- Fizinės ir cheminės savybės
- Atominiai svoriai
- Fizinė būklė
- Spalva
- Lydymosi taškai
- Virimo taškai
- Tankis esant 25º C
- Tirpumas vandenyje
- Jonizacijos energija
- Elektronegatyvumas
- Reaktyvumas
- Būsena gamtoje
- Molekulinės struktūros
- Tarpmolekulinės sąveikos
- Halidai
- Programos
- Chloras
- Pramonėje
- Medicinoje
- Otros
- Bromo
- Yodo
- Flúor
- Astato
- Referencias
Kad halogenai yra ne metalo elementai, priklausančių VIIA grupės arba 17 periodinės lentelės. Jie turi elektronegatyvumą ir aukštą elektroninį ryšį, o tai daro didelę įtaką joninėms jų jungčių su metalais savybėms. Žodis „halogenai“ yra graikų kilmės ir reiškia „druskos formuotojai“.
Bet kas yra šie halogenai? Fluoras (F), chloras (Cl), bromas (Br), jodas (I) ir radioaktyvusis ir efemeriškasis elementas astatinas (At). Jie yra tokie reaktyvūs, kad reaguoja tarpusavyje, sudarydami diatomines molekules: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 ir At 2 . Šioms molekulėms būdingos panašios struktūrinės savybės (linijinės molekulės), nors jos turi skirtingas fizines būsenas.
Šaltinis: W. Oelen, per „Wikimedia Commons“
Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyti trys halogenai. Iš kairės į dešinę: chloras, bromas ir jodas. Nei fluoras, nei astatinas negali būti laikomi stiklinėse induose, nes pastarieji neatsparūs jo korozijai. Atkreipkite dėmesį, kaip keičiasi organoleptinės halogenų savybės, kai jų grupė juda žemyn prie jodo.
Fluoras yra gelsvų atspalvių dujos; chloras taip pat, bet žalsvai geltonas; bromas yra tamsiai rausvas skystis; jodo, juodos spalvos kietos medžiagos su violetiniais viršutiniais atspalviais; ir astatinas, tamsus, blizgus metalinis tirpalas.
Halogenai geba reaguoti su beveik visais periodinės lentelės elementais, net su kai kuriomis taurosiomis dujomis (tokiomis kaip ksenonas ir kriptonas). Kai jie tai daro, jie gali oksiduoti atomus iki teigiamos oksidacijos būsenos, paversdami juos galingais oksidatoriais.
Jie taip pat suteikia specifines savybes molekulėms, kai jos jungiasi arba pakeičia kai kuriuos jų atomus. Šios rūšies junginiai vadinami halogenidais. Tiesą sakant, halogenidai yra pagrindinis natūralus halogenų šaltinis ir daugelis jų yra ištirpę jūroje arba yra mineralo dalis; toks atvejis yra fluoritas (CaF 2 ).
Tiek halogenai, tiek halogenidai yra plačiai naudojami; pradedant pramoniniu ar technologiniu, tiesiog pabrėžiant tam tikrų maisto produktų, pavyzdžiui, akmens druskos (natrio chlorido), skonį.
Fizinės ir cheminės savybės
Atominiai svoriai
Fluoras (F) 18,99 g / mol; Chloras (Cl) 35,45 g / mol; Bromas (Br) 79,90 g / mol; Jodas (I) 126,9 g / mol ir Astate (At) 210 g / mol,
Fizinė būklė
Dujinė fazė; Cl dujos; Skystas br; Aš tvirtas ir tvirtas.
Spalva
F, šviesiai gelsvai ruda; Cl, šviesiai žalia; Br, rausvai ruda; Aš, violetinė ir At, metališkai juoda * * (spėjama)
Lydymosi taškai
F –219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7º C ir esant 302º C.
Virimo taškai
F -118,12 ° C; Cl-34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3º C ir? 337º C temperatūroje.
Tankis esant 25º 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 ir At - 6,2-6,5 g / cm 3
Tirpumas vandenyje
Cl 0,091 mmol / cm 3 ; Br - 0,21 mmol / cm 3 ir I - 0,0013 mmol / cm 3 .
