Halogeenide omadused, struktuurid ja kasutusalad

The halogeenid need on mittemetalsed elemendid, mis kuuluvad perioodilise tabeli rühma VIIA või 17. Neil on elektronegatiivsused ja suured elektroonilised afiinsused, mis mõjutavad oluliselt nende sidemete ioonset iseloomu metallidega. Sõna "halogeenid" on kreeka päritolu ja tähendab "soola moodustamist".. 

Aga millised on halogeenid? Fluor (F), kloor (Cl), broom (Br), jood (I) ja radioaktiivne element ja efemerne astatiin (At). Nad on nii reaktiivsed, et nad reageerivad omavahel, moodustades diatoomseid molekule: F₂, Cl₂, Br₂, I₂ ja At₂. Neid molekule iseloomustab sarnaste struktuuriliste omadustega (lineaarsed molekulid), kuigi erinevate füüsikaliste olekutega.

Ülaltoodud pildil on näidatud kolm halogeeni. Vasakult paremale: kloor, broom ja jood. Fluori ega astatiini ei saa hoida klaasmahutites, kuna need ei talu söövitust. Pange tähele, kuidas halogeenide organoleptilised omadused muutuvad, kui lasute läbi oma grupi joodielementi.

Fluor on kollaka tooniga gaas; ka kloor, kuid kollakasroheline; broom on tumepunane vedelik; jood, must tahkis violetse varjundiga; ja astatine, tume ja läikiv metallik.

Halogeenid on võimelised reageerima peaaegu kõigi perioodilise tabeli elementidega isegi mõne väärisgaasi (nt ksenoon ja kripton) puhul. Kui nad seda teevad, võivad nad aatomid oksüdeeruda nende positiivsemateks oksüdatsioonitingimusteks, muutes need võimsateks oksüdeerijateks.

Nad annavad molekulidele spetsiifilisi omadusi ka nende aatomite sidumisel või asendamisel. Seda tüüpi ühendeid nimetatakse halogeniidideks. Tegelikult on halogeniidid peamised looduslikud halogeenide allikad ja paljud neist lahustuvad merel või on osa mineraalidest; selline on fluoriidi (CaF₂).

Nii halogeenidel kui ka halogeniididel on lai kasutusalade ulatus; tööstuslikest või tehnoloogilistest toodetest, et lihtsalt rõhutada teatud toitude maitset nagu kivisool (naatriumkloriid).

Indeks

• 1 Füüsikalised ja keemilised omadused
• 2 Molekulaarsed struktuurid
  • 2.1 Molekulidevaheline interaktsioon
• 3 Haluros
• 4 Kasutamine
  • 4.1 Kloor
  • 4.2. Broom
  • 4.3 Jood
  • 4.4 Fluor
  • 4.5 Astatus
• 5 Viited

Füüsikalised ja keemilised omadused

Aatomkaalud

Fluor (F) 18,99 g / mol; Kloor (Cl) 35,45 g / mol; Broom (Br) 79,90 g / mol; Jood (I) 126,9 g / mol ja Astatine (At) 210 g / mol,

Füüsiline olek

F gaasiline; Cl gaasiline; Br vedelik; Ma tahke ja tahke.

Värv

F, kahvatukollane-pruun; Cl, heleroheline; Br, punakaspruun; I, violetne ja At, metallist must * * (eeldatav)

Sulamistemperatuurid

F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ° C ja temperatuuril 302 ° C.

Keemispunktid

F -118,12 ° C; Cl-34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C ja a 337 ° C juures.

Tihedus temperatuuril 25 ° C

F-0,0017 g / cm³; Cl = 0,0032 g / cm³; Br - 3,102 g / cm³; I-4,93 g / cm³ ja At- 6,2-6,5 g / cm³

Lahustuvus vees

Cl-0,091 mmol / cm³; Br - 0,21 mmol / cm³ ja I-0,0013 mmol / cm³.

Ioniseerimise energia

F-1681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br-1,140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol ja At-890 kJ / mol.

