Halogēni ir ķīmisko elementu grupa, kas veido periodiskās tabulas 17. grupu, tostarp fluoru, hloru, bromu, jodu un astatīnu. Tiem piemīt unikālas īpašības, piemēram, augsta reaģētspēja, zema kušanas un viršanas temperatūra, un tie ir pazīstami ar spēju veidot stabilus savienojumus ar citiem elementiem. To molekulārajām struktūrām raksturīgi septiņi valences elektroni, kas padara tos ļoti elektronegatīvus. Halogēnus plaši izmanto dažādos pielietojumos, piemēram, ķīmisko vielu, zāļu, tīrīšanas līdzekļu, dezinfekcijas līdzekļu ražošanā un pusvadītāju rūpniecībā. Šajā rakstā mēs vairāk izpētīsim halogēnu īpašības, struktūru un pielietojumu.
Halogēnu ķīmiskās īpašības: galvenās izceltās īpašības.
Halogēni ir ķīmisko elementu grupa, kas ietver fluoru, hloru, bromu, jodu un astatīnu. Tiem piemīt unikālas ķīmiskās īpašības, kas tos atšķir no citiem periodiskās tabulas elementiem.
Viena no halogēnu galvenajām īpašībām ir to augstā reaģētspēja. Tie viegli veido savienojumus, galvenokārt veidojot kovalentās saites. Šī reaģētspēja ir saistīta ar to augsto elektronegativitāti, kas padara tos spējīgus piesaistīt elektronus no citiem atomiem.
Vēl viena pārsteidzoša halogēnu īpašība ir to krāsa. Fluors un hlors ir zaļgani dzeltenas gāzes, broms ir tumši sarkans šķidrums, jods ir violeta cietviela, un astatīns ir melna cietviela. Šī īpatnējā krāsa ir viens no veidiem, kā identificēt halogēnus.
Turklāt halogēni ir pazīstami ar savu toksicitāti. Piemēram, fluors tīrā veidā ir ļoti indīgs un var izraisīt nopietnu kaitējumu, ja tiek norīts. Savukārt hlors tiek izmantots kā dezinfekcijas līdzeklis peldbaseinos un ūdens attīrīšanas sistēmās, pateicoties tā pretmikrobu īpašībām.
Īsāk sakot, halogēni ir ķīmiski elementi ar unikālām īpašībām, piemēram, augstu reaģētspēju, raksturīgu krāsojumu un toksicitāti. Tiem ir svarīga loma dažādos ķīmiskos procesos, un tos plaši izmanto dažādās nozarēs.
Galvenie halogēnu ķīmiskie reaģenti, ko izmanto rūpnieciskajos procesos un ūdens attīrīšanā.
Halogēni ir periodiskās tabulas 17. grupas ķīmiskie elementi, kas pazīstami ar savām reaģējošajām īpašībām un daudzpusību dažādos rūpnieciskos un ūdens attīrīšanas procesos. Galvenie izmantotie halogenētie ķīmiskie reaģenti ir hlors, fluors, broms un jods.
O kloro Hlors ir viens no rūpniecībā visplašāk izmantotajiem halogēniem, ko izmanto ķīmisko vielu ražošanā, ūdens attīrīšanā, kā arī papīra un tekstilizstrādājumu balināšanā. Turklāt hlors ir būtisks ūdens dezinfekcijas procesā, iznīcinot mikroorganismus un nodrošinot drošību cilvēku uzturam.
O fluorīds Tam ir arī svarīga loma rūpnieciskajos procesos, jo to izmanto ķīmisko savienojumu ražošanā, stikla ražošanā un zobārstniecībā, fluorizējot ūdeni un izmantojot fluorīdu saturošas zobu pastas, lai novērstu kariesu.
O broms To galvenokārt izmanto tādu ķīmisku vielu kā liesmas slāpētāju, pesticīdu un zāļu ražošanā. Bromu izmanto arī peldbaseinu un spa ūdens attīrīšanā, jo tas darbojas kā efektīvs dezinfekcijas līdzeklis un oksidētājs.