Jonizacijos energija
F- 1,681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br - 1.140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol ir At- 890 kJ / mol.
Elektronegatyvumas
F- 4,0; Cl- 3,0; Br- 2,8; I- 2,5 ir At- 2,2.
Halogenai savo valentiniame apvalkale turi 7 elektronus, taigi jų didelis noras įgyti elektroną. Be to, halogenai turi aukštą elektronegatyvumą dėl mažų jų atominių spindulių ir dėl didžiojo potraukio, kurį branduolys daro valentiniams elektronams.
Reaktyvumas
Halogenai labai reaguoja, o tai paaiškina jų toksiškumą. Be to, jie yra oksidatoriai.
Mažėjanti reaktyvumo tvarka yra tokia: F> Cl> Br> I> At.
Būsena gamtoje
Dėl savo didelio reaktyvumo, halogeno atomai nėra laisvojo pobūdžio; veikiau jie randami sudarant agregatus arba kaip diatomines molekules, sujungtas kovalentiniais ryšiais.
Molekulinės struktūros
Halogenai gamtoje egzistuoja ne kaip elementarūs atomai, o kaip diatominės molekulės. Tačiau visi jie turi tai, kad jie turi linijinę molekulinę struktūrą, ir vienintelis skirtumas yra jų ryšių ilgis ir tarpmolekulinės sąveikos.
Linijinės molekulės XX (X 2 ) pasižymi nestabilumu, nes abu atomai stipriai traukia elektronų porą link jų. Kodėl? Kadangi jo išoriniai elektronai patiria labai didelį efektyvų branduolinį krūvį, Zef. Kuo didesnis Zefas, tuo mažesnis yra XX jungties atstumas.
Mažėjant grupei, Zef tampa silpnesnis, o šių molekulių stabilumas didėja. Taigi mažėjanti reaktyvumo tvarka yra tokia: F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2 . Tačiau astatino palyginimas su fluoru yra neprotingas, nes dėl jo radioaktyvumo nežinomi pakankamai stabilūs izotopai.
Tarpmolekulinės sąveikos
Kita vertus, jos molekulėms trūksta dipolio momento, jos yra apolinės. Šis faktas lemia jų silpną tarpmolekulinę sąveiką, kurios vienintelė latentinė jėga yra išsklaidymo arba Londono jėga, proporcinga atominei masei ir molekulinei sričiai.
Taigi maža F 2 molekulė neturi pakankamai masės ar elektronų, kad sudarytų kietą medžiagą. Skirtingai nuo I 2 , jodo molekulė, kuri vis dėlto išlieka kieta ir išskiria purpurinius garus.
Bromas yra tarpinis dviejų kraštutinumų pavyzdys: Br 2 molekulės sąveikauja pakankamai, kad atsidurtų skystoje būsenoje.
Astatinas greičiausiai dėl didėjančio metalo pobūdžio pasirodo ne kaip At 2, bet kaip Atomai, sudarantys metalinius ryšius.
Kalbant apie jos spalvas (geltonai žalsvai geltonai raudonai violetinė-juoda), tinkamiausias paaiškinimas pagrįstas molekulinės orbitalės teorija (TOM). Energinis atstumas tarp paskutinės pilnosios molekulinės orbitos ir kitos, turinčios didžiausią energiją (anti-obligaciją), įveikiamas sugeriant fotoną, kurio bangų ilgis didėja.
Halidai
Halogenai reaguoja į neorganinius arba organinius halogenidus. Geriausiai žinomi vandenilio halogenidai: vandenilio fluoridas (HF), vandenilio chloridas (HCl), vandenilio bromidas (HBr) ir vandenilio jodidas (HI).
Visi jie ištirpinti vandenyje sukuria rūgščių tirpalus; toks rūgštus, kad HF gali skaidyti bet kurį stiklinį indą. Be to, jie laikomi ypač stiprių rūgščių sintezės pradinėmis medžiagomis.
