HALOGENER: EGENSKAPER, STRUKTURER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

De halogener är inte metalliska element som tillhör Grupp VIIA eller 17 i det periodiska systemet. De har elektronegativiteter och höga elektroniska förhållanden, vilket i hög grad påverkar den joniska karaktären av deras bindningar med metaller. Ordet "halogener" är av grekiskt ursprung och betyder "saltbildare".

Men vad är dessa halogener? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) och det radioaktiva och efemära elementet astatin (At). De är så reaktiva att de reagerar med varandra för att bilda diatomära molekyler: F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , I _2, och At ₂ . Dessa molekyler kännetecknas av att de har liknande strukturella egenskaper (linjära molekyler), även om de har olika fysiska tillstånd.

Källa: Av W. Oelen, via Wikimedia Commons

Tre halogener visas på bilden ovan. Från vänster till höger: klor, brom och jod. Varken fluor eller astatin kan lagras i glasbehållare, eftersom de senare inte motstår dess korrosivitet. Lägg märke till hur de organoleptiska egenskaperna hos halogener förändras när man rör sig ner i gruppen till elementet jod.

Fluor är en gas med gulaktiga nyanser; klor också, men gröngul; brom är en mörkrödaktig vätska; jod, en svart fast med violetta övertoner; och astatin, ett mörkt, glänsande metalliskt fast ämne.

Halogener kan reagera med nästan alla element i det periodiska systemet, till och med vissa ädla gaser (som xenon och krypton). När de gör det kan de oxidera atomer till sina mest positiva oxidationstillstånd och förvandla dem till kraftfulla oxidationsmedel.

De ger också specifika egenskaper på molekyler när de binder eller ersätter vissa av deras atomer. Dessa typer av föreningar kallas halider. Faktum är att halogenider är den huvudsakliga naturliga källan till halogener, och många av dem löses i havet eller är en del av ett mineral; såsom är fallet med fluorit (CaF ₂ ).

Både halogener och halogenider har ett brett användningsområde; från industriell eller teknisk, till att helt enkelt framhäva smaken på vissa livsmedel som sten salt (natriumklorid).

Fysiska och kemiska egenskaper

Atomvikter

Fluor (F) 18,99 g / mol; Klor (Cl) 35,45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Jod (I) 126,9 g / mol och Astate (At) 210 g / mol,

Fysiskt tillstånd

Gasformig fas; Cl-gas; Flytande br; Jag är solid och At solid.

Färg

F, blek gulbrun; Cl, blekgrön; Br, rödbrun; I, violetta och At, metallisk svart * * (antas)

Smältpunkter

F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ° C och vid 302 ° C

Kokpunkter

F -118,12 ° C; Cl -34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C och? Vid 337 ° C

Densitet vid 25 ° C

F- 0,0017 g / cm ³ ; Cl- 0,0032 g / cm ³ ; Br- 3,102 g / cm ³ ; I- 4,93 g / cm ³ och Närvarotiden 6,2-6,5 g / cm ³

Vattenlöslighet

Cl-0,091 mmol / cm ^{^} ; Br- 0,21 mmol / cm ³ och I- 0,0013 mmol / cm ³ .

Joniseringsenergi

F-1 681 kJ / mol; Cl-1 251 kJ / mol; Br-1140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol och At- 890 kJ / mol.

Elektronnegativitet

F- 4,0; Cl-3,0; Br-2,8; I-2.5 och At- 2.2.

Halogener har 7 elektroner i sitt valensskal, varav deras stora iver att få en elektron. Halogener har också en hög elektronegativitet på grund av deras små atomradier och den stora attraktionen som kärnan utövar på valenselektroner.

Reaktivitet

Halogener är mycket reaktiva, vilket sedan skulle förklara deras toxicitet. Dessutom är de oxidationsmedel.

Den minskande reaktionsföljden är: F> Cl> Br> I> At.

Tillstånd i naturen

På grund av deras stora reaktivitet är halogenatomer inte fria i naturen; snarare finns de bildande aggregat eller som diatomiska molekyler länkade med kovalenta bindningar.

Molekylära strukturer

Halogener finns inte i naturen som elementära atomer, utan som diatomiska molekyler. Men alla har det gemensamt att de har en linjär molekylstruktur, och den enda skillnaden ligger i längden på deras bindningar och deras intermolekylära interaktioner.

Linjära molekyler XX (X ₂ ) kännetecknas av att de är instabila, eftersom båda atomerna lockar starkt paret av elektroner mot dem. Varför? Eftersom dess yttre elektroner upplever en mycket hög effektiv kärnkraftsladdning, Zef. Ju högre Zef, desto mindre är avståndet för länken XX.

