Vlastnosti, struktury a použití halogenů

halogeny jsou to nekovové prvky, které patří do skupiny VIIA nebo 17 periodické tabulky. Mají elektronegativnost a vysokou elektronickou afinitu, což značně ovlivňuje iontový charakter jejich vazeb s kovy. Slovo „halogeny“ je řeckého původu a znamená „tvořící sůl“. 

Ale co jsou to halogeny? Fluor (F), chlor (Cl), brom (Br), jod (I) a radioaktivní prvek a efemérní astatin (At). Jsou tak reaktivní, že mezi sebou reagují za vzniku diatomických molekul: F₂, Cl₂, Br₂, Já₂ a At₂. Tyto molekuly se vyznačují tím, že mají podobné strukturní vlastnosti (lineární molekuly), i když s různými fyzikálními stavy.

Na obrázku jsou zobrazeny tři halogeny. Zleva doprava: chlor, brom a jod. Fluor ani astatin nemohou být skladovány ve skleněných nádobách, protože tyto neodolávají korozivitě. Všimněte si, jak se mění organoleptické vlastnosti halogenů při sestupu vaší skupiny k jodovému prvku.

Fluor je plyn se žlutavými tóny; také chlor, ale nažloutlý; brom je tmavě načervenalá kapalina; jod, černá pevná látka s fialovým podtextem; a astatin, tmavá a lesklá kovová pevná látka.

Halogeny jsou schopny reagovat téměř se všemi prvky periodické tabulky, dokonce i s některými vzácnými plyny (jako je xenon a krypton). Když tak učiní, mohou oxidovat atomy na jejich více pozitivní oxidační stavy a přeměnit je na silné oxidační prostředky.

Molekuly také udělují specifické vlastnosti, když se váží nebo nahrazují některé jejich atomy. Tyto typy sloučenin se nazývají halogenidy. Ve skutečnosti jsou halogenidy hlavním přírodním zdrojem halogenů a mnohé z nich jsou rozpuštěny v moři nebo jsou součástí minerálu; jako je fluorit (CaF)₂).

Halogeny i halogenidy mají široký rozsah použití; průmyslového nebo technologického, aby se jednoduše zvýraznila chuť některých potravin, stejně jako kamenná sůl (chlorid sodný).

Index

• 1 Fyzikální a chemické vlastnosti
• 2 Molekulární struktury
  • 2.1 Intermolekulární interakce
• 3 Haluros
• 4 Použití
  • 4.1 Chlor
  • 4.2 Brom
  • 4.3 Jod
  • 4.4 Fluor
  • 4.5 Stav
• 5 Odkazy

Fyzikální a chemické vlastnosti

Atomová hmotnost

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

Fyzikální stav

F plynné; Cl plynný; Br kapalina; I pevné a pevné At.

Barva

F, světle žlutohnědá; Cl, světle zelená; Br, červenohnědá; I, fialová a At, kovová černá * * (předpokládáno)

Teploty tání

F -2,19 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ° C a při 302 ° C.

Bod varu

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

Hustota při 25 ° C

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

Rozpustnost ve vodě

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

Ionizační energie

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

Elektronegativita

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

Halogeny mají ve svém valenčním jádru 7 elektronů, proto mají velkou aviditu k získání elektronu. Také, halogeny mají vysokou electronegativity kvůli jejich malým atomovým poloměrem a velké přitažlivosti vyvíjené jádrem na elektronech valence \ t.

Reaktivita

Halogeny jsou vysoce reaktivní, což pak vysvětluje jejich toxicitu. Kromě toho jsou to oxidační činidla.

Klesající pořadí reaktivity je: F> Cl> Br> I> At.

Stát v přírodě

Vzhledem ke své vysoké reaktivitě nejsou atomy halogenu volné; ale tvoří agregáty nebo jako diatomické molekuly spojené kovalentními vazbami.

Molekulární struktury

Halogeny v přírodě neexistují jako atomové atomy, ale jako diatomické molekuly. Všechny však mají společné, že mají lineární molekulární strukturu a jediný rozdíl spočívá v délce jejich vazeb a v jejich intermolekulárních interakcích..

Lineární molekuly X-X (X₂) jsou charakterizovány nestabilitou, protože oba atomy silně přitahují dvojici elektronů k nim. Proč? Protože jejich externí elektrony zažívají velmi účinný jaderný náboj, Zef. Čím větší je Zef, tím menší je vzdálenost X-X.

Jak sestupuje skrz skupinu, Zef se stává slabší a stabilita těchto molekul roste. Tak klesající pořadí reaktivity je: F₂> Cl₂> Br₂> Já₂. Je však neslučitelné srovnávat astatin s fluorem, protože je neznámý izotop dostatečně stabilní vzhledem k jeho radioaktivitě..

