Halogene Eigenschaften, Strukturen und Verwendungen

Die Halogene sie sind nichtmetallische Elemente, die der Gruppe VIIA oder 17 des Periodensystems angehören. Sie haben hohe Elektronegativitäten und elektronische Affinitäten, die den ionischen Charakter ihrer Bindungen mit Metallen stark beeinflussen. Das Wort "Halogene" ist griechischen Ursprungs und bedeutet "Salzbildner".

Aber was sind Halogene? Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Iod (I) und das radioaktive Element und ephemere Astat (At). Sie sind so reaktiv, dass sie unter sich zu zweiatomigen Molekülen reagieren: F₂, Cl₂, Br₂Ich₂ und At₂. Diese Moleküle zeichnen sich durch ähnliche strukturelle Eigenschaften (lineare Moleküle) aus, obwohl sie unterschiedliche physikalische Zustände aufweisen.

Im oberen Bild sind drei Halogene dargestellt. Von links nach rechts: Chlor, Brom und Jod. Weder Fluorid noch Astat können in Glasbehältern gelagert werden, da diese der Korrosivität nicht widerstehen. Beachten Sie, wie sich die organoleptischen Eigenschaften der Halogene verändern, wenn sie sich in ihrer Gruppe zum Jodelement hin bewegen.

Fluor ist ein Gas mit gelblichen Tönen; Chlor auch, aber gelbgrün; Brom ist eine dunkelrote Flüssigkeit; Jod, ein schwarzer Feststoff mit violetten Obertönen; und der Astat, ein dunkler und glänzender metallischer Feststoff.

Halogene können mit fast allen Elementen des Periodensystems reagieren, sogar mit einigen Edelgasen (wie Xenon und Krypton). Wenn sie das tun, können sie die Atome in ihre positivsten Oxidationsstufen oxidieren und sie zu starken Oxidationsmitteln machen.

Sie verleihen Molekülen auch spezifische Eigenschaften, wenn sie einen Teil ihrer Atome binden oder ersetzen. Diese Arten von Verbindungen werden Halogenide genannt. Tatsächlich sind Halogenide die wichtigste natürliche Quelle von Halogenen, und viele von ihnen sind im Meer gelöst oder sind Teil eines Minerals; das ist der Fall von Fluorit (CaF)₂).

Sowohl Halogene als auch Halogenide können vielseitig eingesetzt werden; von industriell oder technologisch, um den Geschmack bestimmter Lebensmittel einfach hervorzuheben, wie das Steinsalz (Natriumchlorid).

Index

• 1 Physikalische und chemische Eigenschaften
• 2 Molekulare Strukturen
  • 2.1 Intermolekulare Wechselwirkungen
• 3 Halüros
• 4 Verwendet
  • 4.1 Chlor
  • 4.2 Brom
  • 4.3 Jod
  • 4,4 Fluor
  • 4.5 Astatus
• 5 Referenzen

Physikalische und chemische Eigenschaften

Atomgewichte

Fluor (F) 18,99 g / mol; Chlor (Cl) 35,45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Iod (I) 126,9 g / mol und Astatin (At) 210 g / mol,

Physischer Zustand

F gasförmig; Cl gasförmig; Br Flüssigkeit; Ich bin solide und solide.

Farbe

F, blass gelb-braun; Cl, blassgrün; Br, rotbraun; I, violett und At, metallisch schwarz * * (angenommen)

Schmelzpunkte

F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3ºC; I 113,7º C und bei 302º C.

Siedepunkte

F -118,12 ° C; Cl -34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3º C und? Bei 337º C.

Dichte bei 25 ° C

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

Löslichkeit in Wasser

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

Ionisationsenergie

F- 1681 kJ / mol; Cl - 1,251 kJ / mol; Br - 1.140 kJ / mol; I-1.008 kJ / mol und At-890 kJ / mol.

Elektronegativität

F- 4.0; Cl- 3,0; Br- 2,8; I-2,5 und At-2,2.

Die Halogene haben 7 Elektronen in ihrer Valenzschale, daher ihre große Begierde, ein Elektron zu gewinnen. Ebenso haben Halogene eine hohe Elektronegativität aufgrund ihrer kleinen Atomradien und der großen Anziehungskraft, die der Kern auf die Valenzelektronen ausübt.

