Halogenų savybės, konstrukcijos ir panaudojimas

The halogenai jie yra nemetaliniai elementai, priklausantys periodinės lentelės VIIA arba 17 grupei. Jie turi elektroninį potencialą ir aukštus elektroninius ryšius, kurie labai veikia jų ryšių su metalais joninį pobūdį. Žodis „halogenai“ yra graikų kilmės ir reiškia „druskos formavimąsi“.. 

Bet kas yra minėti halogenai? Fluoras (F), chloras (Cl), bromas (Br), jodas (I) ir radioaktyvusis elementas bei efemerinis astatinas (At). Jie yra tokie reaktyvūs, kad tarpusavyje reaguoja į diatomines molekules: F₂, Cl₂, Br₂, I₂ ir At₂. Šios molekulės pasižymi panašiomis struktūrinėmis savybėmis (linijinėmis molekulėmis), nors ir su skirtingomis fizinėmis būsenomis.

Pirmiau pateiktame paveikslėlyje parodyti trys halogenai. Iš kairės į dešinę: chloras, bromas ir jodas. Nei fluoras, nei astatinas negali būti laikomi stiklinėse talpyklose, nes pastarasis atsparus korozijai. Atkreipkite dėmesį, kaip keičiasi halogenų organoleptinės savybės, kai nusileidžiate per savo grupę į jodo elementą.

Fluoras yra geltonos spalvos dujos; chloro, bet gelsvai žalia; bromas yra tamsiai rausvas skystis; jodas, juoda kieta medžiaga su violetinėmis spalvomis; ir astatinas, tamsi ir blizga metalinė kieta medžiaga.

Halogenai gali reaguoti su beveik visais periodinio stalo elementais, net ir kai kurių tauriųjų dujų (pvz., Ksenono ir kriptono). Kai jie tai daro, jie gali oksiduoti atomus į jų teigiamą oksidacijos būseną, paverčiant juos galingais oksiduojančiais agentais.

Jie taip pat suteikia molekulėms specifines savybes, kai jos susieja arba pakeičia kai kuriuos jų atomus. Šio tipo junginiai vadinami halogenais. Iš tikrųjų halogenidai yra pagrindinis natūralus halogenų šaltinis, ir daugelis jų yra ištirpinti jūroje arba yra mineralinės medžiagos dalis; toks yra fluorito (CaF) atvejis₂).

Ir halogenai, ir halogenidai turi platų naudojimo būdą; iš pramoninių ar technologinių, tiesiog pabrėžti tam tikrų maisto produktų skonį ir akmens druską (natrio chloridą)..

Indeksas

• 1 Fizinės ir cheminės savybės
• 2 Molekulinės struktūros
  • 2.1 Intermolekulinė sąveika
• 3 Haluros
• 4 Naudojimas
  • 4.1 Chloras
  • 4.2 Bromas
  • 4.3 Jodas
  • 4.4 Fluoras
  • 4.5
• 5 Nuorodos

Fizinės ir cheminės savybės

Atominiai svoriai

Fluoras (F) 18,99 g / mol; Chloras (Cl) 35,45 g / mol; Bromas (Br) 79,90 g / mol; Jodas (I) 126,9 g / mol ir Astatine (At) 210 g / mol,

Fizinė būsena

F dujinis; Cl dujinis; Br skystis; Aš kietas ir kietas At.

Spalva

F, šviesiai gelsvai rudos spalvos; Cl, šviesiai žalia; Br, rausvai ruda; I, violetinė ir At, metalinė juoda * * (laikoma)

Lydymosi taškai

F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br-7,3 ° C; I 113,7 ° C ir 302ºC temperatūroje.

Virimo taškai

F -118,12 ° C; Cl-34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3 ° C ir <337 ° C temperatūroje.

Tankis esant 25 ° C

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

Tirpumas vandenyje

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

Jonizacijos energija

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

Elektronegatyvumas

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

Halogenai turi 7 elektronus savo valentinėje liemenėje, todėl jų didelis avidumas įgyti elektroną. Be to, halogenai turi didelį elektronegatyvumą dėl jų mažų atominių spindulių ir didelio patrauklumo, kurį branduolys daro valentų elektronuose..

