Halogener er en gruppe kjemiske elementer som omfatter gruppe 17 i periodesystemet, inkludert fluor, klor, brom, jod og astat. De har unike egenskaper, som høy reaktivitet, lave smelte- og kokepunkter, og er kjent for sin evne til å danne stabile forbindelser med andre elementer. Deres molekylære strukturer er karakterisert ved å ha syv valenselektroner, noe som gjør dem svært elektronegative. Halogener er mye brukt i ulike applikasjoner, for eksempel produksjon av kjemikalier, medisiner, rengjøringsmidler, desinfeksjonsmidler og halvlederindustrien. I denne artikkelen vil vi utforske mer om egenskapene, strukturene og bruksområdene til halogener.
Kjemiske egenskaper til halogener: de viktigste egenskapene som er fremhevet.
Halogener er en gruppe kjemiske elementer som inkluderer fluor, klor, brom, jod og astat. De har unike kjemiske egenskaper som skiller dem fra andre elementer i periodesystemet.
En av hovedegenskapene til halogener er deres høye reaktivitet. De har en tendens til å danne forbindelser lett, hovedsakelig gjennom dannelse av kovalente bindinger. Denne reaktiviteten skyldes deres høye elektronegativitet, som gjør dem i stand til å tiltrekke seg elektroner fra andre atomer.
Et annet slående kjennetegn ved halogener er fargen deres. Fluor og klor er grønngule gasser, brom er en mørkerød væske, jod er et fiolett fast stoff, og astat er et svart fast stoff. Denne spesielle fargen er én måte å identifisere halogener på.
Videre er halogener kjent for sin giftighet. Fluor er for eksempel svært giftig i sin rene form og kan forårsake alvorlig skade ved svelging. Klor brukes derimot som desinfeksjonsmiddel i svømmebassenger og vannbehandlingssystemer på grunn av sine antimikrobielle egenskaper.
Kort sagt er halogener kjemiske grunnstoffer med unike egenskaper, som høy reaktivitet, karakteristisk farge og toksisitet. De spiller en viktig rolle i ulike kjemiske prosesser og har en rekke bruksområder i ulike bransjer.
De viktigste halogenkjemiske stoffene som brukes i industrielle prosesser og vannbehandling.
Halogener er kjemiske grunnstoffer i gruppe 17 i periodesystemet, kjent for sine reaktive egenskaper og allsidighet i ulike industrielle og vannbehandlingsprosesser. De viktigste halogenerte kjemiske stoffene som brukes er klor, fluor, brom og jod.
O klor Klor er et av de mest brukte halogenene i industrien, og brukes i produksjon av kjemikalier, vannrensing og bleking av papir og tekstiler. Videre er klor viktig i vanndesinfeksjonsprosessen, der det eliminerer mikroorganismer og sikrer sikkerhet for menneskelig konsum.
O fluor Det spiller også en viktig rolle i industrielle prosesser, og brukes i produksjon av kjemiske forbindelser, i fremstilling av glass og i tannbehandling, gjennom vannfluoridering og bruk av fluortannkremer for å forhindre hull i tennene.
O brom Det brukes primært i produksjon av kjemikalier som flammehemmere, plantevernmidler og medisiner. Brom brukes også i behandling av svømmebasseng- og spavann, og fungerer som et effektivt desinfeksjonsmiddel og oksidasjonsmiddel.
O jod Det brukes i farmasøytisk industri, fargestoffproduksjon og kjemisk produksjon. Videre brukes jod i vannbehandling for å eliminere bakterier, virus og parasitter, og dermed sikre kvaliteten på vann til menneskelig konsum.
Kort sagt spiller halogenerte kjemiske stoffer en grunnleggende rolle i industrielle prosesser og vannbehandlingsprosesser, og bidrar til befolkningens helse og sikkerhet og til utviklingen av ulike produksjonsaktiviteter.
Identifisering av halogener: enkle teknikker for å gjenkjenne kjemiske elementer i halogenfamilien.