O jods To izmanto farmācijas rūpniecībā, krāsvielu ražošanā un ķīmiskajā ražošanā. Turklāt jodu izmanto ūdens attīrīšanā, lai iznīcinātu baktērijas, vīrusus un parazītus, nodrošinot ūdens kvalitāti lietošanai pārtikā.
Rezumējot, halogenētiem ķīmiskiem reaģentiem ir būtiska loma rūpniecības un ūdens attīrīšanas procesos, veicinot iedzīvotāju veselību un drošību, kā arī dažādu ražošanas darbību attīstību.
Halogēnu identificēšana: vienkāršas metodes halogēnu saimes ķīmisko elementu atpazīšanai.
Halogēni ir ķīmisko elementu grupa, kas ietver fluoru, hloru, bromu, jodu un astatīnu. Tiem piemīt unikālas īpašības, piemēram, augsta reaģētspēja un elektronu afinitāte. Lai identificētu halogēnus, ir dažas vienkāršas metodes, ko var izmantot.
Viens no visizplatītākajiem halogēnu identificēšanas veidiem ir liesmas tests. Karsējot savienojumu, kas satur halogēnu, liesma izstaro raksturīgu krāsu, kas mainās atkarībā no esošā elementa. Piemēram, fluors rada gaiši dzeltenu liesmu, bet hlors - tumši zaļu krāsu.
Vēl viena halogēnu identificēšanas metode ir broma ūdens tests. Pievienojot nezināmai vielai broma ūdeni, ja ir klāt halogēni, notiks īpaša krāsas maiņa. Piemēram, broms, nonākot saskarē ar ūdeni, veido oranžu šķīdumu.
Turklāt halogēnus var identificēt arī ar specifiskiem ķīmiskiem testiem, piemēram, nogulšņu reakcijām. Piemēram, pievienojot sudraba nitrātu šķīdumam, kas satur halogēnu, veidosies nogulsnes, kas raksturīgas katram halogēnu saimes elementam.
Rezumējot, vienkāršas halogēnu identificēšanas metodes ietver liesmas testu, broma-ūdens testu un specifiskus ķīmiskos testus. Šīs stratēģijas ir noderīgas halogēnu saimes ķīmisko elementu atpazīšanai un var tikt pielietotas laboratorijās un ķīmijas pētījumos.
Kāpēc periodiskajā tabulā halogēni ir ļoti reaģējoši un oksidējoši?
Halogēni ir ļoti reaģētspējīgu un oksidējošu ķīmisko elementu grupa periodiskajā tabulā. Tas ir saistīts ar to elektronu konfigurāciju, proti, par vienu elektronu mazāk valences apvalkā. Halogēni ietver fluoru, hloru, broms, jods un astatīns, un visiem tiem piemīt šī atšķirīgā īpašība.
Tā kā halogēnu valences apvalkā trūkst tikai viena elektrona, tie pastāvīgi meklē elektronus, lai sasniegtu stabilitāti. Tas padara tos ļoti reaģējošus, jo tie ir gatavi reaģēt ar citiem elementiem, lai iegūtu vai dalītos ar elektroniem. Šī tieksme iegūt elektronus padara tos par izciliem oksidētājiem, kas ķīmiskās reakcijās spēj atņemt elektronus no citiem elementiem.
Turklāt halogēniem piemīt augsta elektronegativitāte, kas nozīmē, ka tiem ir spēcīga pievilkšanās elektroniem. Tas padara tos vēl ticamākus jonu vai kovalento saišu veidošanai ar citiem elementiem, kā rezultātā rodas stabili ķīmiskie savienojumi. Šī spēja veidot dažādus savienojumus padara tos ārkārtīgi daudzpusīgus pielietojuma ziņā rūpniecībā un zinātniskajā pētniecībā.
Rezumējot, halogēni ir ļoti reaģētspējīgi un oksidējoši, pateicoties to elektronu konfigurācijai, elektronegativitātei un tendencei iegūt elektronus stabilitātes sasniegšanai. Šīs unikālās īpašības padara tos par būtiskiem elementiem mūsdienu ķīmijā un dažādos rūpnieciskos un zinātniskos pielietojumos.
