ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンを含む周期表の第17族に属する化学元素群です。高い反応性、低い融点と沸点などのユニークな特性を持ち、他の元素と安定した化合物を形成することで知られています。ハロゲンの分子構造はXNUMXつの価電子を持つことが特徴で、高い電気陰性度を持っています。ハロゲンは、化学薬品、医薬品、洗浄剤、消毒剤、半導体産業など、様々な用途で広く使用されています。この記事では、ハロゲンの特性、構造、用途について詳しく説明します。
ハロゲンの化学的特性：主な特性を強調表示します。
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンを含む化学元素のグループです。周期表上の他の元素とは異なる独特の化学的特性を持っています。
ハロゲンの主な特性の一つは、その高い反応性です。ハロゲンは、主に共有結合の形成を通じて容易に化合物を形成します。この反応性は、ハロゲンの高い電気陰性度に起因しており、他の原子から電子を引き寄せる能力があります。
ハロゲンのもう一つの顕著な特徴は、その色です。フッ素と塩素は緑がかった黄色の気体、臭素は暗赤色の液体、ヨウ素は紫色の固体、アスタチンは黒色の固体です。この独特な色は、ハロゲンを識別する方法の一つです。
さらに、ハロゲンは毒性があることで知られています。例えば、フッ素は純粋な状態では非常に有毒であり、摂取すると深刻な害を及ぼす可能性があります。一方、塩素は抗菌作用があるため、プールや水処理システムの消毒剤として使用されています。
つまり、ハロゲンは、高い反応性、特徴的な着色、毒性といった独特の特性を持つ化学元素です。様々な化学プロセスにおいて重要な役割を果たし、様々な産業で多岐にわたる用途があります。
工業プロセスや水処理で使用される主なハロゲン化学薬品。
ハロゲンは周期表の第17族に属する化学元素で、その反応性と汎用性から、様々な産業プロセスや水処理プロセスで広く利用されています。主なハロゲン化化学物質としては、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素が挙げられます。
O クロロ 塩素は、化学薬品の製造、浄水、紙や繊維の漂白など、産業界で最も広く使用されているハロゲンの一つです。さらに、塩素は水の消毒プロセスにおいて不可欠な役割を果たし、微生物を除去し、人体への安全性を確保します。
O フッ化物 また、フッ素は工業プロセスにおいても重要な役割を果たしており、化合物の生産、ガラスの製造、歯科においては、水のフッ素化や虫歯予防のためのフッ化物配合歯磨き粉の使用を通じて使用されています。
O ブロモ 臭素は主に難燃剤、農薬、医薬品などの化学物質の製造に使用されます。また、効果的な消毒剤および酸化剤として、プールや温泉の水処理にも使用されます。
O ヨウ素 ヨウ素は製薬業界、染料製造、化学製品製造に利用されています。さらに、ヨウ素は水処理において細菌、ウイルス、寄生虫を除去し、飲料水の品質を確保するためにも使用されています。
要約すると、ハロゲン化化学物質は産業および水処理プロセスにおいて基本的な役割を果たし、人々の健康と安全、そしてさまざまな生産活動の発展に貢献しています。
ハロゲンの識別: ハロゲン族の化学元素を認識するための簡単なテクニック。
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンからなる化学元素群です。高い反応性や電子親和力といった独特の性質を有しています。ハロゲンを識別するには、いくつかの簡単な手法があります。
ハロゲンを識別する最も一般的な方法の一つは、炎色反応です。ハロゲンを含む化合物を加熱すると、含まれる元素に応じて特徴的な色の炎が発せられます。例えば、フッ素は淡黄色の炎を発しますが、塩素は濃い緑色の炎を発します。
ハロゲンを識別するもう一つの方法は、臭素水試験です。未知の物質に臭素水を加えると、ハロゲンが存在する場合に特定の色の変化が起こります。例えば、臭素は水と接触するとオレンジ色の溶液を形成します。
さらに、ハロゲンは沈殿反応などの特定の化学試験によっても識別できます。例えば、ハロゲンを含む溶液に硝酸銀を加えると、ハロゲン族の各元素に特徴的な沈殿物が形成されます。
まとめると、ハロゲンを識別するための簡便な手法としては、炎色試験、臭素水試験、そして特定の化学試験などが挙げられます。これらの手法はハロゲン族の化学元素を認識するのに役立ち、実験室や化学研究に応用できます。
周期表において、ハロゲンが反応性と酸化性が非常に高いのはなぜですか?
