pajzsmirigy működésének szabályozásában. Rádióaktív izotópja (²¹⁰At) egereken végzett rákos vizsgálatokban.

referenciák

1. Munkahelyi egészség és biztonság enciklopédia. Halogének és ezek vegyületei. [PDF]. Készült:
2. empleo.gob.es
3. Kémia LibreTexts. 17. csoport: Halogének általános tulajdonságai. Letöltve: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogén. Készült: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (2015. május). A 7. csoport elemei (a halogének) atomi és fizikai tulajdonságai. Letöltve: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R. E., Peck, M. L. és Stanley, G. G. Chemistry (2003), 8. kiadás. Cengage tanulás.
7. Elements. Halogens. Készült: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (2017. április 24.). Halogén jellemzők. Sciencing. A lap eredeti címe: sciencing.com