Taip pat yra vadinamųjų metalų halogenidų, kurių cheminės formulės priklauso nuo metalo valentingumo. Pavyzdžiui, šarminių metalų halogenidai turi formulę MX, o tarp jų yra: NaCl, natrio chloridas; KBr, kalio bromidas; CsF, cezio fluoridas; ir LiI, ličio jodidas.
P bloko šarminių žemės metalų, pereinamųjų metalų arba metalų halogenidai turi formulę MX n , kur n yra teigiamas metalo krūvis. Taigi, keletas jų pavyzdžių: FeCl 3 , geležies trichloridas; MgBr 2 , magnio bromidas; AlF 3 , aliuminio trifluoridas; ir Cui 2 , vario jodidas.
Tačiau halogenai taip pat gali sudaryti ryšius su anglies atomais; todėl jie gali įsiterpti į sudėtingą organinės chemijos ir biochemijos pasaulį. Šie junginiai yra vadinami organiniais halogenidais ir jų bendroji cheminė formulė yra RX, X yra bet kuris iš halogenų.
Programos
Chloras
Pramonėje
-Brominas ir chloras naudojami tekstilės pramonėje balinti ir apdoroti vilną, taip išvengiant drėgnos jos susitraukimo.
-Jis naudojamas kaip ditritų dezinfekavimo priemonė ir geriamojo vandens bei baseinų valymui. Be to, chloro junginiai naudojami skalbyklose ir popieriaus pramonėje.
-Ją galima naudoti gaminant specialias baterijas ir chlorintus angliavandenilius. Jis taip pat naudojamas perdirbant mėsą, daržoves, žuvį ir vaisius. Taip pat chloras veikia kaip baktericidinis agentas.
-Jis naudojamas odai valyti ir dezinfekuoti bei celiuliozei balinti. Azoto trichloridas anksčiau buvo naudojamas kaip miltų baliklis ir kondicionierius.
-Fosfeno dujos (COCl 2 ) naudojamos daugelyje pramoninių sintezės procesų, taip pat gaminant karines dujas. Fosfenas yra labai toksiškas ir yra atsakingas už daugybę mirčių Pirmajame pasauliniame pasaulyje, kur buvo naudojamos dujos.
- Šios dujos taip pat randamos insekticiduose ir fumigantuose.
-NaCl yra labai gausi druska, naudojama maistui pagardinti ir gyvuliams bei naminiams paukščiams išsaugoti. Be to, jis naudojamas kūno rehidratacijos skysčiuose tiek per burną, tiek į veną.
Medicinoje
-Halogeno atomai, kurie jungiasi su vaistais, daro juos lipofiliškus. Tai leidžia vaistams lengviau praeiti ląstelių membranas, ištirpdamas juos sudarančiuose lipiduose.
-Chloras pasklinda į centrinės nervų sistemos neuronus per jonų kanalus, sujungtus su neurotransmiterio GABA receptoriais, taip sukeldamas raminamąjį poveikį. Tai yra kelių anksiolitikų veikimo mechanizmas.
-El HCl se encuentra presente en el estómago, donde interviene creando un ambiente reductor que favorece el procesamiento de los alimentos. Además, el HCl activa la pepsina, enzima que inicia la hidrólisis de las proteínas, etapa previa a la absorción intestinal del material proteico.
Otros
-El ácido clorhídrico (HCl) se utiliza en la limpieza de los baños, en los laboratorios de docencia e investigación y en numerosas industrias.
-El PVC (cloruro de polivinilo) es un polímero de cloruro de vinilo que se utiliza en ropas, baldosas para pisos, cables eléctricos, tubos flexibles, tuberías, estructuras inflables y tejas para el techo. Además, el cloro es utilizado como intermediario en la elaboración de otros materiales plásticos.
-El cloro se usa en la extracción del bromo.
-El cloruro de metilo cumple una función de anestésico. También se utiliza en la elaboración de ciertos polímeros de silicona y en la extracción de grasas, aceites y resinas.
-El cloroformo (CHCl3) es un solvente empleado en muchos laboratorios, especialmente en los laboratorios de química orgánica y bioquímica, desde los de docencia, hasta los investigativos.
