HALOGÉNY: VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRY A POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Tieto halogény nie sú kovové prvky, ktoré patria do skupiny VIIA alebo 17 periodickej tabuľky prvkov. Majú elektronegativity a vysoké elektronické afinity, ktoré výrazne ovplyvňujú iónový charakter ich väzieb s kovmi. Slovo „halogény“ je gréckeho pôvodu a znamená „soli tvoriace soli“.

Čo sú to halogény? Fluór (F), chlór (Cl), bróm (Br), jód (I) a rádioaktívny a efemérny prvok astatín (At). Sú tak reaktívne, že spolu reagujú za tvorby molekúl, diatomic: F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , I _2, a AT ₂ . Tieto molekuly sa vyznačujú podobnými štruktúrnymi vlastnosťami (lineárne molekuly), aj keď s rôznymi fyzikálnymi stavmi.

Zdroj: W. Oelen, prostredníctvom Wikimedia Commons

Na obrázku vyššie sú zobrazené tri halogény. Zľava doprava: chlór, bróm a jód. Fluór ani astatín nemôžu byť skladované v sklenených nádobách, pretože tieto nezodpovedajú jeho žieravosti. Všimnite si, ako sa menia organoleptické vlastnosti halogénov, keď sa jedna skupina pohybuje smerom nadol k jódu.

Fluór je plyn so žltkastými odtieňmi; tiež chlór, ale zelenkavo-žltý; bróm je tmavočervená kvapalina; jód, čierna pevná látka s fialovými podtónmi; a astatín, tmavá lesklá kovová pevná látka.

Halogény sú schopné reagovať s takmer všetkými prvkami periodickej tabuľky, dokonca aj s niektorými vzácnymi plynmi (ako je xenón a kryptón). Ak tak urobia, môžu oxidovať atómy na svoje najpozitivnejšie oxidačné stavy a zmeniť ich na silné oxidačné činidlá.

Taktiež prepožičiavajú molekulám špecifické vlastnosti, keď viažu alebo nahrádzajú niektoré zo svojich atómov. Tieto typy zlúčenín sa nazývajú halogenidy. Halogenidy sú v skutočnosti hlavným prírodným zdrojom halogénov a mnohé z nich sú rozpustené v mori alebo sú súčasťou nerastov; to je prípad fluoritu (CaF ₂ ).

Halogény aj halogenidy majú široké použitie; od priemyselných alebo technologických po jednoduché zvýraznenie arómy určitých potravín, ako je kamenná soľ (chlorid sodný).

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Atómové závažia

Fluór (F) 18,99 g / mol; Chlór (Cl) 35,45 g / mol; Bróm (Br) 79,90 g / mol; Jód (I) 126,9 g / mol a Astate (At) 210 g / mol,

Fyzický stav

Plynná fáza; Cl plyn; Tekutý br; Som pevná a pevná.

farba

F, svetlo žlto-hnedá; Cl, svetlo zelená; Br, červenkasto-hnedá; I, fialová a At, čierna metalíza * * (predpokladá sa)

Teploty topenia

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

Body varu

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

Hustota pri 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 a Prílohy 6,2-6,5 g / cm ³

Rozpustnosť vo vode

Cl 0,091 mmol / cm ³ ; Br 0,21 mmol / cm ³ a I- 0,0013 mmol / cm ³ .

Ionizačná energia

F - 1 681 kJ / mol; Cl-1 251 kJ / mol; Br - 1 110 kJ / mol; I - 1,008 kJ / mol a At-890 kJ / mol.

electronegativity

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

Halogény majú vo svojej valenčnej škrupine 7 elektrónov, a preto majú veľkú dychtivosť získať elektrón. Tiež, halogény majú vysokú elektronegativitu kvôli svojim malým atómovým polomerom a veľkej príťažlivosti, ktorú jadro pôsobí na valenčné elektróny.

reaktivita

Halogény sú vysoko reaktívne, čo by vysvetľovalo ich toxicitu. Ďalej sú to oxidačné činidlá.

Zostupné poradie reaktivity je: F> Cl> Br> I> At.

Štát v prírode

V dôsledku svojej veľkej reaktivity nie sú atómy halogénu v prírode voľné; skôr sa zistilo, že tvoria agregáty alebo ako rozsievkové molekuly spojené kovalentnými väzbami.

Molekulárne štruktúry

Halogény v prírode neexistujú ako elementárne atómy, ale ako diatomické molekuly. Všetci však majú spoločné to, že majú lineárnu molekulárnu štruktúru a jediný rozdiel spočíva v dĺžke ich väzieb a ich intermolekulárnych interakciách.

Lineárne molekuly XX (X ₂ ), sa vyznačujú tým, že je nestabilná, pretože obaja atómy silne priťahovať pár elektrónov voči nim. Prečo? Pretože jeho vonkajšie elektróny zažívajú veľmi efektívny jadrový náboj, Zef. Čím vyšší Zef, tým menšia je vzdialenosť spojenia XX.

