HALOGENY: VLASTNOSTI, STRUKTURY A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Tyto halogeny nejsou kovové prvky patřící do skupiny VIIA nebo 17 periodické tabulky. Mají elektronegativity a vysoké elektronické afinity, které výrazně ovlivňují iontový charakter jejich vazeb s kovy. Slovo „halogeny“ je řeckého původu a znamená „soli vytvářející soli“.

Ale co jsou to halogeny? Fluor (F), chlor (Cl), brom (Br), jod (I) a radioaktivní a efemerní prvek astatin (At). Jsou tak reaktivní, že spolu reagují za tvorby molekul, diatomic: F ₂, Cl ₂, Br ₂, I _2, a AT ₂. Tyto molekuly se vyznačují podobnými strukturálními vlastnostmi (lineární molekuly), i když s různými fyzikálními stavy.

Zdroj: W. Oelen, přes Wikimedia Commons

Na obrázku výše jsou zobrazeny tři halogeny. Zleva doprava: chlor, brom a jod. Fluor ani astatin nemohou být skladovány ve skleněných nádobách, protože ty neodolávají korozivitě. Povšimněte si, jak se mění organoleptické vlastnosti halogenů, když se jejich skupina posune dolů k prvku jod.

Fluor je plyn se žlutavými odstíny; chlor také, ale zelenožlutý; brom je tmavě načervenalá kapalina; jód, černá pevná látka s fialovými podtóny; a astatin, tmavá, lesklá kovová pevná látka.

Halogeny jsou schopné reagovat s téměř všemi prvky periodické tabulky, dokonce is některými vzácnými plyny (jako je xenon a krypton). Když to udělají, mohou oxidovat atomy na jejich nejpozitivnější oxidační stavy a proměnit je v mocná oxidační činidla.

Také dávají molekulám specifické vlastnosti, když vážou nebo nahrazují některé ze svých atomů. Tyto typy sloučenin se nazývají halogenidy. Ve skutečnosti jsou halogenidy hlavním přírodním zdrojem halogenů a mnoho z nich je rozpuštěno v moři nebo je součástí minerálu; takový je případ fluoritu (CaF ₂).

Jak halogeny, tak halogenidy mají široké použití; od průmyslových nebo technologických po jednoduché zvýraznění chuti určitých potravin, jako je kamenná sůl (chlorid sodný).

Fyzikální a chemické vlastnosti

Atomová závaží

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

Fyzický stav

Plynná fáze; Cl plyn; Liquid br; Jsem pevná a pevná.

Barva

F, světle žluto-hnědá; Cl, světle zelená; Br, červenohnědá; I, fialová a na, kovová černá * * (předpokládá se)

Body tání

F -219,6 ° C; Cl-101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ° C a při 302 ° C

Body 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 / cm ³; Cl 0,0032 g / cm ³; Br 3,102 g / cm ³; I- 4,93 g / cm ³ a Prílohy 6,2-6,5g / cm ³

Rozpustnost ve vodě

Cl 0,091 mmol / cm ³; Br 0,21 mmol / cm ³ a I- 0,0013 mmol / cm ³.

Ionizační energie

F - 1 681 kJ / mol; Cl - 1 251 kJ / mol; Br - 1140 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 své valenční schránce 7 elektronů, a proto mají velkou touhu získat elektron. Také, halogeny mají vysokou elektronegativitu díky svým malým atomovým poloměrům a velké přitažlivosti, kterou jádro působí na valenční elektrony.

Reaktivita

Halogeny jsou vysoce reaktivní, což by vysvětlovalo jejich toxicitu. Kromě toho jsou oxidačními činidly.

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

Stát v přírodě

Vzhledem k jejich velké reaktivitě nejsou atomy halogenu v přírodě volné; spíše se vyskytují jako agregáty nebo jako diatomické molekuly spojené kovalentními vazbami.

Molekulární struktury

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

Lineární molekuly XX (X ₂) se vyznačují nestabilitou, protože oba atomy k sobě přitahují dvojici elektronů. Proč? Protože jeho vnější elektrony zažívají velmi vysoký efektivní jaderný náboj, Zefe. Čím vyšší Zef, tím menší je vzdálenost spoje XX.