Elektronegatiivsus

F- 4,0; Cl-3,0; Br- 2,8; I-2,5 ja At-2,2.

Halogeenidel on oma valentsuskestas 7 elektroni, seega nende suur aviditeet elektronide saamiseks. Samuti on halogeenidel kõrge elektronegatiivsus tänu nende väikestele aatomkiiretele ja suurele atraktsioonile, mida tuum avaldab valentselektronidele..

Reaktsioonivõime

Halogeenid on väga reaktiivsed, mis seletaks nende toksilisust. Lisaks on need oksüdeerivad ained.

Reaktiivsuse vähenev järjestus on: F> Cl> Br> I> At.

Looduses

Oma kõrge reaktiivsuse tõttu ei ole halogeeni aatomid looduses vabad; kuid nad moodustavad agregaate või kovalentsete sidemetega seotud diatoomseid molekule.

Molekulaarsed struktuurid

Halogeenid ei ole olemuselt elementaarseteks aatomiteks, vaid diatomiliste molekulidena. Kuid neil kõigil on ühine, et neil on lineaarne molekulaarne struktuur ja ainus erinevus seisneb nende seoste pikkuses ja nende molekulidevahelises interaktsioonis..

Lineaarsed molekulid X-X (X₂) iseloomustab ebastabiilsus, sest mõlemad aatomid meelitavad nende elektronide poole tugevalt. Miks? Sest nende välised elektronid kogevad väga kõrget efektiivset tuumaenergiat, Zef. Mida suurem on Zef, seda väiksem on X-X lingi kaugus.

Kuna see langeb läbi grupi, muutub Zef nõrgemaks ja nende molekulide stabiilsus suureneb. Seega on reaktsioonivõime vähenev järjestus: F₂> Cl₂> Br₂> I₂. Siiski on ebatõenäoline võrrelda astatiini fluoriga, kuna see on tundmatu isotoop, mis on oma radioaktiivsuse tõttu piisavalt stabiilne.

Intermolekulaarsed koostoimed

Teisest küljest puuduvad nende molekulid dipoolse hetkega, olles apolaarsed. See on vastutav selle nõrga intermolekulaarse interaktsiooni eest, mille ainus varjatud jõud on dispersioon või London, mis on võrdeline aatomimassi ja molekulaarse piirkonnaga..

Sel viisil on F-i väike molekul₂ sellel ei ole tahke aine moodustamiseks piisavalt massi või elektrone. Erinevalt I₂, joodimolekul, mis on siiski tahke aine, mis eraldab lilla aurud.

Brom on mõlema otsa vaheline näide: Br-molekulid₂ nad suhtlevad piisavalt vedelas olekus.

Tõenäoliselt ei esine astatus suureneva metallilise iseloomu tõttu At₂ kuid nagu Aatomid moodustavad metallist võlakirju.

Värvide poolest (kollakas-kollane-roheline-punane-lilla-must) põhineb kõige sobivam selgitus molekulaarse orbiidi teooriast (TOM). Viimase täismolekulaarse orbitaali ja järgmise kõrgeima energia (anti-side) vaheline energiakaugus ületab üha suurema lainepikkusega fotoni imendumise.

Haluros

Halogeenid reageerivad anorgaaniliste või orgaaniliste halogeniidide saamiseks. Kõige tuntumad on vesinikhalogeniidid: vesinikfluoriid (HF), vesinikkloriid (HCl), vesinikbromiid (HBr) ja vesinikjodiid (HI)..

Kõik need vees lahustuvad happelised lahused; nii happeline, et HF võib lagundada mis tahes klaasmahutit. Lisaks võetakse äärmiselt tugevate hapete sünteesiks lähtematerjale.

Samuti on olemas nn metallhalogeniidid, millel on keemilised valemid, mis sõltuvad metalli valentsist. Näiteks on leelismetallide halogeniidid valemiga MX ja nende hulka kuuluvad: NaCl, naatriumkloriid; KBr, kaaliumbromiid; CsF, tseesiumfluoriid; ja LiI, liitiumjodiid.

