HALOGENI: PROPRIETĂȚI, STRUCTURI ȘI UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Cele Halogenii nu sunt elemente metalice aparținând Grupa VIIA sau 17 din tabelul periodic. Au electronegativități și afinități electronice ridicate, care afectează foarte mult caracterul ionic al legăturilor lor cu metalele. Cuvântul „halogeni” este de origine greacă și înseamnă „formatori de sare”.

Dar ce sunt acești halogeni? Fluor (F), clor (Cl), brom (Br), iod (I) și elementul radioactiv și efemer astatină (At). Ele sunt atât de reactive încât să reacționeze între ele pentru a forma molecule diatomice: F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , I _2, și At ₂ . Aceste molecule sunt caracterizate prin faptul că au proprietăți structurale similare (molecule liniare), deși cu stări fizice diferite.

Sursa: De W. Oelen, prin Wikimedia Commons

În imaginea de mai sus sunt afișate trei halogene. De la stânga la dreapta: clor, brom și iod. Nici fluorul și nici astatina nu pot fi depozitate în recipiente de sticlă, deoarece acestea din urmă nu rezistă la corozivitatea sa. Rețineți cum proprietățile organoleptice ale halogenilor se modifică pe măsură ce unul își deplasează grupul spre elementul de iod.

Fluorul este un gaz cu nuanțe gălbui; de asemenea clor, dar galben verzui; bromul este un lichid roșiatic închis; iod, un solid negru cu tonuri violete; și astatină, un solid metalic întunecat, strălucitor.

Halogenii sunt capabili să reacționeze cu aproape toate elementele tabelului periodic, chiar și cu unele gaze nobile (cum ar fi xenonul și criptonul). Când o fac, pot oxida atomii la stările lor de oxidare cele mai pozitive, transformându-i în agenți oxidanți puternici.

De asemenea, conferă proprietăți specifice moleculelor atunci când se leagă sau înlocuiesc unii dintre atomii lor. Aceste tipuri de compuși se numesc halogenuri. De fapt, halogenele sunt principala sursă naturală de halogeni, iar multe dintre ele sunt dizolvate în mare sau fac parte dintr-un mineral; cum este cazul fluorină (CaF ₂ ).

Atât halogenele cât și halogenele au o gamă largă de utilizări; de la industriale sau tehnologice, la pur și simplu evidențierea aromei anumitor alimente, cum ar fi sare de rocă (clorură de sodiu).

Proprietati fizice si chimice

Greutăți atomice

Fluor (F) 18,99 g / mol; Clor (Cl) 35,45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Iod (I) 126,9 g / mol și Astat (At) 210 g / mol,

Stare fizică

Faza gazoasă; Gaz Cl; Brut lichid; I solid and At solid.

Culoare

F, galben-maro pal; Cl, verde pal; Br, maro roscat; I, violet și At, negru metalic * * (presupus)

Puncte de topire

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

Puncte de fierbere

F -118,12 ° C; Cl -34,04 ° C; Br 58,8 ° C; I 184,3ºC și? La 337ºC.

Densitatea la 25ºC

F- 0,0017 g / cm ³ ; Cl- 0,0032 g / cm ³ ; Br- 3.102 g / cm ³ ; I- 4,93 g / cm ³ și 6.2-6.5 g Ata ~ / cm ³

Solubilitatea apei

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

Energie de ionizare

F- 1.681 kJ / mol; Cl- 1.251 kJ / mol; Br- 1.140 kJ / mol; I- 1.008 kJ / mol și At- 890 kJ / mol.

electronegativitate

F- 4.0; CI- 3,0; Br- 2,8; I- 2.5 și At- 2.2.

Halogenii au 7 electroni în carcasa lor de valență, de unde și marea lor dorință de a obține un electron. De asemenea, halogenii au electronegativitate ridicată datorită micilor lor raze atomice și atracției deosebite pe care nucleul o exercită asupra electronilor de valență.

reactivitatea

Halogenii sunt foarte reactivi, ceea ce ar explica apoi toxicitatea acestora. În plus, sunt agenți de oxidare.

Ordinea descrescătoare a reactivității este: F> Cl> Br> I> At.

Stat în natură

Datorită reactivității lor mari, atomii de halogen nu sunt de natură liberă; mai degrabă, se găsesc formând agregate sau sub formă de molecule diatomice legate de legături covalente.

Structuri moleculare

Halogenii nu există în natură ca atomi elementari, ci ca molecule diatomice. Cu toate acestea, toate au în comun faptul că au o structură moleculară liniară și singura diferență constă în lungimea legăturilor lor și a interacțiunilor lor intermoleculare.