Jak se člověk pohybuje po skupině, Zef se stává slabší a stabilita těchto molekul se zvyšuje. To znamená, že nejmenší reaktivity je: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂. Srovnání astatinu s fluorem je však nepřiměřené, protože dostatečně stabilní izotopy nejsou známy kvůli jeho radioaktivitě.

Intermolekulární interakce

Na druhou stranu, jejich molekuly postrádají dipólový moment a jsou nepolární. Tato skutečnost je odpovědná za její slabé intermolekulární interakce, jejichž jedinou latentní silou je rozptyl nebo londýnská síla, která je úměrná atomové hmotnosti a molekulární oblasti.

Tímto způsobem, malá molekula F ₂ nemá dostatek hmoty nebo elektrony za vzniku pevné látky. Na rozdíl od I ₂, jodová molekula, která přesto zůstává pevná látka, která uvolňuje purpurové páry.

Brom představuje střední příklad mezi dvěma extrémy: Br ₂ molekuly INTERACT natolik, aby se vyskytují v kapalném stavu.

Astatin se pravděpodobně vzhledem ke svému rostoucímu kovovému charakteru neobjevuje jako At _2, ale jako At atomy vytvářející kovové vazby.

Pokud jde o jeho barvy (žluto-zeleno-žlutá-červená-fialová-černá), nejvhodnější vysvětlení je založeno na molekulární orbitální teorii (TOM). Energetická vzdálenost mezi posledním úplným molekulárním orbitálem a další s nejvyšší energií (anti-bond) je překonána absorpcí fotonu se zvyšujícími se vlnovými délkami.

Halides

Halogeny reagují za vzniku halogenidů, ať už anorganických nebo organických. Nejznámější jsou halogenovodíky: fluorovodík (HF), chlorovodík (HC1), bromovodík (HBr) a jodovodík (HI).

Všechny z nich rozpuštěné ve vodě vytvářejí kyselé roztoky; tak kyselé, že HF může degradovat jakýkoli skleněný obal. Kromě toho jsou považovány za výchozí materiály pro syntézu extrémně silných kyselin.

Existují také takzvané halogenidy kovů, které mají chemické vzorce závislé na valenci kovu. Například halogenidy alkalických kovů mají vzorec MX a mezi nimi jsou: 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. Proto některé příklady z nich jsou: FeCl ₃, železitý chlorid; MgBr ₂, magnesium bromid; AlF ₃, hliník boritý; a CuI ₂, jodid měďný.

Avšak halogeny mohou také tvořit vazby s atomy uhlíku; mohou tedy zasahovat do složitého světa organické chemie a biochemie. Tyto sloučeniny se nazývají organické halogenidy a mají obecný chemický vzorec RX, X je kterýkoli z atomů halogenu.

Aplikace

Chlór

V průmyslu

-Brom a chlor se používají v textilním průmyslu k bělení a úpravě vlny, čímž se zabrání jejich smrštění, pokud je mokrá.

- Používá se jako dezinfekční prostředek ditritu a k čištění pitné vody a bazénů. Kromě toho se sloučeniny odvozené od chloru používají v prádelnách a v papírenském průmyslu.

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

- Používá se k čištění a detanifikaci kůže a k bělení celulózy. Trichlorid dusíku byl dříve používán jako bělidlo a kondicionér mouky.

-Fosfenový plyn (COCI ₂) se používá v mnoha průmyslových procesech syntézy i při výrobě vojenských plynů. Fosfen je velmi toxický a je zodpovědný za četné úmrtí v první světové válce, kde byl použit plyn.

- Tento plyn se také nachází v insekticidech a fumigantech.

-NaCl je velmi hojná sůl, která se používá k ochucení jídla a k ochraně hospodářských zvířat a drůbeže. Kromě toho se používá v tělních rehydratačních tekutinách, orálně i intravenózně.

V medicíně

- Halogenové atomy, které se vážou na léky, je činí lipofilnějšími. To umožňuje lékům snadněji procházet buněčnými membránami a rozpouštět se v lipidech, které je tvoří.

