ХАЛОГЕНИ: СВОЈСТВА, СТРУКТУРА И УПОТРЕБА - ХЕМИЈА - 2025

У халогени нису метални елементи припадају групи ВИИА или 17 периодног система. Имају електронегативности и високе електронске афинитете, што у великој мери утиче на јонски карактер њихових веза са металима. Реч "халогени" је грчког порекла и значи "творци соли".

Али шта су ови халогени? Флуор (Ф), хлор (Цл), бром (Бр), јод (И) и радиоактивни и ефемерни елемент астатин (Ат). Они су толико реактивни да се међусобно реагују да формирају Диатомиц молекуле: Ф ₂ , Цл ₂ , Бр ₂ , И _{2, и} Ат _2. . За ове молекуле је карактеристично да имају слична структурна својства (линеарни молекули), иако са различитим физичким стањима.

Извор: Аутор В. Оелен, путем Викимедиа Цоммонс

На горњој слици су приказана три халогена. Са леве на десно: хлор, бром и јод. Ни флуор, ни астатин не могу се чувати у стакленим посудама, јер се ови не одупиру корозивности. Обратите пажњу на то како се органолептичка својства халогена мењају када неко помера своју групу до елемента јода.

Флуор је гас са жућкастим нијансама; хлор такође, али зеленкасто-жут; бром је тамно црвенкаста течност; јод, црна чврста супстанца с љубичастим тоновима; и астатин, тамна, сјајна метална чврста супстанца.

Халогени су способни да реагују са готово свим елементима периодичне табеле, чак и са неким племенитим гасовима (попут ксенона и криптона). Када то ураде, они могу да оксидирају атоме до најпозитивнијих оксидационих стања, претварајући их у моћна оксидациона средства.

Они такође дају специфична својства молекулама када везују или замењују неке од својих атома. Ове врсте једињења називају се халогениди. У ствари, халогениди су главни природни извор халогена, и многи од њих су растворени у мору или су део минерала; такав је случај флуорит (ЦаФ ₂ ).

И халогени и халогениди имају широк спектар употребе; од индустријских или технолошких до једноставног истицања укуса одређене хране као што је камена со (натријум-хлорид).

Физичка и хемијска својства

Атомске тежине

Флуор (Ф) 18,99 г / мол; Хлор (Цл) 35,45 г / мол; Бром (Бр) 79,90 г / мол; Јод (И) 126,9 г / мол и Астате (Ат) 210 г / мол,

Физичко стање

Гасовита фаза; Цл гас; Течни бр; Чврста сам и У чврстом.

Боја

Ф, бледо жуто-браон; Цл, бледо зелена; Бр, црвенкасто-браон; Ја, љубичаста и Ат, металик црна * (претпоставља се)

Тачке топљења

Ф -219,6 ° Ц; Цл -101,5 ° Ц; Бр -7,3 ° Ц; И 113,7 ° Ц и на 302 ° Ц.

Тачке кључања

Ф -118,12 ° Ц; Цл -34,04 ° Ц; Бр 58,8 ° Ц; И 184,3º Ц и? На 337ºЦ.

Густина на 25 ° Ц

Ф- 0,0017 г / цм ³ ; Цл- 0.0032 г / цм ³ ; Бр - 3,102 г / цм ³ ; И- 4,93 г / цм ³ и АТ- 6.2-6.5 г / цм ³

Растворљивост у води

Цл- 0.091 ммол / цм ³ ; БР- 0.21 ммол / цм ³ и И- 0.0013 ммол / цм ³ .

Енергија јонизације

Ф- 1,681 кЈ / мол; Цл-1 251 кЈ / мол; Бр - 1,140 кЈ / мол; И- 1.008 кЈ / мол и Ат- 890 кЈ / мол.

Електронегативност

Ф- 4.0; Цл-3.0; Бр- 2,8; И- 2.5 и Ат- 2.2.

Халогени имају 7 електрона у својој валентној љусци, отуда и њихова велика жеља да добију електрон. Такође, халогени имају велику електронегативност због малих атомских радијуса и велике привлачности коју језгро врши на валентне електроне.

Реактивност

Халогени су високо реактивни, што би онда објаснило њихову токсичност. Поред тога, они су оксиданти.

Опадајући редослед реактивности је: Ф> Цл> Бр> И> Ат.

Стање у природи

Због велике реактивности, атоми халогена у природи нису слободни; радије се налазе у агрегатима или као дијатомејски молекули повезани ковалентним везама.

Молекуларне структуре

Халогени у природи не постоје као елементарни атоми, већ као дијатомски молекули. Међутим, свима је заједничко то што имају линеарну молекуларну структуру, а једина разлика је у дужини њихових веза и њиховим интермолекуларним интеракцијама.

