Halogener er en gruppe af kemiske elementer, der omfatter gruppe 17 i det periodiske system, herunder fluor, klor, brom, jod og astat. De besidder unikke egenskaber, såsom høj reaktivitet, lave smelte- og kogepunkter, og er kendt for deres evne til at danne stabile forbindelser med andre elementer. Deres molekylære strukturer er karakteriseret ved at have syv valenselektroner, hvilket gør dem meget elektronegative. Halogener anvendes i vid udstrækning i forskellige anvendelser, såsom produktion af kemikalier, medicin, rengøringsmidler, desinfektionsmidler og i halvlederindustrien. I denne artikel vil vi udforske mere om halogeners egenskaber, strukturer og anvendelser.
Kemiske egenskaber ved halogener: fremhævede vigtigste egenskaber.
Halogener er en gruppe af kemiske elementer, der omfatter fluor, klor, brom, jod og astat. De har unikke kemiske egenskaber, der adskiller dem fra andre elementer i det periodiske system.
En af halogeners vigtigste egenskaber er deres høje reaktivitet. De har en tendens til let at danne forbindelser, primært gennem dannelsen af kovalente bindinger. Denne reaktivitet skyldes deres høje elektronegativitet, hvilket gør dem i stand til at tiltrække elektroner fra andre atomer.
Et andet slående kendetegn ved halogener er deres farve. Fluor og klor er grønlig-gule gasser, brom er en mørkerød væske, jod er et violet fast stof, og astat er et sort fast stof. Denne ejendommelige farvning er én måde at identificere halogener på.
Derudover er halogener kendt for deres toksicitet. Fluor er for eksempel meget giftigt i sin rene form og kan forårsage alvorlig skade ved indtagelse. Klor bruges derimod som desinfektionsmiddel i svømmebassiner og vandbehandlingssystemer på grund af dets antimikrobielle egenskaber.
Kort sagt er halogener kemiske grundstoffer med unikke egenskaber, såsom høj reaktivitet, karakteristisk farvning og toksicitet. De spiller en vigtig rolle i forskellige kemiske processer og har en række anvendelser i forskellige industrier.
De vigtigste halogenkemiske stoffer, der anvendes i industrielle processer og vandbehandling.
Halogener er kemiske grundstoffer i gruppe 17 i det periodiske system, kendt for deres reaktive egenskaber og alsidighed i forskellige industrielle og vandbehandlingsprocesser. De vigtigste halogenerede kemiske stoffer, der anvendes, er klor, fluor, brom og jod.
O chlor Klor er en af de mest anvendte halogener i industrien, der anvendes i fremstilling af kemikalier, vandrensning og blegning af papir og tekstiler. Derudover er klor afgørende i vanddesinfektionsprocessen, hvor det eliminerer mikroorganismer og sikrer sikkerheden til konsum.
O fluor Det spiller også en vigtig rolle i industrielle processer, hvor det anvendes i produktionen af kemiske forbindelser, i fremstillingen af glas og i tandplejen, gennem vandfluoridering og brugen af fluortandpastaer til at forebygge huller.
O brom Det bruges primært i produktionen af kemikalier såsom flammehæmmere, pesticider og medicin. Brom bruges også i behandlingen af vand fra swimmingpools og spaer, hvor det fungerer som et effektivt desinfektionsmiddel og oxidationsmiddel.
O jod Det bruges i den farmaceutiske industri, farvestofproduktion og kemisk produktion. Derudover bruges jod i vandbehandling for at eliminere bakterier, vira og parasitter og dermed sikre kvaliteten af vand til konsum.
Kort sagt spiller halogenerede kemiske stoffer en fundamental rolle i industrielle processer og vandbehandlingsprocesser, idet de bidrager til befolkningens sundhed og sikkerhed og til udviklingen af forskellige produktive aktiviteter.
Identifikation af halogener: enkle teknikker til genkendelse af kemiske elementer i halogenfamilien.
Halogener er en gruppe af kemiske elementer, der omfatter fluor, klor, brom, jod og astat. De besidder unikke egenskaber, såsom høj reaktivitet og elektronaffinitet. For at identificere halogener er der et par enkle teknikker, der kan anvendes.