Reaktivität

Halogene sind hochreaktiv, was ihre Toxizität erklären würde. Außerdem sind sie Oxidationsmittel.

Die abnehmende Reihenfolge der Reaktivität ist: F> Cl> Br> I> At.

Zustand in der Natur

Aufgrund seiner hohen Reaktivität sind die Halogenatome nicht frei; aber sie bilden Aggregate oder zweiatomige Moleküle, die durch kovalente Bindungen verbunden sind.

Molekülstrukturen

Halogene existieren in der Natur nicht als elementare Atome, sondern als zweiatomige Moleküle. Allen gemeinsam ist jedoch, dass sie eine lineare Molekülstruktur aufweisen und der einzige Unterschied in der Länge ihrer Bindungen und in ihren intermolekularen Wechselwirkungen liegt.

Die linearen Moleküle X-X (X₂) zeichnen sich dadurch aus, dass sie instabil sind, weil beide Atome das Elektronenpaar zu ihnen hin stark anziehen. Warum? Weil ihre externen Elektronen eine sehr hohe effektive Kernladung erfahren, ist Zef. Je höher der Zef ist, desto kleiner ist der Abstand der X-X-Verbindung.

Wenn es durch die Gruppe absinkt, wird Zef schwächer und die Stabilität dieser Moleküle nimmt zu. Daher ist die abnehmende Reihenfolge der Reaktivität: F₂> Cl₂> Br₂> Ich₂. Es ist jedoch unpassend, den Astat mit Fluor zu vergleichen, da es unbekannte Isotope gibt, die wegen ihrer Radioaktivität stabil genug sind.

Intermolekulare Wechselwirkungen

Auf der anderen Seite fehlt ihren Molekülen das Dipolmoment, da sie unpolar sind.Diese Tatsache ist für seine schwachen intermolekularen Wechselwirkungen verantwortlich, deren einzige latente Kraft die Dispersion oder London ist, die proportional zur atomaren Masse und der molekularen Fläche ist.

Auf diese Weise ist das kleine Molekül von F₂ es hat nicht genug Masse oder Elektronen, um einen Feststoff zu bilden. Anders als ich₂das Jodmolekül, das dennoch weiterhin ein Feststoff ist, der violette Dämpfe abgibt.

Brom stellt ein Zwischenbeispiel zwischen beiden Enden dar: Br-Moleküle₂ sie interagieren genug, um sich in einem flüssigen Zustand zu präsentieren.

Der Astatus tritt wegen seines zunehmenden metallischen Charakters wahrscheinlich nicht als At auf₂ sondern als Atome, die Metallbindungen bilden.

Hinsichtlich der Farben (Gelb-Gelb-Grün-Rot-Purpur-Schwarz) ist die am besten geeignete Erklärung die Molekülorbital-Theorie (TOM). Der Energieabstand zwischen dem letzten vollständigen Molekülorbital und der nächsthöheren Energie (Antikupplung) wird durch die Absorption eines Photons mit immer größeren Wellenlängen überwunden.

Halüros

Halogene reagieren zu Halogeniden, ob anorganisch oder organisch. Die bekanntesten sind Halogenwasserstoffe: Fluorwasserstoff (HF), Chlorwasserstoff (HCl), Bromwasserstoff (HBr) und Jodwasserstoff (HI).

Alle von ihnen gelöst in Wasser erzeugen saure Lösungen; so sauer, dass der HF jeglichen Glasbehälter zersetzen kann. Außerdem werden Ausgangsmaterialien für die Synthese extrem starker Säuren in Betracht gezogen.

Es gibt auch die sogenannten Metallhalogenide, die chemische Formeln haben, die von der Wertigkeit des Metalls abhängen. Zum Beispiel haben Halogenide von Alkalimetallen die Formel MX, und unter ihnen sind: NaCl, Natriumchlorid; KBr, Kaliumbromid; CsF, Cäsiumfluorid; und LiI, Lithiumiodid.