Intermolekulární interakce

Na druhé straně jejich molekuly postrádají dipólový moment, který je nepolární. Tato skutečnost je zodpovědná za její slabé intermolekulární interakce, jejichž jedinou latentní silou je rozptyl nebo Londýn, který je úměrný atomové hmotnosti a molekulární oblasti..

Tímto způsobem, malá molekula F₂ nemá dostatek hmoty nebo elektronů k vytvoření pevné látky. Na rozdíl od I₂, molekulu jodu, která však zůstává pevnou látkou, která vydává fialové páry.

Brom představuje mezilehlý příklad mezi oběma konci: molekulami Br₂ komunikují natolik, že se mohou prezentovat v tekutém stavu.

Astatus, pravděpodobně kvůli jeho rostoucí kovové povaze, nepředstavuje sebe jako At₂ ale jako atomy tvořící kovové vazby.

Co se týče jeho barev (žluto-žlutozeleno-červeno-purpurově-černé), nejvhodnější vysvětlení je založeno na molekulární orbitální teorii (TOM). Energetická vzdálenost mezi posledním plným molekulárním orbitálem a další nejvyšší energií (anti-bond) je překonána absorpcí fotonu se stále většími vlnovými délkami.

Haluros

Halogeny reagují za vzniku halogenidů, ať již anorganických nebo organických. Nejznámější jsou halogenovodíky: fluorovodík (HF), chlorovodík (HCl), bromovodík (HBr) a jodovodík (HI).

Všechny jsou rozpuštěny ve vodě a vytvářejí kyselé roztoky; tak, že HF může degradovat skleněnou nádobu. Kromě toho jsou výchozí materiály uvažovány pro syntézu extrémně silných kyselin.

Existují také tzv. Halogenidy kovů, které mají chemické vzorce, které závisí na valenci kovu. Například halogenidy alkalických kovů mají vzorec MX a zahrnují: NaCl, chlorid sodný; KBr, bromid draselný; CsF, fluorid česný; a LiI, jodid lithný.

Halogenidy kovů alkalických zemin, přechodných kovů nebo kovů bloku p mají vzorec MX_n, kde n je kladný náboj kovu. Některé příklady jsou: FeCl₃, chlorid železitý; MgBr₂, bromid hořečnatý; AlF₃, fluorid hlinitý; a CuI₂, jodidu měďnatého.

Halogeny však mohou také tvořit vazby s atomy uhlíku; proto mohou zasahovat do složitého světa organické chemie a biochemie. Tyto sloučeniny se nazývají organické halogenidy a mají obecný chemický vzorec RX, kde X je kterýkoliv z halogenů.

Použití

Chlor

V průmyslu

-Brom a chlor se používají v textilním průmyslu k bělení a úpravě vlny, čímž se zabraňuje smrštění za mokra.

-Používá se jako dezinfekční prostředek pro ditritus a pro čištění pitné vody a bazénů. Kromě toho se sloučeniny získané z chloru používají v prádelnách a papírenském průmyslu.

-Najděte použití při výrobě speciálních baterií a chlorovaných uhlovodíků. Používá se také při zpracování masa, zeleniny, ryb a ovoce. Také chlor působí jako baktericidní činidlo.

-Používá se k čištění a destilaci kůže a bělení celulózy. Dříve byl jako bělidlo a kondicionér mouky používán chlorid dusíku.

-Fosfenový plyn (COCl₂) se používá v mnoha průmyslových syntézních procesech, stejně jako při výrobě vojenských plynů. Fosfen je velmi toxický a je zodpovědný za mnoho úmrtí v první světové válce, kde byl plyn používán.

-Tento plyn se také nachází v insekticidech a fumigantech.

-NaCl je velmi hojná sůl, která se používá k sezonování potravin ak uchování hospodářských zvířat a drůbežího masa. Kromě toho se používá v kapalinách pro rehydrataci těla, a to jak orálně, tak intravenózně.

V lékařství

-Atomy halogenu, které se váží na léčiva, je činí více lipofilními. To umožňuje lékům snadněji procházet buněčné membrány, které se rozpouštějí v lipidech, které ji tvoří.

-Chlor se difunduje do neuronů centrálního nervového systému prostřednictvím iontových kanálů připojených k receptorům GABA neurotransmiterů, čímž vytváří sedativní účinek. To je mechanismus působení několika anxiolytik.