En af de mest almindelige måder at identificere halogener på er gennem flammetesten. Når man opvarmer en forbindelse, der indeholder et halogen, vil flammen udsende en karakteristisk farve, som varierer afhængigt af det tilstedeværende element. For eksempel producerer fluor en lysegul flamme, mens klor udsender en dybgrøn farve.
En anden teknik til at identificere halogener er bromvandstesten. Når bromvand tilsættes et ukendt stof, vil der ske en specifik farveændring, hvis der er halogener til stede. Brom danner for eksempel en orange opløsning, når det er i kontakt med vand.
Derudover kan halogener også identificeres gennem specifikke kemiske tests, såsom udfældningsreaktioner. For eksempel vil tilsætning af sølvnitrat til en opløsning, der indeholder et halogen, danne et bundfald, der er karakteristisk for hvert element i halogenfamilien.
Kort sagt omfatter simple teknikker til identifikation af halogener flammetest, bromvandstest og specifikke kemiske test. Disse strategier er nyttige til at genkende de kemiske elementer i halogenfamilien og kan anvendes i laboratorier og kemiske studier.
Hvorfor er halogener meget reaktive og oxiderende i det periodiske system?
Halogener er en gruppe af meget reaktive og oxiderende kemiske elementer i det periodiske system. Dette skyldes deres elektronkonfiguration, nærmere bestemt tilstedeværelsen af én elektron mindre i deres valensskal. Halogener omfatter fluor, klor, brom, jod og astat, og alle udviser denne karakteristiske egenskab.
Da halogener kun mangler én elektron i deres valensskal, søger de konstant elektroner for at opnå stabilitet. Dette gør dem meget reaktive, da de er klar til at reagere med andre grundstoffer for at optage eller dele elektroner. Denne tendens til at optage elektroner gør dem til fremragende oxidationsmidler, der er i stand til at rive elektroner fra andre grundstoffer i kemiske reaktioner.
Derudover har halogener høj elektronegativitet, hvilket betyder, at de har en stærk tiltrækning til elektroner. Dette gør dem endnu mere tilbøjelige til at danne ioniske eller kovalente bindinger med andre elementer, hvilket resulterer i stabile kemiske forbindelser. Denne evne til at danne en række forskellige forbindelser gør dem ekstremt alsidige med hensyn til deres anvendelser inden for industri og videnskabelig forskning.
Kort sagt er halogener meget reaktive og oxiderende på grund af deres elektronkonfiguration, elektronegativitet og tendens til at optage elektroner for at opnå stabilitet. Disse unikke egenskaber gør dem til essentielle elementer i moderne kemi og en række industrielle og videnskabelige anvendelser.
Halogener: egenskaber, strukturer og anvendelser
Os halogener Halogener er ikke-metalliske grundstoffer, der tilhører gruppe VIIA eller 17 i det periodiske system. De har høj elektronegativitet og høj elektronaffinitet, hvilket påvirker den ioniske natur af deres bindinger med metaller betydeligt. Ordet 'halogener' er af græsk oprindelse og betyder "saltdannende".
Men hvad er disse halogener? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) og det flygtige, radioaktive grundstof acetat (At). De er så reaktive, at de reagerer med hinanden og danner diatomiske molekyler: F 2 , Cl 2 , bror 2 , Jeg 2 og ved 2 Disse molekyler er karakteriseret ved at have lignende strukturelle egenskaber (lineære molekyler), dog med forskellige fysiske tilstande.
På billedet ovenfor er vist tre halogener. Fra venstre mod højre: klor, brom og jod. Hverken fluor eller astat kan opbevares i glasbeholdere, da sidstnævnte ikke kan modstå deres ætsende egenskaber. Bemærk, hvordan halogenernes organoleptiske egenskaber ændrer sig, når man bevæger sig ned i gruppen til grundstoffet jod.
Fluor er en gullig gas; klor er også en gulgrøn gas; brom er en mørk rødlig væske; jod er et sort fast stof med violette øjne; og astatisk er et mørkt, skinnende metallisk fast stof.