ハロゲンは、周期表において、反応性と酸化力に優れた化学元素のグループに属します。これは、ハロゲンの電子配置、具体的には価電子殻の電子が1つ少ないことに起因します。ハロゲンには、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンが含まれ、いずれもこの独特の特性を示します。
価電子殻から電子が1つだけ欠けているため、ハロゲンは安定を保つために常に電子を求めています。そのため、他の元素と反応して電子を獲得したり共有したりする反応性が非常に高くなっています。この電子獲得の傾向は、ハロゲンを優れた酸化剤とし、化学反応において他の元素から電子を奪い取ることができる優れた酸化剤へと導きます。
さらに、ハロゲンは高い電気陰性度、つまり電子を引きつける力が強いという性質を持っています。そのため、他の元素とイオン結合や共有結合を形成しやすく、安定した化合物を形成します。多様な化合物を形成できるため、産業や科学研究における応用において非常に汎用性があります。
要約すると、ハロゲンは、その電子配置、電気陰性度、そして安定性を得るために電子を獲得する傾向により、非常に反応性と酸化性が高いという特徴を持っています。これらのユニークな特性により、ハロゲンは現代化学や様々な産業・科学分野において不可欠な元素となっています。
ハロゲン：特性、構造、用途
Os ハロゲン ハロゲンは、周期表のVIIA族（第17族）に属する非金属元素です。高い電気陰性度と高い電子親和力を有し、金属との結合におけるイオン性に大きな影響を与えます。「ハロゲン」という言葉はギリシャ語に由来し、「塩を形成する」という意味です。
では、これらのハロゲンとは何でしょうか？フッ素（F）、塩素（Cl）、臭素（Br）、ヨウ素（I）、そして短命な放射性元素である酢酸（At）です。これらは非常に反応性が高く、互いに反応して二原子分子を形成します。F 2 Cl 2 Br 2 、 私 2 そして 2 これらの分子は、物理的状態は異なるものの、類似した構造特性（線形分子）を持つことが特徴です。
上の画像には、3つのハロゲンが示されています。左から右へ、塩素、臭素、ヨウ素です。フッ素とアスタチンはガラス容器に保存できません。後者は腐食性があるためです。ハロゲンの官能特性が、グループを下りてヨウ素元素に進むにつれて変化することに注目してください。
フッ素は黄色がかった気体、塩素も黄緑色の気体、臭素は暗赤色の液体、ヨウ素は紫色の瞳を持つ黒色の固体、アスタティックは暗く光沢のある金属性の固体です。
ハロゲンは周期表のほぼすべての元素と反応することができ、一部の希ガス（キセノンやクリプトンなど）とも反応します。反応すると、最も高い酸化状態にある原子を酸化し、強力な酸化剤へと変化させます。
同様に、ハロゲン化物は分子内の原子の一部と結合したり置換したりすることで、分子に特定の特性を与えます。このような化合物はハロゲン化物と呼ばれます。実際、ハロゲン化物はハロゲンの主な天然源であり、その多くは海中に溶解しているか、蛍石（CaF）などの鉱物の一部です。 2 ).
ハロゲンとハロゲン化物は、工業用または技術的用途から、岩塩（塩化ナトリウム）のように単に特定の食品の風味を高める用途まで、多岐にわたります。
物理的および化学的性質
原子量
フッ素（F）18,99 g/mol、塩素（Cl）35,45 g/mol、臭素（Br）79,90 g/mol、ヨウ素（I）126,9 g/mol、アスタチン（At）210 g/mol、
物理的状態
気体ガス、Cl ガス、液体 Br、固体および固体 Eu。
うわっ
F、淡黄褐色、Cl、淡緑色、Br、赤褐色、I、紫色、At、金属的な黒**（推定）
融点
F -219,6º C; Cl -101,5º C; Br -7,3 ° C; I 113,7º C および 302º C。
沸点
F -118,12°C; Cl -34,04 °C; Br 58,8°C; I 184,3º C、そして? 337º Cで。
25℃における密度
F- 0,0017 g/cm 3 ; Cl 0,0032 g / cm 3 ; Br- 3,102 g / cm 3 ; I-4,93 g/cm 3 そしてAt-6,2-6,5 g/cm 3
水溶性
0,091 mmol Cl/cm 3 ; 臭素 0,21 mmol/cm 3 およびI-0,0013 mmol/cm 3 .
