HALOGENS: MGA KATANGIAN, ISTRUKTURA AT PAGGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang mga halogens ay hindi metal na mga elemento na kabilang sa Group VIIA o 17 ng pana-panahong talahanayan. Mayroon silang mga electronegativities at mataas na electronic affinities, na lubos na nakakaapekto sa ionic character ng kanilang mga bono na may mga metal. Ang salitang 'halogens' ay nagmula sa Greek at nangangahulugang 'salt formers'.

Ngunit ano ang mga halogens na ito? Fluorine (F), klorin (Cl), bromine (Br), yodo (I) at ang radioactive at ephemeral element na astatine (At). Masyado silang naging reaktibo na gumanti sila sa bawat isa upang mabuo ang mga diatomic molecules: F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , I _2, at Sa ₂ . Ang mga molekulang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng magkatulad na mga katangian ng istruktura (mga linear molekula), bagaman may iba't ibang mga pisikal na estado.

Pinagmulan: Ni W. Oelen, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Ang tatlong halogens ay ipinapakita sa imahe sa itaas. Mula kaliwa hanggang kanan: murang luntian, bromine at yodo. Ni ang fluorine o astatine ay hindi maiimbak sa mga lalagyan ng baso, dahil ang huli ay hindi lumalaban sa pagiging tama nito. Pansinin kung paano nagbabago ang mga katangian ng organoleptic ng mga halogens habang inililipat ng isa ang kanilang grupo sa elemento ng yodo.

Ang fluorine ay isang gas na may madilaw-dilaw na mga kulay; murang luntian din, ngunit maberde-dilaw; ang bromine ay isang madilim na mapula-pula na likido; yodo, isang itim na solid na may mga violet overtones; at astatine, isang madilim, makintab na metal na solid.

Ang mga Halogens ay may kakayahang umepekto sa halos lahat ng mga elemento ng pana-panahong talahanayan, kahit na may ilang mga marangal na gas (tulad ng xenon at krypton). Kapag ginawa nila, maaari silang mag-oxidize ng mga atomo sa kanilang pinaka-positibong estado ng oksihenasyon, na ginagawang mga makapangyarihang ahente ng oxidizing.

Nagbibigay din sila ng mga tukoy na katangian sa mga molekula kapag nagbubuklod o nagpapalit ng ilan sa kanilang mga atomo. Ang mga uri ng mga compound na ito ay tinatawag na halides. Sa katunayan, ang mga halides ay ang pangunahing likas na mapagkukunan ng mga halogens, at marami sa kanila ang natutunaw sa dagat o bahagi ng isang mineral; ganito ang kaso ng fluorite (CaF ₂ ).

Ang parehong mga halogens at halides ay may malawak na hanay ng mga gamit; mula sa pang-industriya o teknolohikal, upang i-highlight lamang ang lasa ng ilang mga pagkain tulad ng rock salt (sodium chloride).

Mga katangian ng pisikal at kemikal

Mga timbang ng atom

Fluorine (F) 18.99 g / mol; Chlorine (Cl) 35.45 g / mol; Bromine (Br) 79.90 g / mol; Iodine (I) 126.9 g / mol at Astate (At) 210 g / mol,

Pisikal na estado

Gaseous phase; Cl gas; Likido br; Solid ko at Sa solid.

Kulay

F, maputla dilaw-kayumanggi; Cl, maputla berde; Br, mapula-pula-kayumanggi; Ako, violet at At, metal na itim * * (ipinapalagay)

Mga punto ng pagkatunaw

F -219.6 ° C; Cl -101.5 ° C; Br -7.3 ° C; I 113.7º C at Sa 302º C.

Mga punto ng boiling

F -118.12 ° C; Cl -34.04 ° C; Br 58.8 ° C; Ako 184.3º C at? Sa 337º C.

Density sa 25º 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 at At- 6.2-6.5 g / cm ³

Pagkakatunaw ng tubig

Cl- 0.091 mmol / cm ³ ; Br- 0.21 mmol / cm ³ at I- 0.0013 mmol / cm ³ .

Enerhiya ng Ionization

F- 1,681 kJ / mol; Cl- 1,251 kJ / mol; Br- 1,140 kJ / mol; I- 1.008 kJ / mol at At- 890 kJ / mol.

Elektronegorya

F- 4.0; Cl- 3.0; Br- 2.8; I- 2.5 at At- 2.2.

Ang mgaalogalog ay may 7 elektron sa kanilang valence shell, samakatuwid ang kanilang mahusay na pagkasabik upang makakuha ng isang elektron. Gayundin, ang mga halogens ay may mataas na electronegativity dahil sa kanilang maliit na atomic radii at ang mahusay na pang-akit na inilalabas ng nucleus sa valence electrons.