Leelismuldmetallide halogeniidid, siirdemetallid või ploki p metallid on valemiga MX_n, kus n on metalli positiivne laeng. Niisiis, mõned näited neist on: FeCl₃, raudtrikloriid; MgBr₂, magneesiumbromiid; AlF₃, alumiiniumtrifluoriid; ja CuI₂, vaskjodiid.

Halogeenid võivad siiski moodustada sidemeid süsinikuaatomitega; seetõttu võivad nad segada orgaanilise keemia ja biokeemia keerulises maailmas. Neid ühendeid nimetatakse orgaanilisteks halogeniidideks ja selle üldine keemiline valem on RX, kus X on ükskõik milline halogeen.

Kasutamine

Kloor

Tööstuses

-Bromi ja kloori kasutatakse tekstiilitööstuses villa valgendamiseks ja töötlemiseks, hoides ära niiske kokkutõmbumise.

-Seda kasutatakse ditrituse desinfektsioonivahendina ning joogivee ja basseinide puhastamisel. Lisaks kasutatakse pesupesudes ja paberitööstuses kloorist saadud ühendeid.

-Kasutage spetsiaalsete patareide ja klooritud süsivesinike tootmisel. Seda kasutatakse ka liha, köögiviljade, kala ja puuviljade töötlemisel. Samuti toimib kloor bakteritsiidse toimeainena.

-Seda kasutatakse naha puhastamiseks ja puhastamiseks ning tselluloosi valgendamiseks. Valgendajana ja jahu konditsioneerina kasutati varem lämmastiku trikloriidi.

-Fosfeenigaas (COCl₂) kasutatakse paljudes tööstusliku sünteesi protsessides, samuti sõjaliste gaaside valmistamisel. Fosfeen on väga mürgine ja vastutab paljude surmajuhtumite eest esimeses maailmasõjas, kus gaasi kasutati.

-Seda gaasi leidub ka insektitsiidides ja fumigantides.

-NaCl on väga rikkalik sool, mida kasutatakse toidu ja kariloomade ning kodulinnuliha säilitamiseks. Lisaks kasutatakse seda nii suukaudselt kui ka intravenoosselt keha rehüdratatsiooni vedelikes.

Meditsiinis

-Ravimitega seonduvad halogeeniaatomid muudavad need lipofiilsemaks. See võimaldab ravimitel hõlpsamini läbida rakumembraane, mis lahustuvad seda moodustavates lipiidides.

-Kloor difundeerub kesknärvisüsteemi neuronitesse neurotransmitteri GABA retseptorite külge kinnitatud ioonikanalite kaudu, tekitades sedatiivset toimet. See on mitmete anksiolüütikumide toimemehhanism.

-HCl esineb maos, kus see sekkub vähendava keskkonna loomisesse, mis soodustab toidu töötlemist. Lisaks aktiveerib HCl enne valgu materjali soolestiku imendumist pepsiini, ensüümi, mis käivitab valkude hüdrolüüsi..

Teised

-Vesinikkloriidhapet (HCl) kasutatakse vannitubade puhastamiseks, õpetamis- ja uurimislaborites ning paljudes tööstusharudes.

-PVC (polüvinüülkloriid) on vinüülkloriidi polümeer, mida kasutatakse riietuses, põrandaplaatides, elektrijuhtmetes, voolikutes, torudes, täispuhutavates konstruktsioonides ja katusekivides. Lisaks kasutatakse teiste plastmaterjalide tootmisel vahendajat kloorina.

-Kroomi kasutatakse broomi ekstraheerimisel.

-Metüülkloriid toimib anesteetikumina. Seda kasutatakse ka teatavate silikoonpolümeeride valmistamisel ja rasvade, õlide ja vaigude ekstraheerimisel.

-Kloroform (CHCl₃) on paljudes laborites kasutatav lahusti, eriti orgaanilise keemia ja biokeemia laborites, õpetamisest kuni uurijani.