Die Halogenide der Erdalkalimetalle, Übergangsmetalle oder Metalle des Blocks p haben die Formel MX_nwobei n die positive Ladung des Metalls ist. Einige Beispiele dafür sind: FeCl₃Eisen (III) -trichlorid; MgBr₂Magnesiumbromid; AlF₃Aluminiumtrifluorid; und CuI₂, Kupferiodid.

Halogene können jedoch auch Bindungen mit Kohlenstoffatomen eingehen; Daher können sie in die komplexe Welt der organischen Chemie und der Biochemie eingreifen. Diese Verbindungen werden organische Halogenide genannt und haben die allgemeine chemische Formel RX, wobei X eines der Halogene ist.

Verwendet

Chlor

In der Industrie

- Brom und Chlor werden in der Textilindustrie verwendet, um Wolle aufzuhellen und zu behandeln, wodurch ein Schrumpfen in nassem Zustand verhindert wird.

-Es wird als Desinfektionsmittel für Ditritus und zur Reinigung von Trinkwasser und Schwimmbädern verwendet. Darüber hinaus werden aus Chlor abgeleitete Verbindungen in Wäschereien und in der Papierindustrie verwendet.

-Es findet Verwendung in der Herstellung von Spezialbatterien und Chlorkohlenwasserstoffen. Es wird auch bei der Verarbeitung von Fleisch, Gemüse, Fisch und Früchten verwendet. Chlor wirkt auch als bakterizides Mittel.

-Es wird verwendet, um Leder zu reinigen und zu destanifizieren und Cellulose zu bleichen. Früher wurde Stickstofftrichlorid als Bleich- und Mehlkonditionierer verwendet.

-Das Phosphengas (COCl₂) wird in zahlreichen industriellen Syntheseverfahren sowie bei der Herstellung von Militärgasen eingesetzt. Das Phosphen ist sehr toxisch und verantwortlich für zahlreiche Todesfälle im Ersten Weltkrieg, wo Gas verwendet wurde.

- Dieses Gas kommt auch in Insektiziden und Begasungsmitteln vor.

-NaCl ist ein sehr reichhaltiges Salz, das zum Würzen von Lebensmitteln und zur Konservierung von Vieh und Geflügel verwendet wird. Darüber hinaus wird es in Körperrehydrationsflüssigkeiten sowohl oral als auch intravenös verwendet.

In der Medizin

-Die Halogenatome, die an Drogen binden, machen sie lipophiler. Dies ermöglicht es Arzneistoffen, leichter die Zellmembranen zu durchdringen, die sich in den Lipiden, die sie bilden, auflösen.

-Cl-Chlor diffundiert durch Ionenkanäle, die an die Neurotransmitter-GABA-Rezeptoren gebunden sind, in die Neuronen des Zentralnervensystems und erzeugt so eine sedative Wirkung. Dies ist der Wirkungsmechanismus mehrerer Anxiolytika.

-HCl ist im Magen vorhanden, wo es eingreift und eine reduzierende Umgebung schafft, die die Verarbeitung von Lebensmitteln begünstigt. Zusätzlich aktiviert HCl Pepsin, ein Enzym, das die Hydrolyse von Proteinen initiiert, ein Stadium vor der intestinalen Absorption des Proteinmaterials.

Andere

- Salzsäure (HCl) wird in der Reinigung von Bädern, in Lehr- und Forschungslaboren und in vielen Industriebereichen eingesetzt.

- PVC (Polyvinylchlorid) ist ein Vinylchloridpolymer, das in Kleidung, Bodenfliesen, Elektrokabeln, flexiblen Rohren, Rohren, aufblasbaren Strukturen und Dachziegeln verwendet wird. Außerdem wird Chlor als Vermittler bei der Herstellung anderer Kunststoffmaterialien verwendet.

-Cl Chlor wird bei der Extraktion von Brom verwendet.

-Methylchlorid dient als Anästhetikum.Es wird auch bei der Herstellung bestimmter Silikonpolymere und bei der Extraktion von Fetten, Ölen und Harzen verwendet.

-Chloroform (CHCl₃) ist ein Lösungsmittel, das in vielen Laboratorien, insbesondere in Laboratorien der organischen Chemie und Biochemie, von der Lehre bis zur Forschung verwendet wird.

-Und schließlich in Bezug auf Chlor, wird Trichlorethylen verwendet, um Metallteile zu entfetten.