Линеар молекули КСКС (Кс ₂ ) одликује тиме што нестабилна, јер су атоми снажно привлаче пар електрона према њима. Зашто? С обзиром да његови спољни електрони имају веома ефикасан нуклеарни набој, Зеф. Што је Зеф већи, то је мања удаљеност везе КСКС.

Како неко креће низ групу, Зеф постаје слабији и стабилност ових молекула се повећава. Дакле, смањење редослед реактивности је: Ф ₂ > Цл ₂ > Бр ₂ > И ₂ . Међутим, уместо је упоређивати астатин са флуором, јер су довољно стабилни изотопи непознати због његове радиоактивности.

Интермолекуларне интеракције

С друге стране, њеним молекулима недостаје диполни тренутак, који су аполарни. Ова чињеница је одговорна за њихове слабе међудолекуларне интеракције, чија је једина латентна сила расипање или лондонска сила, пропорционална атомској маси и молекуларном подручју.

На овај начин, мали молекул Ф ₂ нема довољно масе или електроне да формирају чврсту супстанцу. За разлику од И ₂ , јод молекул, који ипак остаје чврста који одаје љубичасте паре.

Бром представља прелазни пример између две крајности: Молекули Бр ₂ међусобно делују довољно да се појаве у течном стању.

Астатин се вероватно, због повећања металног карактера, не појављује као Ат _2, већ као Ат атоми који формирају металне везе.

С обзиром на његове боје (жуто-зеленкасто-жуто-црвено-љубичасто-црна), најприкладније објашњење заснива се на теорији молекуларне орбите (ТОМ). Енергетски размак између последње пуне молекулске орбитале и следеће са највећом енергијом (анти-веза) превазилази се апсорпцијом фотона са повећањем таласне дужине.

Халидес

Халогени реагују на формирање халогенида, било анорганских или органских. Најпознатији су халогенидови водоника: флуороводик (ХФ), хлороводоник (ХЦл), хидроген бромид (ХБр) и водоник јодид (ХИ).

Сви растворени у води стварају киселе растворе; толико кисела да ХФ може разградити било који стаклени спремник. Даље, сматрају се полазним материјалима за синтезу изузетно јаких киселина.

Постоје и такозвани метални халогениди, који имају хемијске формуле које зависе од валенције метала. На пример, халогениди алкалних метала имају формулу МКС, а међу њима су: НаЦл, натријум хлорид; КБр, калијум бромид; ЦсФ, цезијум флуорид; и ЛиИ, литијум-јодид.

Халогениди земноалкалијских метала, прелазни метали или метали п блока имају формулу МКС _н , где је н позитивни набој метала. Тако, неки примери њих су: ФеЦл ₃ , фери трихлорид; МгБр ₂ , магнезијум бромид; АлФ ₃ , алуминијум трифлуорид; и Цул ₂ , бакар јодид.

Међутим, халогени могу такође да формирају везе са атомима угљеника; према томе, они могу упасти у сложени свет органске хемије и биохемије. Ова једињења се називају органски халогениди и имају општу хемијску формулу РКС, а Кс је било који од халогена.

Апликације

Хлор

У индустрији

-Бром и хлор користе се у текстилној индустрији за избјељивање и третирање вуне, избјегавајући њено скупљање када је влажно.

-Користи се као дезинфицијенс дитритуса и за пречишћавање воде за пиће и базена. Поред тога, једињења добијена из хлора користе се у вешинама и индустрији папира.

- Проналази употребу у производњи специјалних батерија и хлорованих угљоводоника. Такође се користи у преради меса, поврћа, рибе и воћа. Такође, хлор делује као бактерицидно средство.

-Користи се за чишћење и одвајање коже и избељивање целулозе. Душиков трихлорид претходно се користио као брашно и средство за побољшање брашна.

-Фосфенски гас (ЦОЦл ₂ ) се користи у бројним индустријским процесима синтезе, као и у производњи војних гасова. Фосфен је врло токсичан и одговоран је за бројне смртне случајеве у Првом светском рату, где је коришћен гас.

-Овај гас се налази и у инсектицидима и фумигантима.

-НаЦл је веома обилна со која се користи за зачињавање хране и за очување стоке и живине. Поред тога, користи се у течностима за рехидратацију тела, орално и интравенски.

У медицини

- Атоми халогена који се везују за лекове чине их липофилнијима. То омогућава лековима да лакше прелазе ћелијске мембране, растварајући се у липидима који је чине.

-Хлор дифундира у неуроне централног нервног система кроз ионске канале повезане са рецепторима за неуротрансмитер ГАБА, стварајући тако седативни ефекат. Ово је механизам деловања неколико анксиолитика.