- Chlor difunduje do neuronů centrálního nervového systému prostřednictvím iontových kanálů spojených s receptory pro neurotransmiter GABA, čímž vyvolává sedativní účinek. Toto je mechanismus působení několika anxiolytik.

-HCl je přítomen v žaludku, kde zasahuje tím, že vytváří redukující prostředí, které podporuje zpracování potravin. Kromě toho HC1 aktivuje pepsin, enzym, který iniciuje hydrolýzu proteinů, stadium před střevní absorpcí proteinového materiálu.

Ostatní

-Hydrochloric acid (HCl) se používá k čištění koupelen, ve výukových a výzkumných laboratořích a v mnoha průmyslových odvětvích.

-PVC (polyvinylchlorid) je vinylchloridový polymer používaný v oděvu, podlahových dlaždicích, elektrických kabelech, ohebných trubkách, trubkách, nafukovacích strukturách a střešních taškách. Kromě toho se chlor používá jako meziprodukt při výrobě jiných plastových materiálů.

-Chlor se používá při extrakci bromu.

-Metylchlorid vykonává anestetickou funkci. Používá se také při výrobě určitých silikonových polymerů a při extrakci tuků, olejů a pryskyřic.

- Chloroform (CHCl ₃) je rozpouštědlo používané v mnoha laboratořích, zejména v laboratořích organické chemie a biochemie, od výuky po výzkum.

- A konečně co se týče chloru, používá se k odmaštění kovových částí trichlorethylen.

Bróm

-Brom se používá při těžbě zlata a při vrtání ropných a plynových vrtů. Používá se jako zpomalovač hoření v plastikářském a plynárenském průmyslu. Brom izoluje oheň od kyslíku a způsobuje jeho zhasnutí.

-Je to prostředník ve výrobě hydraulických kapalin, chladicích a odvlhčovacích činidel a přípravků pro tvarování vlasů. Bromid draselný se používá při výrobě fotografických desek a papírů.

-Bromid draselný se také používá jako antikonvulzivum, ale vzhledem k možnosti, že sůl může způsobit neurologické dysfunkce, bylo jeho použití sníženo. Kromě toho je dalším běžným použitím čipu pro měření pevných vzorků z infračervené spektroskopie.

-Bromové sloučeniny jsou přítomny v léčivech používaných k léčbě pneumonie. Kromě toho se sloučeniny bromu začleňují do léčiv používaných ve studiích prováděných k 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.

-Methylbromin byl používán jako pesticid pro fumigaci půdy a domácnosti, ale jeho škodlivý účinek na ozon omezil jeho použití.

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

Jód

-Jodin se podílí na fungování štítné žlázy, což je regulační hormon metabolismu těla. Štítná žláza vylučuje hormony T3 a T4, které působí na jeho cílové orgány. Například hormonální účinek na srdeční sval způsobuje zvýšení krevního tlaku a srdeční frekvence.

-Jaso se také používá k identifikaci přítomnosti škrobu. Jodid stříbrný je činidlo používané při vývoji fotografií.

Fluor

- Některé fluoridové sloučeniny se přidávají do zubních past, aby se zabránilo dutinám. Deriváty fluoridu jsou přítomny v různých anestetikách. Ve farmaceutickém průmyslu je fluorid začleněn do léčiv ke studiu možných zlepšení jeho účinků na organismus.

-Hydrofluorová kyselina se používá k leptání skla. Také při výrobě halonů (hasicí plyny, jako je freon). Fluorová sloučenina se používá při elektrolýze hliníku k dosažení jejího 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 keramikách.

Astatus

Předpokládá se, že astatin může pomoci jodu při regulaci fungování štítné žlázy. Jeho radioaktivní izotop (²¹⁰ At) byl také použit ve studiích rakoviny u myší.

Reference

1. Encyklopedie bezpečnosti a ochrany zdraví při práci. Halogeny a jejich sloučeniny.. Vzáno z:
2. job.gob.es
3. Chemistry 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, KW, Davis, RE, Peck, ML a Stanley, GG Chemistry (2003), 8. vydání. Cengage Learning.
7. Elementy. Halogeny Převzato z: elements.org.es
8. Hnědá, Laurel. (24. dubna 2017). Halogenové vlastnosti. Sciencing. Obnoveno z: sciencing.com