Halogēnu īpašības, struktūras un izmantošanas veidi

The halogēni tie ir nemetāliski elementi, kas pieder periodiskās tabulas VIIA vai 17. grupai. Tām ir elektronegativitāte un augstas elektroniskās īpašības, kas lielā mērā ietekmē to savienojumu ar metāliem jonu raksturu. Vārds "halogēni" ir grieķu izcelsmes un nozīmē "sāls veidošanos".. 

Bet kādi ir minētie halogēni? Fluors (F), hlors (Cl), broms (Br), jods (I) un radioaktīvais elements un īslaicīgs astatīns (At). Tie ir tik reaktīvi, ka savā starpā reaģē, veidojot diatomiskas molekulas: F₂, Cl₂, Br₂, I₂ un At₂. Šīs molekulas raksturo līdzīgas strukturālās īpašības (lineārās molekulas), kaut arī ar dažādiem fizikāliem stāvokļiem.

Iepriekš attēlā ir parādīti trīs halogēni. No kreisās uz labo: hlora, broma un joda. Ne fluorīnu, ne astatīnu nevar uzglabāt stikla traukos, jo tie nav izturīgi pret koroziju. Ievērojiet, kā mainās halogēnu organoleptiskās īpašības, kad jūs nolaižaties caur savu grupu uz joda elementu.

Fluors ir gāze ar dzelteniem toņiem; arī hlora, bet dzeltenīgi zaļa; broms ir tumši sarkanīgs šķidrums; jods, melns cietais materiāls ar violetām virsotnēm; un astatine, tumšā un spīdīgā metāla cietā viela.

Halogēni spēj reaģēt ar gandrīz visiem periodiskās tabulas elementiem, pat ar dažām cēlgāzēm (piemēram, ksenonu un kriptonu). Kad viņi to dara, viņi var oksidēt atomus ar pozitīvākiem oksidācijas stāvokļiem, pārvēršot tos par spēcīgiem oksidētājiem.

Tās arī piešķir molekulām specifiskas īpašības, kad tās saistās vai aizvieto dažus to atomus. Šāda veida savienojumus sauc par halogenīdiem. Faktiski halogenīdi ir galvenais dabisko halogēnu avots, un daudzi no tiem ir izšķīdināti jūrā vai ir daļa no minerāliem; tāds ir fluorīta gadījums (CaF₂).

Gan halogēniem, gan halogenīdiem ir plašs pielietojuma spektrs; no rūpnieciskiem vai tehnoloģiskiem, vienkārši izcelt dažu pārtikas produktu garšu, tāpat kā akmens sāli (nātrija hlorīdu).

Indekss

• 1 Fizikālās un ķīmiskās īpašības
• 2 Molekulārās struktūras
  • 2.1. Starpmolekulārā mijiedarbība
• 3 Haluros
• 4 Lietojumi
  • 4.1 Hlora
  • 4.2 Broms
  • 4.3. Jods
  • 4.4 Fluors
  • 4.5. Astatus
• 5 Atsauces

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Atomu svars

Fluors (F) 18,99 g / mol; Hlora (Cl) 35,45 g / mol; Broms (Br) 79,90 g / mol; Jods (I) 126,9 g / mol un Astatine (At) 210 g / mol,

Fiziskais stāvoklis

F gāzveida; Cl gāzveida; Br šķidrums; Es ciets un ciets.

Krāsa

F, gaiši dzelteni brūna; Cl, gaiši zaļa; Br, sarkanīgi brūna; I, violets un At, metāla melns * * (pieņemts)

Kušanas punkti

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

Viršanas punkti

F -118,12 ° C; Cl -34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C un? Pie 337 ° C.

Blīvums 25 ° C temperatūrā

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

Šķīdība ūdenī

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

Jonizācijas enerģija

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

Elektronegativitāte

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

Halogēniem ir 7 elektroni to valences apvalkā, līdz ar to to lielā aviditāte iegūt elektronu. Arī halogēniem ir augsts elektronegativitātes spēks, ņemot vērā to nelielos atomu rādiusus un lielo pievilcību, ko kodols ietekmē valences elektronos..