Halogēni: īpašības, struktūra un pielietojums
Os halogēni Halogēni ir nemetāliski elementi, kas pieder pie periodiskās tabulas VIIA jeb 17. grupas. Tiem ir augsta elektronegativitāte un augsta elektronu afinitāte, kas būtiski ietekmē to saišu ar metāliem jonu raksturu. Vārds "halogēni" ir cēlies no grieķu valodas un nozīmē "sāls veidojošs".
Bet kas ir šie halogēni? Fluors (F), hlors (Cl), broms (Br), jods (I) un efemērais, radioaktīvais elements acetāts (At). Tie ir tik reaģējoši, ka reaģē viens ar otru, veidojot diatomiskas molekulas: F 2 Cl 2 , Br 2 , Es 2 un plkst. 2 Šīm molekulām raksturīgas līdzīgas strukturālās īpašības (lineāras molekulas), lai gan ar atšķirīgiem fizikālajiem stāvokļiem.
Attēlā augstāk ir parādīti trīs halogēni. No kreisās uz labo: hlors, broms un jods. Ne fluoru, ne astatīnu nevar uzglabāt stikla traukos, jo pēdējie neiztur to korozīvo iedarbību. Ievērojiet, kā mainās halogēnu organoleptiskās īpašības, virzoties pa grupu uz leju līdz elementam jods.
Fluors ir dzeltenīga gāze; hlors arī ir dzeltenzaļa gāze; broms ir tumši sarkanīgs šķidrums; jods ir melna cieta viela ar violetām acīm; un astatiskā viela ir tumša, spīdīga metāliska cietviela.
Halogēni spēj reaģēt ar gandrīz visiem periodiskās tabulas elementiem, pat ar dažām cēlgāzēm (piemēram, ksenonu un kriptonu). To darot, tie var oksidēt atomus to pozitīvākajos oksidācijas stāvokļos, pārveidojot tos par spēcīgiem oksidētājiem.
Līdzīgi tie piešķir molekulām specifiskas īpašības, kad tās saistās vai aizvieto dažus no to atomiem. Šāda veida savienojumus sauc par halogenīdiem. Patiesībā halogenīdi ir galvenais dabiskais halogēnu avots, un daudzi no tiem ir izšķīduši jūrā vai ir daļa no minerāliem, piemēram, fluorīts (CaF 2 ).
Halogēniem un halogenīdiem ir plašs pielietojums; sākot no rūpnieciskiem vai tehnoloģiskiem mērķiem līdz vienkārši noteiktu pārtikas produktu garšas uzlabošanai, tāpat kā akmens sāls (nātrija hlorīds).
Propriedades físicas e químicas
Atomu svari
Fluors (F) 18,99 g/mol; hlors (Cl) 35,45 g/mol; broms (Br) 79,90 g/mol; jods (I) 126,9 g/mol un astatīns (At) 210 g/mol,
Fiziskais stāvoklis
Gāzveida gāze; Cl gāze; šķidrs Br; ciets un ciets Eu.
Cor
F, gaiši dzeltenbrūns; Cl, gaiši zaļš; Br, sarkanbrūns; I, violets; un At, metāliski melns * * (pieņemts)
Kušanas temperatūras
F -219,6 °C; Cl -101,5 °C; Br -7,3 °C; I 113,7 °C un 302 °C.
Vārīšanās temperatūras
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/cm 3 Cl 0,0032 g/cm 3 Br- 3,102 g/cm 3 I - 4,93 g/cm 3 un pie 6,2–6,5 g/cm 3
Šķīdība ūdenī
0,091 mmol Cl/cm 3 Br- 0,21 mmol/cm 3 un I - 0,0013 mmol/cm 3 .
Jonizācijas enerģija
F — 1.681 1.251 kJ/mol; Cl — 1.140 1.008 kJ/mol; Br — 890 XNUMX kJ/mol; I — XNUMX XNUMX kJ/mol un At — XNUMX kJ/mol.
Elektronegativitāte
F-4.0; Cl-3,0; Br-2,8; I-2.5 un At-2.2.