Reactivity

Ang mga Halogens ay lubos na reaktibo, na kung gayon ay ipapaliwanag ang kanilang pagkalason. Bilang karagdagan, sila ay mga ahente sa pag-oxidizing.

Ang bumababang pagkakasunud-sunod ng reaktibo ay: F> Cl> Br> I> At.

Estado sa kalikasan

Dahil sa kanilang mahusay na reaktibo, ang mga atom ng halogen ay hindi libre sa kalikasan; sa halip, natagpuan ang mga ito na bumubuo ng mga pinagsama-samang o bilang mga molekulang diatomic na naka-link sa pamamagitan ng mga covalent bond.

Mga istrukturang molekular

Ang mga Halogens ay hindi umiiral sa likas na katangian bilang mga elemento ng atom, ngunit bilang mga diatomic molekula. Gayunpaman, lahat sila ay magkapareho na mayroon silang isang guhit na istrukturang molekular, at ang pagkakaiba lamang ay namamalagi sa haba ng kanilang mga bono at ang kanilang mga intermolecular na pakikipag-ugnay.

Ang mga linear molekula XX (X ₂ ) ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging hindi matatag, dahil ang parehong mga atom ay malakas na nakakaakit ng pares ng mga electron patungo sa kanila. Bakit? Dahil ang mga panlabas na elektron ay nakakaranas ng isang napakataas na epektibong singil ng nuklear, ang Zef. Ang mas mataas na Zef, mas maliit ang distansya ng link XX.

Habang inililipat ng isa ang grupo, ang Zef ay nagiging mahina at ang katatagan ng mga molekulang ito ay tumataas. Sa gayon, ang bumababang pagkakasunud-sunod ng reaktibidad ay: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂ . Gayunpaman, hindi kapani-paniwala na ihambing ang astatine na may fluorine, dahil ang sapat na matatag na isotop ay hindi kilala dahil sa radioactivity nito.

Mga intermolecular na pakikipag-ugnay

Sa kabilang banda, ang mga molekula nito ay kulang ng isang dipole moment, na maging apolar. Ang katotohanang ito ay may pananagutan para sa kanilang mahina na intermolecular na pakikipag-ugnay, na ang tanging latent na puwersa ay ang pagkakalat o puwersa ng London, na proporsyonal sa mass ng atom at ang molekular na lugar.

Sa ganitong paraan, ang maliit na molekula ng F ₂ ay walang sapat na masa o elektron upang mabuo ang isang solid. Hindi tulad ng I ₂ , ang molekula ng yodo, na gayunpaman ay nananatiling isang solidong nagbibigay ng mga singaw na lila.

Ang bromine ay kumakatawan sa isang pansamantalang halimbawa sa pagitan ng dalawang matindi: Ang mga molekula ng Br _{2 ay} sapat na nakikipag-ugnayan upang ipakita ang kanilang sarili sa isang likidong estado.

Ang astatine marahil, dahil sa pagtaas ng character na metal, ay hindi lilitaw bilang Sa ₂ ngunit bilang At atoms na bumubuo ng mga metal na bono.

Tungkol sa mga kulay nito (dilaw-dilaw-dilaw-dilaw-pula-lila-itim), ang pinaka naaangkop na paliwanag ay batay sa teolohikal na teorya ng orbital (TOM). Ang masiglang distansya sa pagitan ng huling buong molekular na orbital, at ang susunod na isa na may pinakamataas na enerhiya (anti-bond), ay pagtagumpayan sa pamamagitan ng pagsipsip ng isang photon na may pagtaas ng mga haba ng haba.

Halides

Ang mgaalogalog ay gumanti upang makabuo ng mga halides, alinman sa hindi organikong o organikong. Ang pinakamahusay na kilala ay ang hydrogen halides: hydrogen fluoride (HF), hydrogen chloride (HCl), hydrogen bromide (HBr) at hydrogen iodide (HI).

Ang lahat ng mga ito ay natunaw sa tubig ay bumubuo ng mga solusyon sa acid; kaya acidic na ang HF ay maaaring magpabagaw sa anumang lalagyan ng baso. Bukod dito, ang mga ito ay itinuturing na nagsisimula na mga materyales para sa synthesis ng sobrang malakas na mga acid.

Mayroon ding mga tinatawag na metal halides, na may mga formula ng kemikal na nakasalalay sa valence ng metal. Halimbawa, ang mga alkali metal halides ay may formula MX, at kabilang sa mga ito ay: NaCl, sodium chloride; KBr, potassium bromide; CsF, cesium fluoride; at LiI, lithium iodide.