Reaktivitāte

Halogēni ir ļoti reaktīvi, kas pēc tam izskaidro to toksicitāti. Turklāt tie ir oksidētāji.

Reaktivitātes samazināšanās secība ir: F> Cl> Br> I> At.

Valsts

Augsta reaktivitātes dēļ halogēna atomi nav brīvi dabā; bet tie veido agregātus vai diatomiskās molekulas, kas saistītas ar kovalentām saitēm.

Molekulārās struktūras

Halogēni dabā nav elementu atomi, bet kā diatomiskās molekulas. Tomēr tie visi ir kopīgi, ka viņiem ir lineāra molekulārā struktūra, un vienīgā atšķirība ir to saikņu garumā un to savstarpējā mijiedarbībā..

Lineārās molekulas X-X (X₂) raksturo nestabilitāte, jo abi atomi stipri piesaista elektronu pāri. Kāpēc? Tā kā viņu ārējiem elektroniem ir ļoti augsta efektīva kodolenerģijas maksa, Zef. Jo lielāks ir Zef, jo mazāks attālums no X-X saites.

Zef kļūst par vājāku un palielinās šo molekulu stabilitāte. Tādējādi reaktivitātes samazināšanās secība ir: F₂> Cl₂> Br₂> I₂. Tomēr ir nesamērīgi salīdzināt astatīnu ar fluoru, jo tā radioaktivitātes dēļ nav pietiekami stabili izotopi..

Intermolekulārā mijiedarbība

No otras puses, to molekulām trūkst dipola momenta, kas ir apolārs. Šis fakts ir atbildīgs par vāju starpmolekulāro mijiedarbību, kuras vienīgais slēptais spēks ir dispersija vai Londona, kas ir proporcionāla atomu masai un molekulārajai zonai..

Tādā veidā mazā F molekula₂ tai nav pietiekami daudz masas vai elektronu, lai veidotu cietu vielu. Atšķirībā no I₂, joda molekula, kas tomēr ir cieta viela, kas izdala purpura tvaikus.

Broms ir starpparaugs starp abiem galiem: Br molekulas₂ tie ir pietiekami mijiedarbīgi, lai iepazīstinātu sevi ar šķidrumu.

Iespējams, ka, pateicoties tā pieaugošajam metāliskajam raksturam, tas neparādās kā At₂ bet kā Atomās, kas veido metāla saites.

Attiecībā uz tās krāsām (dzeltenīgi dzelteni-zaļš-sarkans-violets-melns) vispiemērotākais skaidrojums ir balstīts uz molekulāro orbitālo teoriju (TOM). Enerģijas attālums starp pēdējo pilno molekulāro orbitāli un nākamo augstāko enerģiju (anti-saite) tiek pārvarēts, absorbējot fotonu ar arvien lielākiem viļņa garumiem.

Haluros

Halogēni reaģē, veidojot neorganiskus vai organiskus halogēnus. Vispazīstamākie ir ūdeņraža halogenīdi: ūdeņraža fluorīds (HF), ūdeņraža hlorīds (HCl), ūdeņraža bromīds (HBr) un ūdeņraža jodīds (HI).

Visi tie izšķīdināti ūdenī rada skābes šķīdumus; tik skāba, ka HF var noārdīt jebkuru stikla trauku. Turklāt tiek ņemti vērā izejvielas sevišķi spēcīgu skābju sintēzei.

Ir arī tā saucamie metālu halogenīdi, kuriem ir ķīmiskas formulas, kas ir atkarīgas no metāla valensijas. Piemēram, sārmu metālu halogenīdiem ir formula MX, un tie ietver: NaCl, nātrija hlorīdu; KBr, kālija bromīds; CsF, cēzija fluorīds; un LiI, litija jodīds.

Sārmzemju metālu halogenīdi, pārejas metāli vai bloka p metāli ir ar formulu MX_n, kur n ir metāla pozitīvais lādiņš. Tātad daži piemēri ir: FeCl₃, dzelzs trihlorīds; MgBr₂, magnija bromīds; AlF₃, alumīnija trifluorīds; un CuI₂, vara jodīds.