Halogener er en gruppe kjemiske elementer som består av fluor, klor, brom, jod og astat. De har unike egenskaper, som høy reaktivitet og elektronaffinitet. For å identifisere halogener finnes det noen få enkle teknikker som kan brukes.
En av de vanligste måtene å identifisere halogener på er gjennom flammetest. Når man varmer opp en forbindelse som inneholder halogen, vil flammen avgi en karakteristisk farge, som varierer avhengig av hvilket grunnstoff som er tilstede. For eksempel produserer fluor en blekgul flamme, mens klor avgir en dyp grønn farge.
En annen teknikk for å identifisere halogener er bromvannstesten. Når bromvann tilsettes et ukjent stoff, vil det oppstå en spesifikk fargeendring hvis halogener er til stede. Brom danner for eksempel en oransje løsning når det er i kontakt med vann.
Videre kan halogener også identifiseres gjennom spesifikke kjemiske tester, som for eksempel utfellingsreaksjoner. For eksempel vil tilsetning av sølvnitrat til en løsning som inneholder et halogen danne et utfellingsstoff som er karakteristisk for hvert element i halogenfamilien.
Kort sagt, enkle teknikker for å identifisere halogener inkluderer flammetest, bromvannstest og spesifikke kjemiske tester. Disse strategiene er nyttige for å gjenkjenne de kjemiske elementene i halogenfamilien og kan brukes i laboratorier og kjemistudier.
Hvorfor er halogener svært reaktive og oksiderende i periodesystemet?
Halogener er en gruppe svært reaktive og oksiderende kjemiske elementer i periodesystemet. Dette skyldes deres elektronkonfigurasjon, nærmere bestemt tilstedeværelsen av ett elektron mindre i valensskallet. Halogener inkluderer fluor, klor, brom, jod og astat, og alle har denne særegne egenskapen.
Med bare ett elektron som mangler i valensskallet sitt, søker halogener konstant etter elektroner for å oppnå stabilitet. Dette gjør dem svært reaktive, ettersom de er klare til å reagere med andre elementer for å få eller dele elektroner. Denne tendensen til å få elektroner gjør dem til utmerkede oksidasjonsmidler, som er i stand til å rive elektroner fra andre elementer i kjemiske reaksjoner.
Videre har halogener høy elektronegativitet, som betyr at de har en sterk tiltrekning til elektroner. Dette gjør dem enda mer sannsynlig å danne ioniske eller kovalente bindinger med andre elementer, noe som resulterer i stabile kjemiske forbindelser. Denne evnen til å danne en rekke forbindelser gjør dem ekstremt allsidige når det gjelder bruksområder innen industri og vitenskapelig forskning.
Kort sagt, halogener er svært reaktive og oksiderende på grunn av deres elektronkonfigurasjon, elektronegativitet og tendens til å tiltrekke seg elektroner for å oppnå stabilitet. Disse unike egenskapene gjør dem til essensielle elementer i moderne kjemi og en rekke industrielle og vitenskapelige anvendelser.
Halogener: egenskaper, strukturer og bruksområder
Os halogener Halogener er ikke-metalliske grunnstoffer som tilhører gruppe VIIA eller 17 i periodesystemet. De har høy elektronegativitet og høy elektronaffinitet, noe som påvirker den ioniske naturen til bindingene deres med metaller betydelig. Ordet «halogener» er av gresk opprinnelse og betyr «saltdannende».
Men hva er disse halogenene? Fluor (F), klor (Cl), brom (Br), jod (I) og det flyktige, radioaktive grunnstoffet acetat (At). De er så reaktive at de reagerer med hverandre og danner diatomiske molekyler: F 2 Cl 2 , Br 2 , Jeg 2 og på 2 Disse molekylene kjennetegnes ved å ha lignende strukturelle egenskaper (lineære molekyler), men med forskjellige fysiske tilstander.
På bildet ovenfor vises tre halogener. Fra venstre til høyre: klor, brom og jod. Verken fluor eller astat kan lagres i glassbeholdere, da sistnevnte ikke tåler deres etsende egenskaper. Legg merke til hvordan de organoleptiske egenskapene til halogenene endrer seg når du beveger deg nedover i gruppen til grunnstoffet jod.