Halogēniem ir septiņi valences elektroni, tāpēc tiem ir liela tieksme iegūt elektronu. Turklāt halogēniem ir augsta elektronegativitāte, pateicoties to mazajam atomu rādiusam un spēcīgajai pievilkšanās spēkam, ko kodols rada valences elektroniem.
Reaktivitāte
Halogēni ir ļoti reaģētspējīgi, kas izskaidro to toksicitāti. Turklāt tie ir oksidētāji.
Reaktivitātes dilstošā secība ir: F > Cl > Br > I > At.
Valsts dabā
Augstas reaģētspējas dēļ halogēna atomi dabā nav sastopami brīvā veidā, bet gan veido agregātus vai diatomiskas molekulas, kas saistītas ar kovalentām saitēm.
Molekulārās struktūras
Halogēni dabā nepastāv kā elementāri atomi, bet gan kā diatomiskas molekulas. Tomēr tiem visiem ir kopīga lineāra molekulārā struktūra, vienīgās atšķirības ir to saišu garums un starpmolekulārās mijiedarbības.
Lineārās molekulas XX (X 2 ) raksturojas ar nestabilitāti, jo abi atomi spēcīgi pievelk elektronu pāri. Jo to ārējie elektroni piedzīvo ļoti augstu efektīvo kodola lādiņu Zef. Jo augstāks Zef, jo īsāks saites attālums XX.
Virzoties uz leju pa grupu, Zef kļūst vājāks un šo molekulu stabilitāte palielinās. Tādējādi reaģētspējas dilstošā secība ir: F 2 > Cl 2 > Br 2 > Es 2 Tomēr nav atbilstoši salīdzināt astatīnu ar fluorīdu, jo nav zināms pietiekami daudz stabilu izotopu to radioaktivitātes dēļ.
Starpmolekulārās mijiedarbības
No otras puses, to molekulām trūkst dipola momenta, jo tās ir nepolāras. Šis fakts izskaidro to vājo starpmolekulāro mijiedarbību, kuras vienīgais latentais spēks ir Londonas dispersija, kas ir proporcionāla atoma masai un molekulas laukumam.
Tādā veidā mazā F molekula 2 nav pietiekami daudz masas vai elektronu, lai veidotu cietu vielu. Atšķirībā no I 2 , joda molekula, kas paliek cieta viela, kas izdala purpursarkanus tvaikus.
Broms ir starpposma piemērs starp divām galējībām: Br molekulām 2 pietiekami mijiedarbojas, lai nonāktu šķidrā stāvoklī.
Astatiskais, iespējams, tā pieaugošā metāliskā rakstura dēļ neparādās kā At 2, bet gan kā atomi, kas veido metāliskas saites.
Attiecībā uz krāsām (dzeltena-zaļgana-dzeltena-sarkana-violeta-melna) visatbilstošākais skaidrojums ir balstīts uz molekulāro orbitāļu teoriju (MOT). Enerģijas attālumu starp pēdējo pilno molekulāro orbitāli un nākamo augstāko enerģiju (saitē) sedz fotona absorbcija ar arvien garākiem viļņu garumiem.
Halogenīdi
Halogēni reaģē, veidojot halogenīdus, gan neorganiskus, gan organiskus. Vispazīstamākie ir ūdeņraža halogenīdi: ūdeņraža fluorīds (HF), ūdeņraža hlorīds (HCl), ūdeņraža bromīds (HBr) un ūdeņraža jodīds (HI).
Visi no tiem, izšķīdināti ūdenī, veido skābus šķīdumus — tik skābus, ka HF var noārdīt jebkuru stikla trauku. Turklāt tie tiek uzskatīti par izejvielām ārkārtīgi spēcīgu skābju sintēzei.
Pastāv arī tā sauktie metālu halogenīdi, kuru ķīmiskās formulas ir atkarīgas no metāla valences. Piemēram, sārmu metālu halogenīdiem ir formula MX, un tie ietver: NaCl, nātrija hlorīdu; KBr, kālija bromīdu; CsF, cēzija fluorīdu; un LiI, litija jodīdu.