Tomēr halogēnus var veidot arī saites ar oglekļa atomiem; tāpēc tie var iejaukties organiskās ķīmijas un bioķīmijas sarežģītajā pasaulē. Šos savienojumus sauc par organiskajiem halogenīdiem, un tai ir vispārēja ķīmiskā formula RX, kur X ir jebkurš no halogēniem.

Lietojumi

Hlors

Rūpniecībā

-Bromīnu un hloru izmanto tekstilrūpniecībā, lai balinātos un apstrādātu vilnu, tādējādi novēršot saraušanos slapjā laikā.

-To lieto kā ditritu dezinfekcijas līdzekli un dzeramā ūdens un peldbaseinu attīrīšanu. Turklāt veļas mazgātavās un papīra rūpniecībā izmanto hlora savienojumus.

-Izmantojiet īpašo bateriju un hlorēto ogļūdeņražu ražošanā. To izmanto arī gaļas, dārzeņu, zivju un augļu pārstrādei. Arī hlora darbojas kā baktericīds līdzeklis.

-To lieto ādas tīrīšanai un attīrīšanai, kā arī celulozes balināšanai. Agrāk slāpekļa trihlorīds tika izmantots kā balinātājs un miltu kondicionieris.

-Fosfēna gāze (COCl₂) tiek izmantots daudzos rūpnieciskās sintēzes procesos, kā arī militāro gāzu ražošanā. Fosfēns ir ļoti toksisks un ir atbildīgs par daudziem nāves gadījumiem pirmajā pasaules karā, kur tika izmantota gāze.

-Šī gāze ir atrodama arī insekticīdos un fumigantos.

-NaCl ir ļoti bagātīgs sāls, kas tiek izmantots ēdiena pagatavošanai un lopu un mājputnu gaļas konservēšanai. Turklāt to lieto ķermeņa rehidrācijas šķidrumos, gan iekšķīgi, gan intravenozi.

Medicīnā

-Halogēna atomi, kas saistās ar narkotikām, padara tos lipofīlākus. Tas ļauj medikamentiem vieglāk šķērsot šūnu membrānas, kas izšķīst tās veidojošos lipīdos.

-Hlora izplatās centrālās nervu sistēmas neironos caur jonu kanāliem, kas piesaistīti neirotransmitera GABA receptoriem, tādējādi radot nomierinošu efektu. Tas ir vairāku anksiolītisko līdzekļu darbības mehānisms.

-HCl atrodas kuņģī, kur tas iejaucas, radot samazinošu vidi, kas veicina pārtikas pārstrādi. Turklāt HCl aktivizē pepsīnu - fermentu, kas sāk proteīnu hidrolīzi, pirms proteīna materiāla uzsūkšanās zarnās..

Citi

-Sālsskābi (HCl) izmanto vannas istabu tīrīšanai, mācību un pētniecības laboratorijās un daudzās nozarēs.

-PVC (polivinilhlorīds) ir vinilhlorīda polimērs, ko izmanto apģērbā, grīdas flīzēs, elektriskajos kabeļos, šļūtenēs, caurulēs, piepūšamās konstrukcijās un jumta flīzēs. Turklāt hloru izmanto kā starpnieku citu plastmasas materiālu ražošanā.

-Hloru izmanto broma ekstrakcijai.

-Metilhlorīds kalpo kā anestēzijas līdzeklis. To izmanto arī dažu silikona polimēru ražošanā un tauku, eļļu un sveķu ekstrakcijā.

-Hloroforms (CHCl₃) ir šķīdinātājs, ko izmanto daudzās laboratorijās, jo īpaši organiskās ķīmijas un bioķīmijas laboratorijās, no mācīšanas līdz \ t.

-Un, visbeidzot, attiecībā uz hloru trikloretilēns tiek izmantots metāla daļu attaukošanai.