Reaktingumas

Halogenai yra labai reaktyvūs, o tai paaiškina jų toksiškumą. Be to, jie yra oksidatoriai.

Reaktingumo mažėjimo tvarka yra: F> Cl> Br> I> At.

Valstybėje

Dėl didelio reaktingumo halogeno atomai nėra laisvi; tačiau jie sudaro agregatus arba diatomines molekules, susietas su kovalentinėmis jungtimis.

Molekulinės struktūros

Halogenai neegzistuoja kaip elementiniai atomai, bet kaip diatominės molekulės. Tačiau jie visi turi bendrą linijinę molekulinę struktūrą, o vienintelis skirtumas yra jų ryšių ilgis ir jų tarpusavio sąveika..

Linijinės molekulės X-X (X₂) pasižymi nestabilumu, nes abu atomai stipriai pritraukia elektronų porą. Kodėl? Kadangi jų išoriniai elektronai patiria labai aukštą efektyvų branduolinį krūvį, Zef. Kuo didesnis Zef, tuo mažesnis atstumas tarp X-X nuorodos.

Kai jis nyksta per grupę, Zef tampa silpnesnis ir šių molekulių stabilumas didėja. Taigi, mažėjanti reaktyvumo tvarka yra: F₂> Cl₂> Br₂> I₂. Tačiau yra nesuderinama palyginti su fluoru, nes jis yra nežinomas izotopas, pakankamai stabilus dėl savo radioaktyvumo.

Intermolekulinė sąveika

Kita vertus, jų molekulėms trūksta dipolio momento, nes tai yra apolinis. Šis faktas yra atsakingas už silpnas tarpmolekulines sąveikas, kurių vienintelė slepiama jėga yra dispersija arba Londonas, kuris yra proporcingas atominės masės ir molekulinės zonos daliai..

Tokiu būdu maža F molekulė₂ ji neturi pakankamai masės ar elektronų, kad susidarytų kieta medžiaga. Skirtingai nuo I₂, jodo molekulė, kuri vis dėlto išlieka kieta medžiaga, kuri išskiria purpurinius garus.

Bromas yra tarpinis pavyzdys tarp abiejų galų: Br molekulės₂ jie pakankamai bendrauja, kad pristatytų save skystoje būsenoje.

Tikėtina, kad dėl didėjančio metalo pobūdžio jis nepateikiamas kaip At₂ bet kaip Atomose, sudarančiose metalines obligacijas.

Dėl spalvų (geltonai geltonai-žalia-raudona-raudona-juoda) tinkamiausias paaiškinimas pagrįstas molekuliniu orbitos teorijos (TOM) pagrindu. Energijos atstumas tarp paskutinės pilnos molekulinės orbitos ir kitos didžiausios energijos (anti-ryšys) yra įveikiamas absorbuojant fotoną su vis didesniais bangos ilgiais.

Haluros

Halogenai reaguoja, kad susidarytų neorganiniai arba organiniai halogenidai. Geriausiai žinomi yra vandenilio halogenidai: vandenilio fluoridas (HF), vandenilio chloridas (HCl), vandenilio bromidas (HBr) ir vandenilio jodidas (HI)..

Visi ištirpinti vandenyje sukuria rūgštinius tirpalus; taip rūgštus, kad HF gali degraduoti bet kokį stiklinį indą. Be to, ypač stiprių rūgščių sintezei atsižvelgiama į pradines medžiagas.

Taip pat yra vadinamųjų metalų halogenidų, kurių cheminės formulės priklauso nuo metalo valentijos. Pavyzdžiui, šarminių metalų halogenidai turi MX formulę ir apima: NaCl, natrio chloridą; KBr, kalio bromidas; CsF, cezio fluoridas; ir LiI, ličio jodidas.