Halogener er i stand til at reagere med næsten alle grundstoffer i det periodiske system, selv nogle ædelgasser (såsom xenon og krypton). Når de gør det, kan de oxidere atomer i deres mest positive oxidationstilstande og omdanne dem til kraftige oxidationsmidler.
På samme måde giver de molekyler specifikke egenskaber, når de binder eller erstatter nogle af deres atomer. Disse typer forbindelser kaldes halogenider. Faktisk er halogenider den vigtigste naturlige kilde til halogener, og mange af dem er opløst i havet eller er en del af mineraler; såsom fluorit (CaF 2 ).
Halogener og halogenider har en bred vifte af anvendelser; fra industrielle eller teknologiske til blot at forbedre smagen af visse fødevarer, ligesom stensalt (natriumklorid).
Fysiske og kemiske egenskaber
Atomvægte
Fluor (F) 18,99 g/mol; Klor (Cl) 35,45 g/mol; Brom (Br) 79,90 g/mol; Jod (I) 126,9 g/mol og Astat (At) 210 g/mol.
Fysisk tilstand
Gasformig gas; Cl-gas; flydende Br; fast og fast Eu.
Cor
F, lys gulbrun; Cl, lysegrøn; Br, rødbrun; I, violet; og At, metallisk sort * * (antaget)
Smeltepunkter
F -219,6º C; Cl -101,5º C; Br -7,3 °C; I 113,7º C og 302º C.
Kogepunkter
F -118,12°C; Cl -34,04°C; Br 58,8°C; I 184,3º C og? Ved 337º C.
Densitet ved 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 og At- 6,2-6,5 g/cm 3
Vandopløselighed
0,091 mmol Cl/cm 3 Br- 0,21 mmol/cm 3 og I- 0,0013 mmol/cm 3 .
Ioniseringsenergi
F-1.681 kJ/mol; Cl-1.251 kJ/mol; Br-1.140 kJ/mol; I-1.008 kJ/mol og At-890 kJ/mol.
Elektronegativitet
F-4.0; Cl-3,0; Br-2,8; I-2.5 og At-2.2.
Halogener har syv valenselektroner, deraf deres store ønske om at få en elektron. Desuden har halogener høj elektronegativitet på grund af deres små atomradier og den stærke tiltrækning, som kernen udøver på valenselektronerne.
Reaktivitet
Halogener er meget reaktive, hvilket forklarer deres toksicitet. Desuden er de oxidationsmidler.
Den faldende orden for reaktivitet er: F > Cl > Br > I > At.
Tilstand i naturen
På grund af deres høje reaktivitet er halogenatomer ikke frie i naturen; men de danner aggregater eller som diatomiske molekyler forbundet af kovalente bindinger.
Molekylære strukturer
Halogener findes ikke i naturen som elementaratomer, men som diatomiske molekyler. De har dog alle en lineær molekylær struktur til fælles, hvor de eneste forskelle er længden af deres bindinger og intermolekylære interaktioner.
De lineære molekyler XX (X 2 ) er karakteriseret ved at være ustabile, fordi begge atomer tiltrækker elektronparret kraftigt til sig. Fordi deres ydre elektroner undergår en meget høj effektiv kerneladning, Zef. Jo højere Zef er, desto kortere er bindingsafstanden XX.
Efterhånden som man bevæger sig ned i gruppen, bliver Zef svagere, og stabiliteten af disse molekyler øges. Den faldende orden af reaktivitet er således: F 2 > Cl 2 > Br 2 > Jeg 2 Det er imidlertid inkongruent at sammenligne astat med fluorid, da der ikke er tilstrækkeligt mange stabile isotoper kendt på grund af deres radioaktivitet.
Intermolekylære interaktioner
På den anden side mangler deres molekyler et dipolmoment, da de er upolære. Dette forklarer deres svage intermolekylære interaktioner, hvis eneste latente kraft er London-dispersion, som er proportional med atommassen og molekylarealet.
På denne måde, det lille molekyle af F 2 har ikke nok masse eller elektroner til at danne et fast stof. I modsætning til I 2 , jodmolekylet, som forbliver et fast stof, der udsender lilla dampe.
Brom repræsenterer et mellemliggende eksempel mellem de to yderpunkter: Br-molekyler 2 interagere nok til at være i flydende tilstand.