Broms

-Bromu izmanto zelta ieguves procesā un naftas un gāzes urbumu urbšanā. To izmanto kā degšanas palēninātāju plastmasas un gāzes rūpniecībā. Broms izolē skābekļa uguni, izraisot tā slēgšanu.

-Tas ir starpnieks, lai ražotu hidrauliskos šķidrumus, dzesēšanas šķidrumus un sausinātājus, kā arī preparātus matu veidošanai. Kālija bromīdu izmanto plākšņu un fotopapīru ražošanā.

-Kālija bromīdu lieto arī kā pretkrampju līdzekli, bet, ņemot vērā iespēju, ka sāls var izraisīt neiroloģisku disfunkciju, tā lietošana ir samazināta. Turklāt vēl viens no tā kopīgajiem pielietojumiem ir tablete infrasarkanās spektroskopijas cieto paraugu mērīšanai.

-Broma savienojumi atrodas medikamentos, ko izmanto pneimonijas ārstēšanā. Arī broma savienojumi ir iekļauti medikamentos, ko lieto pētījumos, kuri tiek veikti Alzheimera slimības ārstēšanā.

-Bromu izmanto, lai samazinātu dzīvsudraba piesārņojumu spēkstacijās, kuras izmanto ogles kā degvielu. To izmanto arī tekstilrūpniecībā, lai radītu dažādas krāsas.

-Broma metilgrupa tika izmantota kā pesticīds augsnes un mājokļu izsmidzināšanai, bet tās kaitīgā ietekme uz ozonu ir ierobežojusi tās izmantošanu.

-Halogēnās spuldzes ir kvēlspuldzes un neliela daudzuma broma un joda pievienošana ļauj samazināt spuldzes izmēru.

Jods

-Jods iejaucas vairogdziedzera, hormona, kas regulē ķermeņa vielmaiņu, darbībā. Vairogdziedzeris izdala T3 un T4 hormonus, kas iedarbojas uz mērķa orgāniem. Piemēram, hormonālā iedarbība uz sirds muskuli izraisa asinsspiediena un sirdsdarbības ātruma palielināšanos.

-Tāpat jodu izmanto cietes klātbūtnes noteikšanai. Sudraba jodīds ir reaģents, ko izmanto fotogrāfiju atklāšanā.

Fluors

-Daži fluora savienojumi tiek pievienoti zobu pastai, lai novērstu kariesu rašanos. Fluora atvasinājumi ir vairākās anestēzijas līdzekļos. Farmaceitiskajā rūpniecībā tās iekļauj medikamentos fluorīdu, lai izpētītu iespējamos uzlabojumus to iedarbībā uz organismu.

-Fluorūdeņražskābe tiek izmantota stikla sadedzināšanai. Arī halonu ražošanā (ugunsdzēšanas gāzes, piemēram, freons). Alumīnija elektrolīzē tiek izmantots fluora savienojums, lai panāktu tās attīrīšanu.

-Pretaizdzīšanas pārklājumi satur fluora savienojumu. To izmanto plazmas ekrānu, plakano ekrānu un mikroelektromehānisko sistēmu ražošanā. Fluoram ir arī māls, ko izmanto dažos keramikas izstrādājumos.

Astatus

Tiek uzskatīts, ka astatīns varētu veicināt jodu, regulējot vairogdziedzera darbību. Arī tās radioaktīvā izotopu (²¹⁰At) ir izmantots vēža pētījumos pelēm.

Atsauces

1. Veselības un darba drošības enciklopēdija. Halogēni un to savienojumi. [PDF] Noņemts no:
2. užimt.gob.es
3. Ķīmija LibreTexts. 17. grupa: Halogēnu vispārīgās īpašības. Ņemts no: chem.libretexts.org
4. Vikipēdija. (2018). Halogēns Uzņemts no: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (2015. gada maijs). 7. grupas elementu (halogēnu) atomu un fizikālās īpašības. Ņemts no: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M.L. un Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8. izdevums. Cengage mācīšanās.
7. Elementi Halogēni Ievesta no: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (2017. gada 24. aprīlis). Halogēna raksturojums. Science. Saturs iegūts no: sciencing.com