Sārmzemju metālu, pārejas metālu vai p-bloka metālu halogenīdiem ir formula MX n , kas ir metāla pozitīvais lādiņš. Tādējādi daži piemēri ir: FeCl 3 , dzelzs trihlorīds; MgBr 2 , magnija bromīds; AlF 3 , alumīnija trifluorīds un Cul 2 , vara jodīds.
Tomēr halogēni var veidot saites arī ar oglekļa atomiem, tādējādi traucējot organiskās ķīmijas un bioķīmijas sarežģītajai pasaulei. Šos savienojumus sauc par organiskajiem halogenīdiem, un to vispārīgā ķīmiskā formula ir RX, kur X ir jebkurš halogēns.
Lietojumi
Hlors
Rūpniecībā
-Bromu un hloru tekstilrūpniecībā izmanto vilnas balināšanai un apstrādei, novēršot tās saraušanos mitrumā.
To lieto kā atkritumu dezinfekcijas līdzekli un dzeramā ūdens un peldbaseinu attīrīšanai. No hlora atvasinātus savienojumus izmanto arī veļas mazgātavās un papīra rūpniecībā.
-To izmanto īpašu akumulatoru un hlorētu ogļūdeņražu ražošanā. To izmanto arī gaļas, dārzeņu, zivju un augļu pārstrādē. Hlors darbojas arī kā baktericīds līdzeklis.
To lieto ādas tīrīšanai un balināšanai, kā arī celulozes balināšanai. Iepriekš slāpekļa trihlorīds tika izmantots kā balinātājs un miltu mīkstinātājs.
-Posfēna gāze (COCl 2 ) tiek izmantota daudzos rūpnieciskās sintēzes procesos, kā arī militāro gāzu ražošanā. Fosfēns ir ļoti toksisks un Pirmā pasaules kara laikā, kur šī gāze tika izmantota, izraisīja daudzus nāves gadījumus.
-Šī gāze ir atrodama arī insekticīdos un fumigantos.
NaCl ir ļoti bagātīgi sastopama sāls, ko izmanto ēdienu garšošanai un gaļas un mājputnu gaļas konservēšanai. To lieto arī perorālos un intravenozos rehidratācijas šķidrumos.
Medicīnā
-Halogēna atomi, kas saistās ar zālēm, padara tās lipofilākas. Tas ļauj zālēm vieglāk šķērsot šūnu membrānas, izšķīstot lipīdos, kas tās veido.
Hlors caur jonu kanāliem, kas saistīti ar GABA neirotransmiteru receptoriem, difundējas centrālās nervu sistēmas neironos, radot sedatīvu efektu. Šis ir vairāku anksiolītisko līdzekļu darbības mehānisms.
HCl atrodas kuņģī, kur tas darbojas, radot reducējošu vidi, kas veicina pārtikas pārstrādi. Turklāt HCl aktivizē pepsīnu, enzīmu, kas uzsāk olbaltumvielu hidrolīzi, posmu pirms olbaltumvielu uzsūkšanās zarnās.
Cits
Sālsskābi (HCl) izmanto tualetes tīrīšanai, mācību un pētniecības laboratorijās, kā arī daudzās nozarēs.
PVC (polivinilhlorīds) ir vinilhlorīda polimērs, ko izmanto apģērbā, grīdas segumos, elektrības kabeļos, elastīgās caurulēs, cauruļvados, piepūšamās konstrukcijās un jumta dakstiņos. Hloru izmanto arī kā starpproduktu citu plastmasas materiālu ražošanā.
– Hloru izmanto broma ieguvē.
Metilhlorīdam ir anestēzijas funkcija. To izmanto arī dažu silikona polimēru ražošanā un tauku, eļļu un sveķu ekstrakcijā.
– Hloroforms (CHCl 3 ) ir šķīdinātājs, ko izmanto daudzās laboratorijās, īpaši organiskās ķīmijas un bioķīmijas laboratorijās, sākot no mācīšanas līdz pētniecībai.
-Un visbeidzot, attiecībā uz hloru, trihloretilēnu izmanto metāla detaļu attaukošanai.