-ХЦл је присутан у стомаку, где интервенише стварајући редукционо окружење које погодује преради хране. Поред тога, ХЦл активира пепсин, ензим који покреће хидролизу протеина, фазу пре цревне апсорпције протеинског материјала.

Други

Хлороводонична киселина (ХЦл) се користи у чишћењу купатила, у наставним и истраживачким лабораторијама и у многим индустријама.

-ПВЦ (поливинилхлорид) је полимер винил хлорида који се користи у одећи, подним плочицама, електричним кабловима, флексибилним цевима, цевима, надувавајућим конструкцијама и кровним плочицама. Поред тога, хлор се користи као интермедијер у производњи других пластичних материјала.

-Хлор се користи у екстракцији брома.

-Метил хлорид врши анестетичку функцију. Такође се користи у производњи одређених силиконских полимера и у екстракцији масти, уља и смола.

-Цхлороформ (ЦХЦб ₃ ) је растварач који се користи у многим лабораторијама, нарочито у органске хемије и биохемијским лабораторијама, од наставе истраживања.

-И на крају, што се тиче хлора, триклоретилен се користи за одмашћивање металних делова.

Бром

-Бром се користи у процесу вађења злата и при бушењу нафтних и гасних бушотина. Користи се као средство за успоравање пламена у индустрији пластике и гаса. Бром изолише ватру од кисеоника изазивајући је да угаси.

-Предузеће је у производњи хидрауличних течности, средстава за хлађење и одвлаживање и препарата за обликовање косе. Калијум бромид се користи у производњи фотографских плоча и папира.

-Калијум-бромид се такође користи као антиконвулзив, али због могућности да со може изазвати неуролошке дисфункције, његова употреба је смањена. Поред тога, друга од његових уобичајених примена је као чип за мерење чврстих узорака из инфрацрвене спектроскопије.

-Бромова једињења присутна су у лековима који се користе за лечење пнеумоније. Поред тога, једињења брома су уграђена у лекове који се користе у испитивањима која су спроведена за лечење Алзхеимерове болести.

-Бром се користи за смањење загађења живе у електранама које као угље користе гориво. Такође се користи у текстилној индустрији за стварање различитих боја у боји.

-Метил бром коришћен је као пестицид за запаљење тла и домаћинстава, али његов штетни утицај на озон је ограничио његову употребу.

-Халогене сијалице су са жарном нити, а додавање мале количине брома и јода омогућава смањење величине сијалица.

Јод

-Јод је укључен у функционисање штитне жлезде, регулаторног хормона телесног метаболизма. Штитна жлезда излучује хормоне Т3 и Т4, који делују на њене циљне органе. На пример, хормонско деловање на срчани мишић узрокује пораст крвног притиска и брзине откуцаја срца.

-Такође, јод се користи за идентификацију присуства шкроба. Сребрни јодид је реагенс који се користи у развоју фотографија.

Флуор

-Некаква једињења флуорида додају се пастама за зубе како би се спречиле каријес. Деривати флуорида су присутни у различитим анестетицима. У фармацеутској индустрији, флуорид је уграђен у лекове како би се проучила могућа побољшања његових ефеката на организам.

-Хидрофлуороводична киселина се користи за јеткање стакла. Такође у производњи халона (гасови за гашење пожара, попут фреона). Једињење флуора користи се у електролизи алуминијума за постизање његовог пречишћавања.

-Антирефлективни премази садрже једињење флуора. Ово се користи у производњи плазма екрана, равних екрана и микроелектромеханичких система. Флуор је присутан и у глини која се користи у неким керамикама.

Астатус

Сматра се да астатин може помоћи јоду у регулисању рада штитне жлезде. Такође, његов радиоактивни изотоп ( ²¹⁰ Ат) је коришћен у истраживањима рака на мишевима.

Референце

1. Енциклопедија здравља и безбедности на раду. Халогени и њихова једињења. . Преузет из:
2. запошљавање.гоб.ес
3. Цхемистри ЛибреТектс. Група 17: Општа својства халогена. Преузето са: цхем.либретектс.орг
4. Википедиа. (2018). Халоген. Преузето са: ен.википедиа.орг
5. Јим Цларк. (Мај 2015.) Атомска и физичка својства елемената групе 7 (Халогени). Преузето са: цхемгуиде.цо.ук
6. Вхиттен, КВ, Давис, РЕ, Пецк, МЛ и Станлеи, ГГ Цхемистри (2003), 8. изд. Ценгаге Леарнинг.
7. Елементи. Халогени Преузето са: елементс.орг.ес
8. Браун, Ловор. (24. априла 2017). Халогене карактеристике. Сциацхинг. Опоравило од: сциацхинг.цом