-HC1 je přítomna v žaludku, kde zasahuje a vytváří redukující prostředí, které podporuje zpracování potravin. Kromě toho HC1 aktivuje pepsin, enzym, který iniciuje hydrolýzu proteinů před intestinální absorpcí proteinového materiálu..

Ostatní

-Kyselina chlorovodíková (HCl) se používá při čištění koupelen, ve výukových a výzkumných laboratořích av mnoha průmyslových odvětvích.

-PVC (polyvinylchlorid) je polymer vinylchloridu, který se používá v oděvech, dlažbách, elektrických kabelech, hadicích, trubkách, nafukovacích konstrukcích a střešních taškách. Kromě toho se chlor používá jako prostředník při výrobě jiných plastových materiálů.

-Chlor se používá při extrakci bromu.

-Methylchlorid slouží jako anestetikum. Používá se také při výrobě některých silikonových polymerů a při extrakci tuků, olejů a pryskyřic.

-Chloroform (CHCl₃) je rozpouštědlo používané v mnoha laboratořích, zejména v laboratořích organické chemie a biochemie, od výuky až po výzkumné pracovníky..

-A konečně, pokud jde o chlor, trichlorethylen se používá k odmašťování kovových částí.

Brom

-Brom se používá při těžbě zlata a při vrtání ropných a plynových vrtů. Používá se jako zpomalovač spalování v plastikářském a plynárenském průmyslu. Brom izoluje požár kyslíku, který způsobuje jeho vypnutí.

-Je prostředníkem při výrobě hydraulických kapalin, chladiv a odvlhčovačů a přípravků pro tváření vlasů. Bromid draselný se používá při výrobě desek a fotopapírů.

-Bromid draselný se také používá jako antikonvulzivum, ale vzhledem k možnosti, že sůl může způsobit neurologickou dysfunkci, bylo její použití sníženo. Dalším ze svých běžných použití je navíc tableta pro měření pevných vzorků infračervené spektroskopie.

-Sloučeniny bromu jsou přítomny v léčivech používaných při léčbě pneumonie. Sloučeniny bromu se také začleňují do léčiv používaných ve studiích, které se provádějí při léčbě Alzheimerovy choroby.

-Brom se používá ke snížení znečištění rtutí v elektrárnách, které používají uhlí jako palivo. Používá se také v textilním průmyslu k vytváření různých barevných barviv.

-Methylchlorid byl používán jako pesticid pro postřik půdy a bydlení, ale jeho škodlivý účinek na ozon omezil jeho použití.

-Halogenové žárovky jsou žhavící a přidání malého množství bromu a jódu umožňuje zmenšení velikosti žárovek..

Jód

-Jód zasahuje do funkce štítné žlázy, hormonu, který reguluje metabolismus těla. Štítná žláza vylučuje hormony T3 a T4, které působí na své cílové orgány. Například hormonální působení na srdeční sval způsobuje zvýšení krevního tlaku a srdeční frekvence.

-Podobně se jod používá při identifikaci přítomnosti škrobu. Jodid stříbrný je činidlo používané při odhalování fotografií.

Fluor

-Některé sloučeniny fluoru se přidávají do zubních past, aby se zabránilo výskytu zubního kazu. Deriváty fluoru jsou přítomny v několika anestetikách. Ve farmaceutickém průmyslu začleňují fluoridy do léčiv, aby studovali možná zlepšení jejich účinků na organismus.

-K výrobě skla se používá kyselina fluorovodíková. Také ve výrobě halons (hasicí plyny, takový jako freon). Sloučenina fluoru se používá při elektrolýze hliníku, aby se dosáhlo jeho čištění.

-Antireflexní povlaky obsahují sloučeninu fluoru. Používá se při výrobě plazmových obrazovek, plochých obrazovek a mikroelektromechanických systémů. Fluor je také přítomen v jílu používaném v některých keramických materiálech.

Astatus

Předpokládá se, že astatin může přispět k jodu při regulaci funkce štítné žlázy. Také jeho radioaktivní izotop (²¹⁰At) se používá ve studiích rakoviny u myší.

Odkazy

1. Encyklopedie zdraví a bezpečnosti při práci. Halogeny a jejich sloučeniny. [PDF] Převzato z:
2. employment.gob.es
3. Chemie LibreTexts. Skupina 17: Obecné vlastnosti halogenů. Převzato z: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen Převzato z: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Květen 2015). Atomové a fyzikální vlastnosti prvků skupiny 7 (Halogeny). Převzato z: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M.L. a Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8. vydání. Cengage učení.
7. Prvky Halogeny Převzato z: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (24. dubna 2017). Halogenové charakteristiky. Sciencing. Zdroj: sciencing.com