Broms
Bromu izmanto zelta ieguvē un naftas un gāzes ieguvē. To izmanto arī kā degšanas slāpētāju plastmasas un gāzes rūpniecībā. Broms atdala uguni no skābekļa, izraisot tās nodzišanu.
Tas ir starpprodukts hidraulisko šķidrumu, dzesēšanas un mitruma atdalīšanas līdzekļu, kā arī matu veidošanas līdzekļu ražošanā. Kālija bromīdu izmanto fotoplašu un fotopapīra ražošanā.
Kālija bromīdu lieto arī kā pretkrampju līdzekli, taču, tā kā sāls var izraisīt neiroloģiskus traucējumus, tā lietošana ir samazināta. Vēl viens izplatīts lietojums ir kā tablete cietvielu infrasarkanās spektroskopijas paraugu mērījumiem.
Broma savienojumi ir atrodami medikamentos, ko lieto pneimonijas ārstēšanai. Broma savienojumi ir atrodami arī medikamentos, ko izmanto Alcheimera slimības ārstēšanas pētījumos.
Bromu izmanto, lai samazinātu dzīvsudraba piesārņojumu ogļu spēkstacijās. To izmanto arī tekstilrūpniecībā, lai radītu dažādu krāsu krāsvielas.
-Metilbromīns ir izmantots kā pesticīds augsnes un mājokļu fumigācijai, taču tā kaitīgā ietekme uz ozona slāni ir ierobežojusi tā izmantošanu.
-Halogēnas spuldzes ir kvēlspuldzes, un neliela broma un joda daudzuma pievienošana ļauj samazināt lampu izmēru.
Jods
-Jods ir iesaistīts vairogdziedzera darbībā, kas ir hormons, kas regulē organisma vielmaiņu. Vairogdziedzeris izdala hormonus T3 un T4, kas iedarbojas uz mērķa orgāniem. Piemēram, hormonālā iedarbība uz sirds muskuli izraisa asinsspiediena un sirdsdarbības ātruma paaugstināšanos.
-Turklāt jodu izmanto, lai noteiktu cietes klātbūtni. Sudraba jodīds ir reaģents, ko izmanto fotoattīstīšanā.
Fluors
Daži fluorīda savienojumi tiek pievienoti zobu pastām, lai novērstu kariesu. Fluora atvasinājumi ir atrodami dažādos anestēzijas līdzekļos. Farmācijas rūpniecība iekļauj fluorīdu medikamentos, lai pētītu iespējamos uzlabojumus to iedarbībā uz organismu.
Fluorūdeņražskābi izmanto stikla kodināšanai. To izmanto arī halonu (dzēšanas gāzu, piemēram, freona) ražošanā. Fluora savienojumu izmanto alumīnija elektrolīzē, lai to attīrītu.
Antiatstarojošie pārklājumi satur fluora savienojumu. To izmanto plazmas displeju, plakano paneļu displeju un mikroelektromehānisko sistēmu ražošanā. Fluors ir atrodams arī mālā, ko izmanto dažu keramikas izstrādājumu ražošanā.
astatīns
Tiek uzskatīts, ka astado varētu veicināt joda klātbūtni vairogdziedzera darbības regulēšanā. Turklāt tā radioaktīvais izotops ( 210 At) ir izmantots vēža pētījumos ar pelēm.
Atsauces
- Darba drošības un veselības aizsardzības enciklopēdija. Halogēni un to savienojumi. [PDF]. Ņemts no:
- Nodarbinātība.gob.es
- Ķīmijas LibreTexts. 17. grupa: Halogēnu vispārīgās īpašības. Iegūts no: chem.libretexts.org
- Vikipēdija (2018). Halogēns Iegūts no: en.wikipedia.org
- Džims Klārks (2015. gada maijs). 7. grupas elementu (halogēnu) atomu un fizikālās īpašības. Iegūts no: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML, un Stanley, GG Chemistry (2003), 8. izd. Cengage Learning
- Halogēna elementi Ņemts no: elements.org.es
- Brown Laurel. (24. gada 2017. aprīlis). Halogēnu raksturojums. Sciencening. Iegūts no: sciencing.com