-Y finalmente con respecto al cloro, el tricloroetileno se usa para desengrasar piezas de metal.
Bromo
-El bromo se emplea en el proceso de extracción minera del oro y en la perforación de pozos petroleros y de gas. Se usa como retardador de la combustión en las industrias del plástico y del gas. El bromo aísla el fuego del oxígeno causando que éste se apague.
-Es un intermediario en la fabricación de fluidos hidráulico, agentes refrigerantes y deshumidificadores y preparados para moldear el cabello. El bromuro potásico se emplea en la fabricación de placas y papeles fotográficos.
-El bromuro de potasio es utilizado también como anticonvulsivo, pero debido a la posibilidad de que la sal pueda provocar disfunciones neurológicas se ha disminuido su uso. Adicionalmente, otro de sus usos comunes es como pastilla para mediciones de muestras sólidas de espectroscopia de infrarrojo.
-Compuestos del bromo están presentes en medicamentos utilizados en el tratamiento de la neumonía. Asimismo, compuestos de bromo son incorporados a medicamentos utilizados en los ensayos que se realizan en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer.
-El bromo se emplea para reducir la contaminación con mercurio en las plantas eléctricas que usan como combustible el carbón. También se usa en la industria textil para crear diferentes tintes de color.
-El bromo metilo se usó como plaguicida para la fumigación del suelo y las viviendas, pero su efecto dañino sobre el ozono ha limitado su uso.
-Las lámparas de halógenos son incandescentes y el agregado de pequeñas cantidades de bromo y yodo permite una reducción en el tamaño de las bombillas.
Yodo
-El yodo interviene en el funcionamiento de la glándula tiroidea, hormona reguladora del metabolismo corporal. La glándula tiroidea secreta las hormonas T3 Y T4, las cuales ejercen su acción sobre sus órganos blanco. Por ejemplo, la acción hormonal sobre el músculo cardíaco provoca un aumento de la presión arterial y de la frecuencia cardíaca.
-Asimismo el yodo se utiliza en la identificación de la presencia de almidón. El yoduro de plata es un reactivo empleado en la revelación de las fotografías.
Flúor
-Algunos compuestos de flúor se añaden a las pastas dentales con el fin de prevenir la aparición de caries. Derivados del flúor están presentes en varios anestésicos. En la industria farmacéutica incorporan flúor a los medicamentos para estudiar así posibles mejoras de sus efectos sobre el organismo.
-El ácido fluorhídrico se utiliza para grabar vidrios. También en la producción de halones (gases extinguidores de incendios, tales como el freón). Un compuesto de flúor se emplea en la electrólisis del aluminio para lograr así su purificación.
-Los revestimientos antirreflejantes contienen un compuesto del flúor. Éste es utilizado en la fabricación de pantallas de plasma, pantallas planas y sistemas microelectromecánicos. El flúor está igualmente presente en la arcilla usada en algunas cerámicas.
Astato
Se piensa que el astato podría coadyuvar al iodo en la regulación del funcionamiento de la glándula tiroides. Asimismo, su isótopo radiactivo (210At) se ha usado en estudios de cáncer en ratones.
Referencias
- Enciclopedia de Salud y Seguridad en el Trabajo. Halógenos y sus compuestos. . Tomado de:
- empleo.gob.es
- Chemistry LibreTexts. Group 17: General Properties of Halogens. Tomado de: chem.libretexts.org
- Wikipedia. (2018). Halogen. Tomado de: en.wikipedia.org
- Jim Clark. (Mayo de 2015). Atomic and Physical Properties of the Group 7 Elements (The Halogens). Tomado de: chemguide.co.uk
- Whitten, K. W., Davis, R. E., Peck, M. L. y Stanley, G. G. Chemistry (2003), 8th ed. Cengage Learning.
- Elementos. Halógenos. Tomado de: elementos.org.es
- Brown, Laurel. (24 de abril de 2017). Halogen Characteristics. Sciencing. Recuperado de: sciencing.com