-Lõpuks, seoses klooriga, kasutatakse trikloroetüleeni metalliosade rasvatustamiseks.

Broom

-Bromi kasutatakse kulla kaevandamisel ja nafta- ja gaasipuuraukude puurimisel. Seda kasutatakse plastik- ja gaasitööstuse põlemisjäägina. Broom eraldab hapniku tule, mis põhjustab selle sulgemise.

-See on vahendaja hüdrauliliste vedelike, jahutusvedelike ja kuivatite ning juuste vormimise preparaatide valmistamisel. Kaaliumbromiidi kasutatakse plaatide ja fotopaberite valmistamisel.

-Kaaliumbromiidi kasutatakse ka krambivastase ainena, kuid selle tõttu, et sool võib põhjustada neuroloogilist düsfunktsiooni, on selle kasutamine vähenenud. Lisaks on veel üks selle tavalisest kasutusest infrapuna-spektroskoopia tahkete proovide mõõtmiseks tablett.

-Broomiühendid esinevad pneumoonia ravis kasutatavates ravimites. Samuti lisatakse broomiühendid ravimitesse, mida kasutatakse Alzheimeri tõve ravis läbiviidud uuringutes.

-Bromi kasutatakse elavhõbeda saastumise vähendamiseks elektrijaamades, mis kasutavad söe kütusena. Seda kasutatakse ka tekstiilitööstuses, et luua erinevaid värvaineid.

-Bromi metüüli kasutati pestitsiidina pinnase ja korpuse pihustamiseks, kuid selle kahjulik mõju osoonile on selle kasutamist piiranud.

-Halogeenlambid on hõõguvad ja väikeste koguste broomi ja joodi lisamine võimaldab vähendada sibulate suurust.

Jood

-Jood sekkub kilpnäärme, hormooni, mis reguleerib keha ainevahetust, toimimisse. Kilpnääre sekreteerib hormoonid T3 ja T4, mis avaldavad oma mõju sihtorganitele. Näiteks põhjustab hormonaalne toime südamelihasele vererõhu ja südame löögisageduse suurenemise.

-Samuti kasutatakse tärklise olemasolu kindlakstegemiseks joodi. Hõbejodiid on fotode ilmutamiseks kasutatav reaktiiv.

Fluor

-Hambapastadele lisatakse mõnede fluoriühendid, et vältida kaariese esinemist. Fluori derivaadid esinevad mitmetes anesteetikumides. Farmaatsiatööstuses sisaldavad nad ravimitesse fluoriidi, et uurida võimalikke parandusi nende mõjule organismile.

-Klaasi põletamiseks kasutatakse fluorosüsivesinikku. Ka haloonide tootmisel (tulekustutusgaasid nagu freon). Alumiiniumi elektrolüüsil kasutatakse fluoriühendit selle puhastamiseks.

-Kergekindlad katted sisaldavad fluoriühendit. Seda kasutatakse plasmaekraanide, lameekraanide ja mikroelektromehaaniliste süsteemide tootmiseks. Fluorit esineb ka mõnes keraamikas kasutatud savis.

Astatus

Arvatakse, et kilpnäärme toimimise reguleerimisel võib aatiin kaasa aidata joodile. Ka selle radioaktiivne isotoob (²¹⁰At) on kasutatud hiirte vähi uuringutes.

Viited

1. Töötervishoiu ja tööohutuse entsüklopeedia. Halogeenid ja nende ühendid. [PDF] Võetud:
2. tööhõive.gob.es
3. Keemia LibreTexts. Grupp 17: Halogeenide üldised omadused. Vastu võetud: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogeen Vastu võetud: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Mai 2015). 7. rühma elementide (halogeenid) aatomilised ja füüsikalised omadused. Välja võetud: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R. E., Peck, M.L. ja Stanley, G. G. Chemistry (2003), 8. ed. Cengage'i õppimine.
7. Elemendid Halogeenid Võetud: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (24. aprill 2017). Halogeeni omadused. Science. Välja otsitud andmebaasist: sciencing.com