Keď sa človek pohybuje po skupine, Zef sa stáva slabším a stabilita týchto molekúl sa zvyšuje. To znamená, že najmenší reaktivity je: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂ . Nie je však porovnateľné porovnávať astatín s fluórom, pretože dostatočne stabilné izotopy nie sú kvôli svojej rádioaktivite známe.

Medzimolekulové interakcie

Na druhej strane jej molekulám chýba dipólový moment, keď sú nepolárne. Táto skutočnosť je zodpovedná za ich slabé intermolekulárne interakcie, ktorých jedinou latentnou silou je rozptyl alebo londýnska sila, ktorá je úmerná atómovej hmotnosti a molekulovej oblasti.

Týmto spôsobom, malá molekula F ₂ nemá dostatok hmoty alebo elektróny za vzniku pevnej látky. Na rozdiel od I ₂ , jódová molekula, ktorá napriek tomu zostáva tuhou látkou, ktorá uvoľňuje fialové výpary.

Bróm predstavuje strednú príklad medzi dvoma extrémami: Br ₂ molekuly INTERACT natoľko, aby sa vyskytujú v kvapalnom stave.

Astát pravdepodobne v dôsledku jeho rastúcej kovové povahy, nejaví ako At _2, ale ako V atómov tvoriacich kovovej väzby.

Pokiaľ ide o jeho farby (žlto-zeleno-žltá-červená-fialová-čierna), najvhodnejšie vysvetlenie je založené na teórii molekulárnej orbitálnej dráhy (TOM). Energetická vzdialenosť medzi posledným úplným molekulárnym orbitálom a ďalšou s najvyššou energiou (anti-bond) je prekonaná absorpciou fotónu so zvyšujúcimi sa vlnovými dĺžkami.

halidy

Halogény reagujú za vzniku halogenidov, buď anorganických alebo organických. Najznámejšie sú halogenovodíky: fluorovodík (HF), chlorovodík (HCl), bromovodík (HBr) a jodovodík (HI).

Všetky z nich rozpustené vo vode vytvárajú kyslé roztoky; tak kyslé, že HF môže degradovať akýkoľvek sklenený obal. Ďalej sa považujú za východiskové materiály na syntézu extrémne silných kyselín.

Existujú tiež takzvané halogenidy kovov, ktoré majú chemické vzorce, ktoré závisia od valencie kovu. Napríklad halogenidy alkalických kovov majú vzorec MX a medzi ne patria: NaCl, chlorid sodný; KBr, bromid draselný; CsF, fluorid cézny; a LiI, jodid lítny.

Halogenidy kovov alkalických zemín, prechodových kovov alebo kovov p bloku majú vzorec MX _n , pričom n je kladný náboj kovu. Preto niektoré príklady z nich sú: FeCl ₃ , železitý chlorid; MgBr ₂ , magnézium bromid; AlF ₃ , hliník boritý; a Cul ₂ , meďnatý jodid.

Avšak halogény môžu tiež vytvárať väzby s atómami uhlíka; môžu preto zasahovať do zložitého sveta organickej chémie a biochémie. Tieto zlúčeniny sa nazývajú organické halogenidy a majú všeobecný chemický vzorec RX, X je ktorýkoľvek z halogénov.

aplikácia

chlór

V priemysle

-Brom a chlór sa používajú v textilnom priemysle na bielenie a úpravu vlny, čím sa zabráni jej zmršteniu za mokra.

- Používa sa ako dezinfekčný prostriedok ditritu a na čistenie pitnej vody a bazénov. Okrem toho sa zlúčeniny odvodené od chlóru používajú v práčovniach a v papierenskom priemysle.

-Používa sa pri výrobe špeciálnych batérií a chlórovaných uhľovodíkov. Používa sa tiež pri spracovaní mäsa, zeleniny, rýb a ovocia. Chlór tiež pôsobí ako baktericídne činidlo.

- Používa sa na čistenie a oddeľovanie usní a na bielenie celulózy. Trichlorid dusíka sa predtým používal ako múčne bielidlo a kondicionér.

-Fosfénový plyn (COCI ₂ ) sa používa v mnohých procesoch priemyselnej syntézy, ako aj pri výrobe vojenských plynov. Fosfén je veľmi toxický a je zodpovedný za početné úmrtia v prvej svetovej vojne, kde sa použil plyn.

- Tento plyn sa nachádza aj v insekticídoch a fumigantoch.

-NaCl je veľmi hojná soľ, ktorá sa používa na ochutenie jedla a na ochranu hospodárskych zvierat a hydiny. Okrem toho sa používa v telových rehydratačných tekutinách, perorálne aj intravenózne.

V medicíne

- Atómy halogénu, ktoré sa viažu na lieky, ich robia lipofilnejšími. To umožňuje liečivám ľahšie prechádzať cez bunkové membrány a rozpúšťať sa v lipidoch, ktoré ho tvoria.

- Chlór difunduje do neurónov centrálneho nervového systému prostredníctvom iónových kanálov spojených s receptormi neurotransmitera GABA, a tak vytvára sedatívny účinok. Toto je mechanizmus účinku niekoľkých anxiolytík.