Šarminių žemių metalų halogenidai, pereinamieji metalai arba blokai p metalai turi formulę MX_n, kur n yra metalo teigiamas įkrovimas. Taigi, kai kurie jų pavyzdžiai yra: FeCl₃, geležies trichloridas; MgBr₂, magnio bromidas; AlF₃, aliuminio trifluoridas; ir CuI₂, vario jodidas.

Tačiau halogenai taip pat gali sudaryti ryšius su anglies atomais; todėl jie gali kištis į sudėtingą organinės chemijos ir biochemijos pasaulį. Šie junginiai vadinami organiniais halogenidais ir turi bendrą cheminę formulę RX, kur X yra bet koks halogenas.

Naudojimas

Chloras

Pramonėje

-Bromas ir chloras yra naudojami tekstilės pramonėje, kad būtų galima balinti ir apdoroti vilną, taip užkertant kelią susitraukimui drėgnoje aplinkoje.

-Jis naudojamas kaip ditrito dezinfekavimo priemonė ir geriamojo vandens bei baseinų valymas. Be to, skalbyklose ir popieriaus pramonėje naudojami chloro junginiai.

-Rasti naudojimą specialių baterijų ir chlorintų angliavandenilių gamyboje. Jis taip pat naudojamas mėsos, daržovių, žuvies ir vaisių perdirbimui. Be to, chloras veikia kaip baktericidinis agentas.

-Jis naudojamas odai valyti ir išvalyti bei celiuliozei balinti. Anksčiau azoto trichloridas buvo naudojamas kaip balinimo ir miltų kondicionierius.

-Fosfeno dujos (COCl₂) naudojamas daugelyje pramoninių sintezės procesų, taip pat karinių dujų gamyboje. Fosfenas yra labai toksiškas ir yra atsakingas už daugybę mirčių Pirmojo pasaulinio karo metu, kur buvo naudojama dujos.

-Ši dujos taip pat randamos insekticiduose ir fumigantuose.

-NaCl yra labai gausi druska, naudojama maisto sezonui ir gyvulių bei paukštienos konservavimui. Be to, jis naudojamas kūno rehidratacijos skysčiuose, tiek žodžiu, tiek į veną.

Medicinoje

-Halogeno atomai, kurie jungiasi su narkotikais, daro juos lipofiliniais. Tai leidžia vaistams lengviau kirsti ląstelių membranas, ištirpinančias lipiduose, kurie sudaro jį.

-Chloras difuzuoja į centrinės nervų sistemos neuronus per jonų kanalus, prijungtus prie neurotransmiterio GABA receptorių, taip sukeldamas raminamąjį poveikį. Tai yra kelių anksiolitikų veikimo mechanizmas.

-HCl yra skrandyje, kur jis įsikiša kuriant mažesnę aplinką, kuri palanki maisto perdirbimui. Be to, HCl aktyvina pepsiną - fermentą, kuris pradeda baltymų hidrolizę, prieš įsisavinant baltymų medžiagą..

Kiti

-Druskos rūgštis (HCl) naudojama vonios kambario valymui, mokymo ir mokslinių tyrimų laboratorijose ir daugelyje pramonės šakų.

-PVC (polivinilchloridas) yra vinilo chlorido polimeras, naudojamas drabužiams, grindų plytelėms, elektros kabeliams, žarnoms, vamzdžiams, pripučiamoms konstrukcijoms ir stogo čerpėms. Be to, chloras naudojamas kaip tarpininkas kitų plastikinių medžiagų gamyboje.

-Chloras naudojamas bromo ekstrahavimui.

-Metilchloridas tarnauja kaip anestetikas. Jis taip pat naudojamas gaminant tam tikrus silikoninius polimerus ir riebalus, aliejus ir dervas.

-Chloroformas (CHCl₃) yra tirpiklis, naudojamas daugelyje laboratorijų, ypač organinės chemijos ir biochemijos laboratorijose, nuo mokymo iki tyrimo..

-Galiausiai, kalbant apie chlorą, trichloretilenas naudojamas metalo dalių nuriebalinimui.