När man rör sig ner i gruppen blir Zef svagare och stabiliteten hos dessa molekyler ökar. Sålunda är minskande ordning av reaktivitet: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂ . Det är emellertid olämpligt att jämföra astatin med fluor, eftersom tillräckligt stabila isotoper är okända på grund av dess radioaktivitet.

Intermolekylära interaktioner

Å andra sidan saknar dess molekyler ett dipolmoment och är apolära. Detta faktum ansvarar för deras svaga intermolekylära interaktioner, vars enda latenta kraft är spridnings- eller Londonkraften, som är proportionell mot atommassan och molekylområdet.

På detta sätt, den lilla molekylen av F ₂ inte har tillräckligt massa eller elektroner för att bilda ett fast ämne. Till skillnad från I ₂ är jodmolekylen, som ändå förblir en fast substans som avger lila ångor.

Brom representerar ett mellanexempel mellan de två ytterligheterna: Br _2- molekyler samverkar tillräckligt för att uppträda i flytande tillstånd.

Astatinen förefaller troligen på grund av dess ökande metalliska karaktär inte som At ₂ utan som Atomer som bildar metallbindningar.

När det gäller dess färger (gulgrönaktig-gul-röd-lila-svart) är den mest lämpliga förklaringen baserad på molekylär omloppsteori (TOM). Det energiska avståndet mellan den sista fullmolekylära banan och den nästa med den högsta energin (anti-bindning) övervinns genom att absorbera en foton med ökande våglängder.

halogenider

Halogener reagerar och bildar halogenider, antingen oorganiska eller organiska. De mest kända är vätehalogeniderna: vätefluorid (HF), väteklorid (HCl), vätebromid (HBr) och vätejodid (HI).

Alla dem upplösta i vatten genererar syralösningar; så surt att HF kan bryta ned någon glasbehållare. Dessutom betraktas de som utgångsmaterial för syntes av extremt starka syror.

Det finns också så kallade metallhalogenider, som har kemiska formler som beror på metallens valens. Till exempel har alkalimetallhalogeniderna formeln MX, och bland dem är: NaCl, natriumklorid; KBr, kaliumbromid; CsF, cesiumfluorid; och LiI, litiumjodid.

Halider av jordalkalimetaller, övergångsmetaller eller metaller i p-blocket har formeln MX _n , där n är den positiva laddningen för metallen. Sålunda, några exempel på dem är: FeCl ₃ , ferri-triklorid; MgBr ₂ , magnesiumbromid; AlF ₃ , aluminiumtrifluorid; och Cul ₂ , koppar jodid.

Halogener kan emellertid också bilda bindningar med kolatomer; därför kan de intrång i den komplexa världen av organisk kemi och biokemi. Dessa föreningar kallas organiska halogenider och har den allmänna kemiska formeln RX, X är vilken som helst av halogenerna.

tillämpningar

Klor

Inom branschen

-Brom och klor används i textilindustrin för blekning och behandling av ull, vilket undviker krympning när det är vått.

-Det används som desinfektionsmedel för ditritus och för rening av dricksvatten och simbassänger. Dessutom används föreningar som härrör från klor i tvätt och i pappersindustrin.

-Det finner användning vid tillverkning av specialbatterier och klorerade kolväten. Det används också för bearbetning av kött, grönsaker, fisk och frukt. Klor fungerar också som ett bakteriedödande medel.

-Det används för att rengöra och detanifiera läder och för att bleka cellulosa. Kvävetriklorid användes tidigare som mjölblekmedel och balsam.

-Fosfengas (COCl ₂ ) används i många industriella syntesprocesser samt vid tillverkning av militära gaser. Fosfen är mycket giftigt och ansvarar för många dödsfall i WWI, där gasen användes.

-Denna gas finns också i insektsmedel och rökmedel.

-NaCl är ett mycket rikligt salt som används för att krydda mat och för att bevara boskap och fjäderfä. Dessutom används det i kroppens rehydratiseringsvätskor, både oralt och intravenöst.

Inom medicin

-Halogenatomerna som binder till läkemedel gör dem mer lipofila. Detta gör att läkemedel lättare kan korsa cellmembran, upplösa i lipiderna som utgör det.

-Klorin diffunderar in i nervsystemet i centrala nervsystemet genom jonkanaler kopplade till receptorer för neurotransmitteren GABA, vilket ger en lugnande effekt. Detta är mekanismen för flera ångestdämpare.