Astatikum optræder sandsynligvis ikke som At på grund af sin tiltagende metalliske karakter. 2, men som atomer, der danner metalliske bindinger.
Med hensyn til farverne (gul-grønlig-gul-rød-lilla-sort) er den mest passende forklaring baseret på molekylær orbitalteori (MOT). Energiafstanden mellem den sidste komplette molekylære orbital og den næsthøjeste energi (i forbindelsen) bygger bro over absorptionen af en foton med stadig længere bølgelængder.
Halogenider
Halogener reagerer og danner halogenider, enten uorganiske eller organiske. De mest kendte er hydrogenhalogeniderne: hydrogenfluorid (HF), hydrogenchlorid (HCl), hydrogenbromid (HBr) og hydrogeniodid (HI).
Når de alle opløses i vand, producerer de sure opløsninger – så sure, at HF kan nedbryde enhver glasbeholder. Desuden betragtes de som udgangsmaterialer til syntesen af ekstremt stærke syrer.
Der findes også såkaldte metalhalogenider, som har kemiske formler, der afhænger af metallets valens. For eksempel har alkalimetalhalogenider formlen MX, og disse omfatter: NaCl, natriumchlorid; KBr, kaliumbromid; CsF, cæsiumfluorid; og LiI, lithiumiodid.
Halogenider af jordalkalimetaller, overgangsmetaller eller p-blokmetaller har formlen MX n , som er metallets positive ladning. Nogle eksempler er således: FeCl 3 , jern(III)chlorid; MgBr 2 , magnesiumbromid; AlF 3 , aluminiumtrifluorid; og Cul 2 , kobber(II)iodid.
Halogener kan dog også danne bindinger med kulstofatomer og dermed blande sig i den komplekse verden af organisk kemi og biokemi. Disse forbindelser kaldes organiske halogenider og har den generelle kemiske formel RX, hvor X er et hvilket som helst halogen.
applikationer
chlor
I industrien
-Brom og klor bruges i tekstilindustrien til at blege og behandle uld, hvilket forhindrer krympning, når det er vådt.
Det bruges som desinfektionsmiddel til affald og til rensning af drikkevand og svømmebassiner. Klorbaserede forbindelser bruges også i vaskerier og papirindustrien.
-Det bruges til fremstilling af specielle batterier og klorerede kulbrinter. Det bruges også til forarbejdning af kød, grøntsager, fisk og frugt. Klor virker også som et bakteriedræbende middel.
Det bruges til at rense og oplyse læder og blege cellulose. Tidligere blev nitrogentrichlorid brugt som blegemiddel og melbalsam.
-Posphengas (COCl 2 ) bruges i adskillige industrielle synteseprocesser samt i fremstillingen af militære gasser. Fosfen er meget giftigt og var ansvarlig for adskillige dødsfald under Første Verdenskrig, hvor gassen blev brugt.
-Denne gas findes også i insekticider og fumiganter.
NaCl er et meget rigeligt salt, der bruges til at krydre mad og konservere kød og fjerkræ. Det bruges også i orale og intravenøse rehydreringsvæsker.
I medicin
-Halogenatomerne, der binder sig til lægemidler, gør dem mere lipofile. Dette gør det lettere for lægemidlerne at krydse cellemembraner og opløses i de lipider, der danner dem.
Klor diffunderer ind i neuroner i centralnervesystemet gennem ionkanaler forbundet med GABA-neurotransmitterreceptorer, hvilket producerer en beroligende effekt. Dette er virkningsmekanismen for adskillige angstdæmpende midler.
HCl findes i maven, hvor det virker ved at skabe et reducerende miljø, der favoriserer fødevareforarbejdning. Derudover aktiverer HCl pepsin, et enzym, der initierer proteinhydrolyse, et trin før intestinal absorption af proteinmateriale.
Andet
-Saltsyre (HCl) bruges til rengøring af toiletter, i undervisnings- og forskningslaboratorier og i mange industrier.
PVC (polyvinylchlorid) er en vinylchloridpolymer, der anvendes i tøj, gulvbelægning, elektriske kabler, fleksible rør, slanger, oppustelige strukturer og tagsten. Klor bruges også som mellemprodukt i produktionen af andre plastmaterialer.