Ang mga halide ng alkalina na metal na metal, ang mga metal na paglipat o mga metal ng p block ay may formula MX _n , kung saan n ang positibong singil ng metal. Kaya, ang ilang mga halimbawa nito ay: FeCl ₃ , ferric trichloride; MgBr ₂ , magnesium bromide; AlF ₃ , aluminyo trifluoride; at CuI ₂ , cupric iodide.

Gayunpaman, ang mga halogens ay maaari ring bumuo ng mga bono na may mga carbon atoms; samakatuwid, maaari silang makialam sa masalimuot na mundo ng organikong kimika at biochemistry. Ang mga compound na ito ay tinatawag na organikong halides, at may pangkalahatang kemikal na formula RX, X ang alinman sa mga halogens.

Aplikasyon

Chlorine

Sa industriya

-Bromine at chlorine ay ginagamit sa industriya ng hinabi upang mapaputi at gamutin ang lana, sa gayon maiiwasan ang pag-urong nito kapag basa.

-Ako ay ginagamit bilang isang disimpektante ng ditritus at para sa paglilinis ng inuming tubig at mga pool. Bilang karagdagan, ang mga compound na nagmula sa klorin ay ginagamit sa mga laundry at sa industriya ng papel.

-Nakahanap ito ng paggamit sa paggawa ng mga espesyal na baterya at chlorinated hydrocarbons. Ginagamit din ito sa pagproseso ng karne, gulay, isda at prutas. Gayundin, ang klorin ay gumagana bilang isang ahente ng bactericidal.

Ito ay ginagamit upang linisin at linisin ang katad, at upang mapaputi ang selulusa. Ang Nitrogen trichloride ay dating ginamit bilang isang flour bleach at conditioner.

-Phosphene gas (COCl ₂ ) ay ginagamit sa maraming pang-industriya na proseso ng synthesis, pati na rin sa paggawa ng mga gas ng militar. Ang Phosphene ay napaka-nakakalason at responsable sa maraming pagkamatay sa WWI, kung saan ginamit ang gas.

-Ang gas na ito ay matatagpuan din sa mga insekto at fumigant.

-NaCl ay isang napaka-masaganang asin na ginagamit sa pagkain sa panahon at sa pag-iingat ng mga baka at manok. Bilang karagdagan, ginagamit ito sa mga likido sa rehydration ng katawan, parehong pasalita at intravenously.

Sa gamot

-Ang mga halogen atom na nagbubuklod sa mga gamot ay ginagawang mas lipophilic. Pinapayagan nito ang mga gamot na mas madaling tumawid sa mga lamad ng cell, matunaw sa mga lipid na bumubuo.

AngChlorine ay nagkakalat sa mga neuron ng gitnang sistema ng nerbiyos sa pamamagitan ng mga channel ng ion na naka-link sa mga receptor para sa neurotransmitter GABA, kaya gumagawa ng isang sedative effect. Ito ang mekanismo ng pagkilos ng maraming anxiolytics.

-HCl ay naroroon sa tiyan, kung saan nakagambala ito sa pamamagitan ng paglikha ng isang pagbabawas ng kapaligiran na pinapaboran ang pagproseso ng pagkain. Bukod dito, binubuo ng HCl ang pepsin, isang enzyme na nagsisimula ang hydrolysis ng mga protina, isang yugto bago ang pagsipsip ng bituka ng materyal na protina.

Ang iba pa

AngHydrochloric acid (HCl) ay ginagamit sa paglilinis ng mga banyo, sa mga laboratoryo sa pagtuturo at pananaliksik at sa maraming industriya.

-PVC (polyvinyl chloride) ay isang vinyl chloride polymer na ginamit sa damit, tile sa sahig, mga de-koryenteng cable, nababaluktot na tubo, mga tubo, mga inflatable na istruktura, at mga tile sa bubong. Bilang karagdagan, ang klorin ay ginagamit bilang isang intermediate sa paggawa ng iba pang mga plastik na materyales.

-Chlorine ay ginagamit sa pagkuha ng bromine.

-Methyl chloride ay gumaganap ng isang anesthetic function. Ginagamit din ito sa paggawa ng ilang mga silicone polimer at sa pagkuha ng mga taba, langis at dagta.

-Chloroform (CHCl ₃ ) ay isang solvent na ginagamit sa maraming mga laboratoryo, lalo na sa mga organikong kimika at laboratoryo ng biochemistry, mula sa pagtuturo hanggang sa pananaliksik.

-At sa wakas hinggil sa klorin, ang trichlorethylene ay ginagamit upang degrease ang mga bahagi ng metal.