Bromas

-Bromas naudojamas aukso kasybos procese ir naftos bei dujų gręžinių gręžiniuose. Jis naudojamas kaip degimo lėtintuvas plastiko ir dujų pramonėje. Bromas išskiria deguonies ugnį, todėl jį galima išjungti.

-Jis yra tarpininkas, gaminantis hidraulinius skysčius, aušinimo skysčius ir sausintuvus bei preparatus plaukams formuoti. Kalio bromidas naudojamas plokščių ir fotopopierių gamybai.

-Kalio bromidas taip pat naudojamas kaip prieštraukulinis vaistas, tačiau dėl to, kad druska gali sukelti neurologinį disfunkciją, jo vartojimas sumažėjo. Be to, kitas įprastas jų panaudojimas yra tabletė, skirta matuoti infraraudonųjų spindulių spektroskopijos kietuosius mėginius.

-Bromo junginiai yra vaistuose, naudojamuose plaučių uždegimui gydyti. Be to, bromo junginiai yra įtraukti į vaistus, naudojamus tyrimuose, kurie atliekami gydant Alzheimerio ligą.

-Bromas naudojamas siekiant sumažinti gyvsidabrio užterštumą jėgainėse, naudojančiose anglį kaip kurą. Jis taip pat naudojamas tekstilės pramonėje, kuriant skirtingus dažiklius.

-Bromo metilas buvo naudojamas kaip pesticidas dirvožemio ir būsto purškimui, tačiau jo žalingas poveikis ozonui apribojo jo naudojimą.

-Halogeninės lempos yra kaitinamos, o mažas kiekis bromo ir jodo leidžia sumažinti lempučių dydį..

Jodas

-Jodas įsikiša į skydliaukės, hormono, reguliuojančio kūno metabolizmą, funkcionavimą. Skydliaukės liaukos išskiria hormonus T3 ir T4, kurie veikia savo tikslinius organus. Pavyzdžiui, hormoninis poveikis širdies raumenims sukelia padidėjusį kraujospūdį ir širdies susitraukimų dažnį.

-Taip pat jodas naudojamas nustatant krakmolo buvimą. Sidabro jodidas yra reagentas, naudojamas fotografuojant.

Fluoras

-Tam tikri fluoro junginiai pridedami prie dantų pastos, siekiant išvengti karieso atsiradimo. Fluoro dariniai yra keliose anestetikose. Farmacijos pramonėje jie į fluorus įeina į vaistus, kad galėtų ištirti galimą jų poveikio organizmui pagerėjimą.

-Vandenilio fluorido rūgštis naudojama stiklo deginimui. Taip pat gaminant halonus (gesinimo dujas, pvz., Freoną). Aliuminio elektrolizei naudojamas fluoro junginys, kad būtų pasiektas jo valymas.

-Antireflektyvios dangos turi fluoro junginį. Jis naudojamas gaminant plazminius ekranus, plokščius ekranus ir mikroelektromechanines sistemas. Fluoras taip pat yra molio, naudojamo kai kuriose keramikose.

Astatus

Manoma, kad astatinas gali prisidėti prie jodo reguliavimo reguliuojant skydliaukės veiklą. Taip pat jos radioaktyvusis izotopas (²¹⁰At) buvo naudojamas vėžio tyrimams su pelėmis.

Nuorodos

1. Sveikatos ir saugos darbe enciklopedija. Halogenai ir jų junginiai. [PDF] Paimta iš:
2. jobs.gob.es
3. Chemija LibreTexts. 17 grupė: bendrosios halogenų savybės. Paimta iš: chem.libretexts.org
4. Vikipedija. (2018). Halogenas Paimta iš: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (2015 m. Gegužės mėn.). 7 grupės elementų (halogenų) atominės ir fizinės savybės. Paimta iš: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M.L. ir Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8 p. Mokymasis mokytis.
7. Elementai Halogenai Paimta iš: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (2017 m. Balandžio 24 d.). Halogeno charakteristikos. Moksliniai tyrimai. Gauta iš: sciencing.com