イオン化エネルギー
F-1.681 kJ/モル、Cl-1.251 kJ/モル、Br-1.140 kJ/モル、I-1.008 kJ/モル、At-890 kJ/モル。
電気陰性度
F-4.0、Cl-3,0、Br-2,8、I-2.5、At-2.2。
ハロゲンは価電子を7個持つため、電子を獲得しようとする強い欲求を持っています。さらに、原子半径が小さく、原子核が価電子に及ぼす強い引力により、ハロゲンは高い電気陰性度を持ちます。
反応性
ハロゲンは反応性が非常に高く、それが毒性の原因と考えられます。さらに、ハロゲンは酸化剤でもあります。
反応性の減少順は、F > Cl > Br > I > At です。
自然の状態
ハロゲン原子は反応性が高いため、自然界では自由ではなく、集合体を形成したり、共有結合によって結合した二原子分子として存在します。
分子構造
ハロゲンは自然界では素原子としてではなく、二原子分子として存在します。しかし、それらはすべて直線的な分子構造を有しており、結合の長さと分子間相互作用のみが異なります。
線状分子XX（X 2 ）は、両方の原子が電子対を強く引き寄せるため、不安定であるという特徴があります。外殻電子は非常に高い有効核電荷Zefを持つためです。Zefが高いほど、結合距離XXは短くなります。
グループを下に行くほど、Zefは弱くなり、分子の安定性が増します。したがって、反応性の降順は次のようになります：F 2 > 塩素 2 > Br 2 >私 2 しかし、放射能のせいで十分な安定同位体が知られていないため、アスタチンとフッ化物を比較するのは矛盾しています。
分子間相互作用
一方、これらの分子は非極性であるため、双極子モーメントを持たず、弱い分子間相互作用を示します。この相互作用の唯一の潜在力はロンドン分散であり、これは原子量と分子面積に比例します。
このようにして、Fの小さな分子 2 固体を形成するのに十分な質量や電子を持っていない。Iとは異なり 2 ヨウ素分子は固体のままで、紫色の蒸気を放出します。
臭素は、2つの極端な例の中間例である臭素分子である。 2 液体状態になるほど十分に相互作用します。
アスタティックは、金属的な性質が増すため、Atとして現れない可能性が高い。 2, 金属結合を形成する原子としてです。
色（黄緑黄赤紫黒）については、分子軌道理論（MOT）に基づく説明が最も適切です。最後の分子軌道と次に高いエネルギーを持つ分子軌道（リンク）の間のエネルギー距離は、波長が長くなる光子の吸収によって埋められます。
ハロゲン化物
ハロゲンは反応して無機または有機のハロゲン化物を形成します。最もよく知られているのはハロゲン化水素で、フッ化水素（HF）、塩化水素（HCl）、臭化水素（HBr）、ヨウ化水素（HI）などがあります。
これらはすべて水に溶かすと酸性溶液を生成します。その酸性度は非常に高く、HFはあらゆるガラス容器を劣化させます。さらに、これらは極めて強い酸の合成原料としても考えられています。
いわゆる金属ハロゲン化物もあり、その化学式は金属の価数に依存します。例えば、アルカリ金属ハロゲン化物は化学式MXで表され、NaCl（塩化ナトリウム）、KBr（臭化カリウム）、CsF（フッ化セシウム）、LiI（ヨウ化リチウム）などが含まれます。
アルカリ土類金属、遷移金属、またはpブロック金属のハロゲン化物は、化学式MXで表される。 n は金属の正電荷です。例としては、FeClなどがあります。 3 、三塩化鉄（III）; MgBr 2 、臭化マグネシウム; AlF 3 、三フッ化アルミニウム、およびCul 2 、ヨウ化銅。
しかし、ハロゲンは炭素原子と結合を形成することもあり、有機化学や生化学の複雑な世界に干渉することがあります。これらの化合物は有機ハロゲン化物と呼ばれ、一般化学式RX（Xは任意のハロゲン）で表されます。
ウソス
塩素
業界では
- 臭素と塩素は繊維産業において、ウールの漂白や処理に使用され、濡れたときの縮みを防止します。
廃棄物の消毒剤、飲料水やプールの浄化剤として使用されています。塩素由来の化合物は、洗濯や製紙業界でも使用されています。
-特殊電池や塩素化炭化水素の製造に使用されます。また、肉、野菜、魚、果物の加工にも使用されます。塩素は殺菌剤としても作用します。
革製品の洗浄と光沢向上、セルロースの漂白に使用されます。以前は、三塩化窒素は漂白剤や小麦粉の調整剤として使用されていました。
-ポスフェンガス（COCl 2 リンスフェンは、多くの工業用合成プロセスや軍用ガスの製造に使用されています。リンスフェンは非常に有毒であり、第一次世界大戦中にこのガスが使用された際に多くの死者を出しました。
-このガスは殺虫剤や燻蒸剤にも含まれています。
塩化ナトリウムは、食品の味付けや肉や鶏肉の保存に広く利用される塩です。また、経口補水液や静脈内補水液にも使用されます。