Bromine

-Bromine ay ginagamit sa proseso ng pagmimina ng ginto at sa pagbabarena ng mga balon ng langis at gas. Ginagamit ito bilang isang apoy na retardant sa industriya ng plastik at gas. Ang bromine ay naghihiwalay sa apoy mula sa oxygen na nagiging sanhi ng paglabas nito.

-Ito ay isang tagapamagitan sa paggawa ng mga haydroliko na likido, paglamig at pag-dehumidifying ahente at paghahanda sa paghubog ng buhok. Ang potassium bromide ay ginagamit sa paggawa ng mga photographic plate at papel.

-Ang potassium bromide ay ginagamit din bilang isang anticonvulsant, ngunit dahil sa posibilidad na ang asin ay maaaring maging sanhi ng mga neurological dysfunctions ang paggamit nito ay nabawasan. Bilang karagdagan, ang isa pa sa mga karaniwang gamit nito ay bilang isang maliit na tilad para sa mga sukat ng solidong mga sample mula sa infrared spectroscopy.

-Bromine compound ay naroroon sa mga gamot na ginagamit upang gamutin ang pneumonia. Bilang karagdagan, ang mga compound ng bromine ay isinama sa mga gamot na ginagamit sa mga pagsubok na isinagawa upang gamutin ang sakit na Alzheimer.

-Bromine ay ginagamit upang mabawasan ang mercury polusyon sa mga power plant na gumagamit ng karbon bilang gasolina. Ginagamit din ito sa industriya ng hinabi upang lumikha ng iba't ibang mga tina na kulay.

-Methyl bromine ay ginamit bilang isang pestisidyo para sa fumigation ng lupa at sambahayan, ngunit ang nakapipinsalang epekto nito sa ozon ay limitado ang paggamit nito.

Ang mga lampara ng Halogen ay maliwanag at ang pagdaragdag ng maliit na halaga ng bromine at yodo ay nagpapahintulot sa isang pagbawas sa laki ng mga bombilya.

Iodine

-Ayine ay kasangkot sa paggana ng thyroid gland, isang regulasyon na hormone ng metabolismo ng katawan. Ang thyroid gland ay nagtatago ng mga hormone na T3 at T4, na kumikilos sa mga target na organo nito. Halimbawa, ang pagkilos ng hormonal sa kalamnan ng puso ay nagdudulot ng pagtaas ng presyon ng dugo at rate ng puso.

-Samantala, ang yodo ay ginagamit upang makilala ang pagkakaroon ng almirol. Ang Silver iodide ay isang reagent na ginamit sa pagbuo ng mga litrato.

Ang fluorine

-Ang ilang mga compound ng fluoride ay idinagdag sa mga ngipin upang maiwasan ang mga lukab. Ang mga derivatives ng fluoride ay naroroon sa iba't ibang mga anestetik. Sa industriya ng parmasyutiko, ang fluoride ay isinama sa mga gamot upang pag-aralan ang mga posibleng pagpapabuti sa mga epekto nito sa katawan.

-Hydrofluoric acid ay ginagamit upang etch baso. Gayundin sa paggawa ng mga halon (gas extinguishing gas, tulad ng freon). Ang isang fluorine compound ay ginagamit sa electrolysis ng aluminyo upang makamit ang paglilinis nito.

-Anti-reflective coatings naglalaman ng isang fluorine compound. Ginagamit ito sa paggawa ng mga screen ng plasma, flat screen at microelectromechanical system. Ang fluorine ay naroroon din sa luwad na ginagamit sa ilang mga keramika.

Astatus

Naisip na ang astatine ay maaaring makatulong sa yodo sa pag-regulate ng paggana ng thyroid gland. Gayundin, ang radioactive isotope nito ( ²¹⁰ At) ay ginamit sa mga pag-aaral ng kanser sa mga daga.

Mga Sanggunian

1. Encyclopedia ng Kalusugan at Kaligtasan sa Trabaho. Halogens at ang kanilang mga compound. . Kinuha mula sa:
2. pagtatrabaho.gob.es
3. Chemistry LibreTexts. Pangkat 17: Pangkalahatang Katangian ng Halogens. Kinuha mula sa: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen. Kinuha mula sa: en.wikipedia.org
5. Jim Clark. (Mayo 2015). Mga Katangian ng Atomiko at Physical ng Pangkat 7 Elemento (The Halogens). Kinuha mula sa: chemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML at Stanley, GG Chemistry (2003), ika-8 ed. Pag-aaral ng Cengage.
7. Mga elemento. Mga Halogens Kinuha mula sa: elements.org.es
8. Kayumanggi, Laurel. (Abril 24, 2017). Mga Katangian ng Halogen. Sciencing. Nabawi mula sa: sciencing.com