Fluor er en gulaktig gass; klor er også en gulgrønn gass; brom er en mørk rødlig væske; jod er et svart fast stoff med fiolette øyne; og astatisk er et mørkt, skinnende metallisk fast stoff.
Halogener kan reagere med nesten alle grunnstoffer i periodesystemet, til og med noen edelgasser (som xenon og krypton). Når de gjør det, kan de oksidere atomer i sine mest positive oksidasjonstilstander, og omdanne dem til kraftige oksidasjonsmidler.
På samme måte gir de spesifikke egenskaper til molekyler når de binder eller erstatter noen av atomene deres. Denne typen forbindelser kalles halogenider. Faktisk er halogenider den viktigste naturlige kilden til halogener, og mange av dem er oppløst i havet eller er en del av mineraler; som fluoritt (CaF 2 ).
Halogener og halogenider har et bredt spekter av bruksområder; fra industrielle eller teknologiske, til ganske enkelt å forbedre smaken på visse matvarer, i likhet med steinsalt (natriumklorid).
Fysiske og kjemiske egenskaper
Atomvekter
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
Gassformig gass; Cl-gass; flytende Br; fast stoff og fast stoff Eu.
Cor
F, blek gulbrun; Cl, blekgrønn; Br, rødbrun; I, fiolett; og At, metallisk svart * * (antatt)
Smeltepunkter
F -219,6 ºC; Cl -101,5 ºC; Br -7,3 °C; I 113,7 ºC og 302 ºC.
Kokepunkter
F -118,12 °C; Cl -34,04 °C; Br 58,8 °C; I 184,3 ºC og? Ved 337 ºC.
Tetthet 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
Vannløselighet
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 sju valenselektroner, derav deres store ønske om å få et elektron. Videre har halogener høy elektronegativitet på grunn av deres små atomradier og den sterke tiltrekningen kjernen utøver på valenselektronene.
Reaktivitet
Halogener er svært reaktive, noe som forklarer deres toksisitet. Dessuten er de oksidasjonsmidler.
Den synkende rekkefølgen for reaktivitet er: F > Cl > Br > I > At.
Naturtilstand
På grunn av deres høye reaktivitet er halogenatomer ikke frie i naturen; men de danner aggregater eller som diatomiske molekyler koblet sammen av kovalente bindinger.
Molekylære strukturer
Halogener finnes ikke i naturen som elementæratomer, men som diatomiske molekyler. De har imidlertid alle en lineær molekylstruktur til felles, de eneste forskjellene er lengden på bindingene deres og intermolekylære interaksjoner.
De lineære molekylene XX (X 2 ) kjennetegnes ved å være ustabile, fordi begge atomene tiltrekker elektronparet sterkt til seg. Fordi deres ytre elektroner gjennomgår en veldig høy effektiv kjerneladning, Zef. Jo høyere Zef, desto kortere er bindingsavstanden XX.
Etter hvert som man beveger seg nedover i gruppen, blir Zef svakere, og stabiliteten til disse molekylene øker. Dermed er den synkende rekkefølgen av reaktivitet: F 2 > Cl 2 > Br 2 > jeg 2 Det er imidlertid inkongruent å sammenligne astat med fluorid, siden det ikke finnes nok stabile isotoper kjent på grunn av deres radioaktivitet.
Intermolekylære interaksjoner
På den annen side mangler molekylene deres et dipolmoment, siden de er upolare. Dette forklarer deres svake intermolekylære interaksjoner, hvis eneste latente kraft er London-dispersjon, som er proporsjonal med atommassen og molekylarealet.
På denne måten blir det lille molekylet av F 2 har ikke nok masse eller elektroner til å danne et fast stoff. I motsetning til I 2 , jodmolekylet, som forblir et fast stoff som avgir lilla damper.
Brom representerer et mellomliggende eksempel mellom de to ytterpunktene: Br-molekyler 2 samhandle nok til å være i flytende tilstand.
Astativt forekommer sannsynligvis ikke som At på grunn av sin økende metalliske karakter. 2, men som atomer som danner metalliske bindinger.