– Klor bruges til ekstraktion af brom.
Methylchlorid har en bedøvende funktion. Det bruges også til fremstilling af visse silikonepolymerer og til ekstraktion af fedtstoffer, olier og harpikser.
– Kloroform (CHCl3 3 ) er et opløsningsmiddel, der anvendes i mange laboratorier, især i organisk kemi og biokemiske laboratorier, fra undervisning til forskning.
- Og endelig, hvad angår klor, bruges trichlorethylen til at affedte metaldele.
brom
Brom bruges i guldminedrift og olie- og gasboring. Det bruges også som et forbrændingshæmmende middel i plast- og gasindustrien. Brom isolerer ild fra ilt, hvilket får den til at gå ud.
Det er et mellemprodukt i fremstillingen af hydrauliske væsker, køle- og affugtningsmidler og hårstylingmidler. Kaliumbromid anvendes i fremstillingen af fotografiske plader og papir.
Kaliumbromid bruges også som et antikonvulsivt middel, men på grund af salts potentiale for at forårsage neurologisk dysfunktion, er brugen af det blevet reduceret. En anden almindelig anvendelse er som en tablet til faststof-infrarødspektroskopiprøvemålinger.
Bromforbindelser findes i medicin, der anvendes til behandling af lungebetændelse. Bromforbindelser findes også i medicin, der anvendes i forsøg til behandling af Alzheimers sygdom.
Brom bruges til at reducere kviksølvforurening i kulkraftværker. Det bruges også i tekstilindustrien til at fremstille farvestoffer i forskellige farver.
-Methylbromin er blevet brugt som pesticid til jord- og boligrensning, men dets skadelige virkning på ozon har begrænset dets anvendelse.
-Halogenlamper er glødelamper, og tilsætning af små mængder brom og jod gør det muligt at reducere lampernes størrelse.
Jod
-Jod er involveret i funktionen af skjoldbruskkirtlen, et hormon der regulerer kroppens stofskifte. Skjoldbruskkirtlen udskiller hormonerne T3 og T4, som virker på målorganerne. For eksempel forårsager den hormonelle virkning på hjertemusklen en stigning i blodtryk og hjertefrekvens.
-Derudover bruges jod til at identificere tilstedeværelsen af stivelse. Sølviodid er et reagens, der bruges i fotofremkaldelse.
fluor
Nogle fluoridforbindelser tilsættes tandpastaer for at forhindre huller i tænderne. Fluoridderivater findes i forskellige bedøvelsesmidler. Medicinalindustrien inkorporerer fluorid i medicin for at undersøge potentielle forbedringer i deres virkninger på kroppen.
Flussyre bruges til at ætse glas. Det bruges også i produktionen af haloner (slukningsgasser, såsom freon). En fluorforbindelse bruges i elektrolysen af aluminium for at opnå dets rensning.
Antireflekterende belægninger indeholder en fluorforbindelse. Denne bruges i fremstillingen af plasmaskærme, fladskærme og mikroelektromekaniske systemer. Fluor findes også i ler, der bruges i nogle keramiktyper.
Astatin
Det menes, at astado kan bidrage til jod i reguleringen af skjoldbruskkirtlens funktion. Derudover er dens radioaktive isotop ( 210 At) er blevet brugt i kræftstudier på mus.
Referencer
- Encyklopædi for arbejdsmiljø og sikkerhed. Halogener og deres forbindelser. [PDF]. Hentet fra:
- Beskæftigelse.gob.es
- Kemi LibreTexts. Gruppe 17: Halogeners generelle egenskaber. Hentet fra: chem.libretexts.org
- Wikipedia (2018). Halogen Hentet fra: en.wikipedia.org
- Jim Clark (maj 2015). Atomare og fysiske egenskaber af grundstofferne i gruppe 7 (halogenerne). Hentet fra: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML og Stanley, GG Chemistry (2003), 8. udg. Cengage Learning
- Halogenelementer taget fra: elements.org.es
- Brun laurbær. (24. april 2017). Halogenegenskaber. Sciencing. Hentet fra: sciencing.com