-HCl finns i magen, där den intervenerar genom att skapa en reducerande miljö som gynnar livsmedelsförädlingen. Dessutom aktiverar HCl pepsin, ett enzym som initierar proteinhydrolys, ett steg före tarmabsorptionen av proteinmaterialet.

Övriga

-Hydrochloric acid (HCl) används för rengöring av badrum, i undervisnings- och forskningslaboratorier och i många branscher.

-PVC (polyvinylklorid) är en vinylkloridpolymer som används i kläder, golvplattor, elektriska kablar, flexibla rör, rör, uppblåsbara strukturer och takpannor. Dessutom används klor som mellanprodukt vid tillverkning av andra plastmaterial.

Klor används för extraktion av brom.

-Metylklorid har en bedövningsfunktion. Det används också vid tillverkning av vissa silikonpolymerer och för extraktion av fetter, oljor och hartser.

-Chloroform (CHCl ₃ ) är ett lösningsmedel som används i många laboratorier, särskilt i organisk kemi och biokemilaboratorier, från undervisning till forskning.

Och slutligen när det gäller klor används trikloretylen för att avfetta metalldelar.

Brom

-Brom används i guldbrytningsprocessen och vid borrning av olje- och gasbrunnar. Det används som ett flamskyddsmedel i plast- och gasindustrin. Bromen isolerar elden från syret och orsakar att den slocknar.

-Det är en mellanhand i tillverkningen av hydraulvätskor, kylnings- och avfuktningsmedel och beredningar för att forma hår. Kaliumbromid används för tillverkning av fotografiska plattor och papper.

-Kaliumbromid används också som ett kramplösande medel, men på grund av möjligheten att salt kan orsaka neurologiska dysfunktioner har användningen minskat. En annan av dess vanliga användningar är dessutom som ett chip för mätning av fasta prover från infraröd spektroskopi.

-Bromföreningar finns i läkemedel som används för att behandla lunginflammation. Dessutom införlivas bromföreningar i läkemedel som används i försök som utförs för att behandla Alzheimers sjukdom.

-Brom används för att minska kvicksilverföroreningar i kraftverk som använder kol som bränsle. Det används också inom textilindustrin för att skapa olika färgämnen.

-Metylbrom användes som bekämpningsmedel för mark- och hushållsgaser, men dess skadliga effekt på ozon har begränsat användningen.

-Halogenlampor är glödande och tillsatsen av små mängder brom och jod möjliggör en minskning av lökarnas storlek.

Jod

-Jod är involverat i funktionen av sköldkörteln, ett reglerande hormon för kroppens ämnesomsättning. Sköldkörteln utsöndrar hormoner T3 och T4, som verkar på dess målorgan. Till exempel orsakar den hormonella verkan på hjärtmuskeln en ökning av blodtrycket och hjärtfrekvensen.

-Jod används också för att identifiera närvaron av stärkelse. Silverjodid är ett reagens som används vid utveckling av fotografier.

Fluor

-Vissa fluoridföreningar sätts till tandkrämer för att förhindra håligheter. Derivat av fluorid finns i olika anestetika. I läkemedelsindustrin införlivas fluorid i läkemedel för att studera möjliga förbättringar av dess effekter på kroppen.

-Hydrofluorsyra används för att etsa glas. Också vid framställning av haloner (brandsläckningsgaser, t.ex. freon). En fluorförening används vid elektrolys av aluminium för att uppnå dess rening.

-Anti-reflekterande beläggningar innehåller en fluorförening. Detta används vid tillverkning av plasmaskärmar, plattskärmar och mikroelektromekaniska system. Fluor finns också i leran som används i vissa keramik.

aStatus

Det antas att astatin kan hjälpa jod att reglera sköldkörtelns funktion. Dess radioaktiva isotop ( ²¹⁰ At) har också använts i cancerstudier på möss.

referenser

1. Encyclopedia of Health and Safety at Work. Halogener och deras föreningar. . Tagen från:
2. employment.gob.es
3. Kemi LibreTexts. Grupp 17: Allmänna egenskaper hos halogener. Hämtad från: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen. Hämtad från: en.wikipedia.org
5. Jim Clark. (Maj 2015). Gruppens 7 atomiska och fysiska egenskaper (Halogenerna). Hämtad från: chemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML och Stanley, GG Chemistry (2003), 8: e upplagan. Cengage Learning.
7. Elements. halogener Hämtad från: element.org.es
8. Brown, Laurel. (24 april 2017). Halogenegenskaper. Sciencing. Återställd från: sciencing.com