Når det gjelder fargene (gul-grønn-gul-rød-lilla-svart), er den mest passende forklaringen basert på molekylær orbitalteori (MOT). Energiavstanden mellom den siste komplette molekylære orbitalen og den nest høyeste energien (i koblingen) brytes sammen av absorpsjonen av et foton med stadig lengre bølgelengder.
Halogenider
Halogener reagerer og danner halogenider, enten uorganiske eller organiske. De mest kjente er hydrogenhalogenidene: hydrogenfluorid (HF), hydrogenklorid (HCl), hydrogenbromid (HBr) og hydrogenjodid (HI).
Alle disse produserer sure løsninger når de løses opp i vann – så sure at HF kan bryte ned enhver glassbeholder. Videre regnes de som utgangsmaterialer for syntesen av ekstremt sterke syrer.
Det finnes også såkalte metallhalogenider, som har kjemiske formler som avhenger av metallets valens. For eksempel har alkalimetallhalogenider formelen MX, og disse inkluderer: NaCl, natriumklorid; KBr, kaliumbromid; CsF, cesiumfluorid; og LiI, litiumjodid.
Halogenider av jordalkalimetaller, overgangsmetaller eller p-blokkmetaller har formelen MX n , som er den positive ladningen til metallet. Derfor er noen eksempler: FeCl 3 , jern(III)klorid; MgBr 2 , magnesiumbromid; AlF 3 , aluminiumtrifluorid; og Cul 2 , kobberjodid.
Halogener kan imidlertid også danne bindinger med karbonatomer, og dermed forstyrre den komplekse verdenen av organisk kjemi og biokjemi. Disse forbindelsene kalles organiske halogenider og har den generelle kjemiske formelen RX, hvor X er et hvilket som helst halogen.
Usos
klor
I bransjen
- Brom og klor brukes i tekstilindustrien til å bleke og behandle ull, for å forhindre krymping når den er våt.
Det brukes som desinfeksjonsmiddel for avfall og til rensing av drikkevann og svømmebassenger. Klorbaserte forbindelser brukes også i vaskerier og papirindustrien.
-Det brukes i produksjonen av spesielle batterier og klorerte hydrokarboner. Det brukes også i bearbeiding av kjøtt, grønnsaker, fisk og frukt. Klor fungerer også som et bakteriedrepende middel.
Det brukes til å rense og bleke lær og bleke cellulose. Tidligere ble nitrogentriklorid brukt som blekemiddel og melmiddel.
-Posfengass (COCl 2 ) brukes i en rekke industrielle synteseprosesser, samt i produksjonen av militære gasser. Fosfen er svært giftig og var ansvarlig for en rekke dødsfall under første verdenskrig, der gassen ble brukt.
-Denne gassen finnes også i insektmidler og fumiganter.
NaCl er et salt som finnes i mange rikelig mengder og brukes til å krydre mat og konservere kjøtt og fjærkre. Det brukes også i orale og intravenøse rehydreringsvæsker.
I medisin
- Halogenatomene som binder seg til legemidler gjør dem mer lipofile. Dette gjør at legemidlene lettere kan krysse cellemembraner og løse seg opp i lipidene som danner dem.
Klor diffunderer inn i nevroner i sentralnervesystemet gjennom ionekanaler knyttet til GABA-nevrotransmitterreseptorer, og gir en beroligende effekt. Dette er virkningsmekanismen til flere angstdempende midler.
HCl finnes i magen, hvor det virker ved å skape et reduserende miljø som favoriserer matforedling. Videre aktiverer HCl pepsin, et enzym som initierer proteinhydrolyse, et stadium før intestinal absorpsjon av proteinmateriale.
Andre
-Saltsyre (HCl) brukes i rengjøring av toaletter, i undervisnings- og forskningslaboratorier og i mange industrier.
PVC (polyvinylklorid) er en vinylkloridpolymer som brukes i klær, gulv, elektriske kabler, fleksible rør, slanger, oppblåsbare konstruksjoner og takstein. Klor brukes også som mellomprodukt i produksjonen av andre plastmaterialer.