医学では
-薬物に結合するハロゲン原子は、薬物の親油性を高めます。これにより、薬物は細胞膜を通過しやすくなり、薬物を構成する脂質に溶解します。
塩素は、GABA神経伝達物質受容体に結合したイオンチャネルを介して中枢神経系のニューロンに拡散し、鎮静効果をもたらします。これは、いくつかの抗不安薬の作用機序です。
胃の中に存在する塩酸は、食物の消化を促進する還元環境を作り出す働きをします。さらに、塩酸はタンパク質の加水分解を開始する酵素であるペプシンを活性化します。これは、タンパク質が腸管で吸収される前の段階です。
その他
-塩酸 (HCl) は、トイレの掃除、教育・研究室、そして多くの産業で使用されています。
PVC（ポリ塩化ビニル）は、衣料品、床材、電気ケーブル、フレキシブルパイプ、チューブ、インフレータブル構造物、屋根瓦などに使用される塩化ビニルポリマーです。塩素は、他のプラスチック材料の製造における中間体としても使用されます。
– 塩素は臭素の抽出に使用されます。
塩化メチルには麻酔作用があります。また、特定のシリコーンポリマーの製造や、油脂、樹脂の抽出にも使用されます。
– クロロホルム（CHCl 3 ）は、教育から研究まで、多くの研究室、特に有機化学や生化学の研究室で使用されている溶媒です。
-最後に塩素についてですが、トリクロロエチレンは金属部品の脱脂に使用されます。
ブロモ
臭素は金鉱採掘、石油・ガス掘削に使用されます。また、プラスチック産業やガス産業では難燃剤としても使用されます。臭素は火と酸素を遮断し、消火を促進します。
臭化カリウムは、油圧作動油、冷却・除湿剤、ヘアスタイリング剤の製造における中間体です。また、写真乾板や印画紙の製造にも使用されます。
臭化カリウムは抗けいれん薬としても使用されていますが、塩分が神経機能障害を引き起こす可能性があるため、使用量は減少しています。また、固体赤外分光法によるサンプル測定用の錠剤としても広く使用されています。
臭素化合物は肺炎の治療薬に含まれています。また、アルツハイマー病の治療試験で使用される薬剤にも臭素化合物が含まれています。
臭素は、石炭火力発電所における水銀汚染の低減に使用されます。また、繊維産業では様々な色の染料の製造にも使用されます。
-メチル臭素は土壌や住宅の燻蒸用の殺虫剤として使用されてきましたが、オゾンに対する有害な影響によりその使用は制限されています。
-ハロゲンランプは白熱灯であり、少量の臭素とヨウ素を添加することでランプのサイズを縮小することができます。
ヨウ素
-ヨウ素は、体の代謝を調節するホルモンである甲状腺の機能に関与しています。甲状腺はT3とT4というホルモンを分泌し、標的臓器に作用します。例えば、心筋へのホルモン作用は、血圧と心拍数の上昇を引き起こします。
-さらに、ヨウ素はデンプンの存在を確認するために使用されます。ヨウ化銀は写真現像に使用される試薬です。
フッ素
虫歯予防のため、歯磨き粉にはフッ化物化合物が添加されています。フッ化物誘導体は様々な麻酔薬に含まれています。製薬業界では、フッ化物を医薬品に配合することで、身体への効果向上の可能性を研究しています。
フッ化水素酸はガラスのエッチングに使用されます。また、ハロン（フロンなどの消火ガス）の製造にも使用されます。フッ素化合物は、アルミニウムの電気分解で精製に使用されます。
反射防止コーティングにはフッ素化合物が含まれています。これはプラズマディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）の製造に使用されます。また、一部のセラミックに使用される粘土にもフッ素が含まれています。
アスタチン
アスタドは、甲状腺の機能を調整するヨウ素として役立つと考えられています。さらに、その放射性同位元素（ 210 はマウスの癌研究に使用されています。
参照
- 労働安全衛生百科事典。ハロゲンとその化合物。[PDF]。出典：
- Employment.gob.es
- Chemistry LibreTexts. 第17族：ハロゲンの一般性質。出典：chem.libretexts.org
- Wikipedia (2018). ハロゲン 出典: en.wikipedia.org
- ジム・クラーク（2015年7月）. 第XNUMX族元素（ハロゲン）の原子論的および物理的性質. 出典：chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML, Stanley, GG Chemistry (2003)、第8版、Cengage Learning
- ハロゲン元素 出典: elements.org.es
- Brown Laurel. (24年2017月XNUMX日). ハロゲンの特性. Sciencing. 出典: sciencing.com