-HCl je prítomný v žalúdku, kde zasahuje a vytvára redukujúce prostredie, ktoré uprednostňuje spracovanie potravín. Okrem toho HCl aktivuje pepsín, enzým, ktorý iniciuje hydrolýzu proteínov, štádium pred intestinálnou absorpciou proteínového materiálu.

iní

- kyselina chlorovodíková (HCl) sa používa na čistenie kúpeľní, vo výučbových a výskumných laboratóriách av mnohých priemyselných odvetviach.

-PVC (polyvinylchlorid) je vinylchloridový polymér používaný v odevoch, podlahových obkladoch, elektrických kábloch, ohybných trubkách, rúrkach, nafukovacích štruktúrach a strešných škridle. Okrem toho sa chlór používa ako medziprodukt pri výrobe iných plastových materiálov.

- Chlór sa používa pri extrakcii brómu.

- Metylchlorid vykonáva anestetickú funkciu. Používa sa tiež pri výrobe určitých silikónových polymérov a pri extrakcii tukov, olejov a živíc.

-Chloroform (CHCEM ₃ ) je rozpúšťadlo používané v mnohých laboratóriách, a to najmä v organickej chémie a biochémie laboratória, od učenia výskumu.

- A nakoniec, čo sa týka chlóru, trichlóretylén sa používa na odmasťovanie kovových častí.

bróm

- Bróm sa používa pri ťažbe zlata a pri vŕtaní ropných a plynových vrtov. Používa sa ako spomaľovač horenia v plastikárskom a plynárenskom priemysle. Bróm izoluje oheň od kyslíka a spôsobuje jeho zhasnutie.

- Je sprostredkovateľom pri výrobe hydraulických kvapalín, chladiacich a odvlhčovacích prostriedkov a prípravkov na tvarovanie vlasov. Bromid draselný sa používa pri výrobe fotografických dosiek a papierov.

-Bromid draselný sa tiež používa ako antikonvulzívum, ale kvôli možnosti, že soľ môže spôsobiť neurologické dysfunkcie, sa jeho použitie znížilo. Ďalej je ďalším bežným použitím čipu na meranie tuhých vzoriek z infračervenej spektroskopie.

- Brómové zlúčeniny sú prítomné v liekoch používaných na liečbu pneumónie. Okrem toho sa brómové zlúčeniny začleňujú do liekov používaných v pokusoch uskutočňovaných na liečenie Alzheimerovej choroby.

- Bróm sa používa na zníženie znečistenia ortuti v elektrárňach, ktoré používajú uhlie ako palivo. Používa sa tiež v textilnom priemysle na vytváranie rôznych farebných farbív.

- Metylbromín sa použil ako pesticídy na splodenie pôdy a domácnosti, ale jeho škodlivý účinok na ozón obmedzil jeho použitie.

- halogénové žiarovky sú žiarovky a pridanie malého množstva brómu a jódu umožňuje zníženie veľkosti žiaroviek.

jód

-Jód sa podieľa na fungovaní štítnej žľazy, čo je regulačný hormón látkovej výmeny v tele. Štítna žľaza vylučuje hormóny T3 a T4, ktoré pôsobia na cieľové orgány. Napríklad hormonálny účinok na srdcový sval spôsobuje zvýšenie krvného tlaku a srdcového rytmu.

-Jód sa tiež používa na identifikáciu prítomnosti škrobu. Jodid strieborný je činidlo používané pri vývoji fotografií.

fluóru

- Niektoré zubné fluoridové zlúčeniny sa pridávajú do zubných pást, aby sa zabránilo dutinám. Deriváty fluoridu sú prítomné v rôznych anestetikách. Vo farmaceutickom priemysle je fluorid včlenený do liekov na štúdium možného zlepšenia jeho účinkov na organizmus.

-Hydrofluorová kyselina sa používa na leptanie skla. Tiež pri výrobe halónov (hasiace plyny, ako je freón). Zlúčenina fluóru sa používa pri elektrolýze hliníka na dosiahnutie jej čistenia.

- Antireflexné povlaky obsahujú zlúčeninu fluóru. Používa sa pri výrobe plazmových obrazoviek, plochých obrazoviek a mikroelektromechanických systémov. Fluorín je tiež prítomný v hline používanej v niektorých keramických výrobkoch.

Astatus

Predpokladá sa, že astatín môže pomôcť jódu pri regulácii fungovania štítnej žľazy. Jeho rádioaktívny izotop ( ²¹⁰ At) sa použil aj v štúdiách rakoviny u myší.

Referencie

1. Encyklopédia bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci. Halogény a ich zlúčeniny. , Prevzaté z:
2. employment.gob.es
3. Chémia LibreTexts. Skupina 17: Všeobecné vlastnosti halogénov. Prevzaté z: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogén. Prevzaté z: en.wikipedia.org
5. Jim Clark. (Máj 2015). Atómové a fyzikálne vlastnosti prvkov skupiny 7 (Halogény). Prevzaté z: chemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML a Stanley, GG Chemistry (2003), 8. vydanie. Cengage Learning.
7. Prvky. halogény Prevzaté z: elements.org.es
8. Brown, Laurel. (24. apríla 2017). Halogénové charakteristiky. Sciencing. Obnovené z: sciencing.com