Brom

- Brom wird bei der Gewinnung von Gold und beim Bohren von Öl- und Gasquellen verwendet. Es wird als Verzögerer der Verbrennung in der Kunststoff- und Gasindustrie eingesetzt. Brom isoliert das Sauerstofffeuer, wodurch es austritt.

-Es ist ein Vermittler in der Herstellung von Hydraulikflüssigkeiten, Kühlmitteln und Luftentfeuchtern und Vorbereitungen, um Haar zu formen. Kaliumbromid wird bei der Herstellung von photographischen Platten und Papieren verwendet.

- Kaliumbromid wird auch als Antikonvulsivum verwendet, aber aufgrund der Möglichkeit, dass Salz neurologische Funktionsstörungen verursachen kann, wurde seine Verwendung reduziert. Eine weitere übliche Verwendung ist eine Tablette für Messungen von festen Proben der Infrarotspektroskopie.

-Brom-Verbindungen sind in Arzneimitteln zur Behandlung von Lungenentzündung vorhanden. Bromverbindungen werden auch in Arzneimittel eingebaut, die in Studien verwendet werden, die bei der Behandlung von Alzheimer-Krankheit durchgeführt werden.

-Bromo wird zur Verringerung der Quecksilberbelastung in Kraftwerken eingesetzt, die Kohle als Brennstoff verwenden. Es wird auch in der Textilindustrie verwendet, um verschiedene Farbstoffe zu erzeugen.

-Bromomethyl wurde als Pestizid für die Begasung von Böden und Häusern verwendet, aber seine schädliche Wirkung auf Ozon hat seine Verwendung begrenzt.

-Die Halogenlampen sind weißglühend und die Zugabe von geringen Mengen Brom und Jod ermöglicht eine Verringerung der Größe der Lampen.

Jod

-Iodin greift in die Funktion der Schilddrüse ein, ein Hormon, das den Stoffwechsel des Körpers reguliert. Die Schilddrüse sondert die Hormone T3 und T4 ab, die ihre Wirkung auf ihre Zielorgane ausüben. Zum Beispiel verursacht die hormonelle Wirkung auf den Herzmuskel eine Erhöhung des Blutdrucks und der Herzfrequenz.

- Auch das Jod wird zur Identifizierung der Anwesenheit von Stärke verwendet. Silberiodid ist ein Reagens, das in der Offenbarung von Fotografien verwendet wird.

Fluor

-Einige Fluorverbindungen werden Zahnpasten hinzugefügt, um das Auftreten von Hohlräumen zu verhindern. Fluorderivate sind in mehreren Anästhetika vorhanden. In der Pharmaindustrie werden Fluoride in Medikamente eingebaut, um mögliche Verbesserungen ihrer Wirkung auf den Organismus zu untersuchen.

- Flusssäure wird zum Brennen von Glas verwendet. Auch bei der Herstellung von Halonen (Feuerlöschgase, wie Freon). Eine Fluorverbindung wird bei der Elektrolyse von Aluminium verwendet, um seine Reinigung zu erreichen.

-Die Antireflexbeschichtungen enthalten eine Fluorverbindung. Es wird bei der Herstellung von Plasmabildschirmen, Flachbildschirmen und mikroelektromechanischen Systemen verwendet. Fluor ist auch in Ton enthalten, der in einigen Keramiken verwendet wird.

Astatus

Es wird vermutet, dass der Astat bei der Regulation der Schilddrüsenfunktion zu Jod beitragen kann. Auch sein radioaktives Isotop (²¹⁰At) wurde in Krebsstudien an Mäusen verwendet.

Referenzen

1. Enzyklopädie der Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz. Halogene und ihre Verbindungen. [PDF] Genommen von:
2. Beschäftigung.gob.es
3. Chemie LibreTexte. Gruppe 17: Allgemeine Eigenschaften von Halogenen. Genommen von: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen Genommen von: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Mai 2015). Atomare und physikalische Eigenschaften der Elemente der Gruppe 7 (die Halogene). Genommen von: chemguide.co.uk
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8. Braun, Lorbeer. (24. April 2017). Halogen Eigenschaften. Erleben. Von: scening.com