– Klor brukes i utvinning av brom.
Metylklorid har en bedøvende funksjon. Det brukes også i fremstillingen av visse silikonpolymerer og i utvinning av fett, oljer og harpikser.
– Kloroform (CHCl3 3 ) er et løsemiddel som brukes i mange laboratorier, spesielt i organisk kjemi og biokjemilaboratorier, fra undervisning til forskning.
- Og til slutt, når det gjelder klor, brukes trikloretylen til å avfette metalldeler.
brom
Brom brukes i gullgruvedrift og olje- og gassboring. Det brukes også som et forbrenningshemmende middel i plast- og gassindustrien. Brom isolerer ild fra oksygen, slik at den slokner.
Det er et mellomprodukt i produksjonen av hydrauliske væsker, kjøle- og avfuktingsmidler og hårstylingpreparater. Kaliumbromid brukes i produksjonen av fotografiske plater og papir.
Kaliumbromid brukes også som et antikonvulsivt middel, men på grunn av potensialet for at salt kan forårsake nevrologisk dysfunksjon, har bruken blitt redusert. En annen vanlig bruk er som en tablett for faststoff-infrarødspektroskopiprøvemålinger.
Bromforbindelser finnes i medisiner som brukes til å behandle lungebetennelse. Bromforbindelser finnes også i medisiner som brukes i studier for behandling av Alzheimers sykdom.
Brom brukes til å redusere kvikksølvforurensning i kullkraftverk. Det brukes også i tekstilindustrien for å lage fargestoffer i forskjellige farger.
-Metylbromin har blitt brukt som et plantevernmiddel for gassbehandling av jord og boliger, men den skadelige effekten på ozon har begrenset bruken.
-Halogenlamper er glødelamper, og tilsetning av små mengder brom og jod gjør at lampene kan reduseres i størrelse.
Jod
-Jod er involvert i funksjonen til skjoldbruskkjertelen, et hormon som regulerer kroppens metabolisme. Skjoldbruskkjertelen skiller ut hormonene T3 og T4, som påvirker målorganene. For eksempel forårsaker den hormonelle virkningen på hjertemuskelen en økning i blodtrykk og hjertefrekvens.
-I tillegg brukes jod til å identifisere tilstedeværelsen av stivelse. Sølvjodid er et reagens som brukes i fotofremkalling.
fluor
Noen fluorforbindelser tilsettes tannkremer for å forhindre hull. Fluorderivater finnes i ulike bedøvelsesmidler. Legemiddelindustrien innlemmer fluor i medisiner for å studere potensielle forbedringer i effektene deres på kroppen.
Flussyre brukes til å etse glass. Det brukes også i produksjonen av haloner (slukningsgasser, som freon). En fluorforbindelse brukes i elektrolysen av aluminium for å oppnå rensing.
Antirefleksbelegg inneholder en fluorforbindelse. Denne brukes i produksjonen av plasmaskjermer, flatskjermer og mikroelektromekaniske systemer. Fluor finnes også i leiren som brukes i noe keramikk.
Astat
Det antas at astado kan bidra til jod i reguleringen av skjoldbruskkjertelens funksjon. I tillegg er dens radioaktive isotop ( 210 At) har blitt brukt i kreftstudier på mus.
Referanser
- Leksikon om arbeidsmiljø og sikkerhet. Halogener og deres forbindelser. [PDF]. Hentet fra:
- Employment.gob.es
- Kjemi LibreTexts. Gruppe 17: Generelle egenskaper ved halogener. Hentet fra: chem.libretexts.org
- Wikipedia (2018). Halogen Hentet fra: en.wikipedia.org
- Jim Clark (mai 2015). Atomiske og fysiske egenskaper til grunnstoffene i gruppe 7 (halogenene). Hentet fra: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML og Stanley, GG Chemistry (2003), 8. utg. Cengage Learning
- Halogenelementer Hentet fra: elements.org.es
- Brun laurbær. (24. april 2017). Halogenegenskaper. Sciencing. Hentet fra: sciencing.com