Moleculele liniare XX (X ₂ ) se caracterizează prin a fi instabile, deoarece ambii atomi atrag puternic perechea de electroni spre ei. De ce? Deoarece electronii săi externi au o sarcină nucleară eficientă foarte mare, Zef. Zef mai mare, cu atât distanța legăturii XX este mai mică.

Pe măsură ce se deplasează în josul grupului, Zef devine mai slab și stabilitatea acestor molecule crește. Astfel, ordinea descrescătoare a reactivității este: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂ . Cu toate acestea, este incongruent să se compare astatina cu fluorul, deoarece izotopii suficient de stabili nu sunt cunoscuți datorită radioactivității sale.

Interacțiuni intermoleculare

Pe de altă parte, moleculele sale nu au un moment dipol, fiind apolare. Acest fapt este responsabil pentru interacțiunile lor intermoleculare slabe, a căror singură forță latentă este risipirea sau forța londoneză, care este proporțională cu masa atomică și cu zona moleculară.

În acest fel, molecula mică de F ₂ nu are suficientă masă sau electroni pentru a forma un solid. Spre deosebire de I ₂ , molecula de iod, care rămâne totuși un solid care eliberează vapori purpurii.

Bromul reprezintă un exemplu intermediar între cele două extreme: moleculele Br ₂ interacționează suficient pentru a apărea într-o stare lichidă.

Astatina probabil, datorită caracterului său metalic în creștere, nu apare ca At _2, ci ca At atomi care formează legături metalice.

În ceea ce privește culorile sale (galben-verzui-galben-roșu-purpuriu-negru), cea mai potrivită explicație se bazează pe teoria orbitalului molecular (TOM). Distanța energetică dintre ultimul orbital molecular complet și următorul cu cea mai mare energie (anti-legătură), este depășită prin absorbția unui foton cu creșterea lungimilor de undă.

halogenuri

Halogenii reacționează formând halogenuri, fie anorganice, fie organice. Cele mai cunoscute sunt halogenurile de hidrogen: fluorură de hidrogen (HF), clorură de hidrogen (HCl), bromură de hidrogen (HBr) și iodură de hidrogen (HI).

Toate dizolvate în apă generează soluții acide; atât de acid încât HF poate degrada orice recipient de sticlă. Mai mult, ele sunt considerate materii prime pentru sinteza acizilor extrem de puternici.

Există, de asemenea, așa-numitele haluri de metal, care au formule chimice care depind de valența metalului. De exemplu, halogenurile de metale alcaline au formula MX, iar printre ele se numără: NaCl, clorură de sodiu; KBr, bromură de potasiu; CsF, fluorură de cesiu; și LiI, iodură de litiu.

Haloidele metalelor alcaline de pământ, ale metalelor de tranziție sau ale metalelor din blocul p au formula MX _n , unde n este sarcina pozitivă a metalului. Astfel, unele exemple dintre acestea sunt: ​​FeCl ₃ , triclorură ferică; MgBr ₂ , bromură de magneziu; AlF ₃ , trifluorură de aluminiu; și CuI ₂ , iodură de cupric.

Cu toate acestea, halogenii pot forma și legături cu atomii de carbon; prin urmare, ei pot intra în lumea complexă a chimiei organice și biochimiei. Acești compuși se numesc halogenuri organice și au formula chimică generală RX, X fiind oricare dintre halogeni.

Aplicații

Clor

În industrie

-Bromul și clorul sunt utilizate în industria textilă pentru albirea și tratarea lânii, evitând astfel contracția acesteia atunci când este umed.

-Este folosit ca dezinfectant al ditritului și pentru purificarea apei potabile și a bazinelor de înot. În plus, compușii obținuți din clor sunt folosiți în spălătorii și în industria hârtiei.

-Își găsește utilizarea la fabricarea bateriilor speciale și a hidrocarburilor clorurate. De asemenea, este utilizat la prelucrarea cărnii, legumelor, peștilor și fructelor. De asemenea, clorul funcționează ca agent bactericid.

-Este utilizat pentru curățarea și detanificarea pielii și pentru albirea celulozei. Trichlorura de azot a fost folosită anterior ca înălbitor de făină și balsam.

-Gazul fosfenic (COCl ₂ ) este utilizat în numeroase procese de sinteză industrială, precum și la fabricarea gazelor militare. Fosfenul este foarte toxic și este responsabil pentru numeroase decese în Războiul Mondial, unde a fost utilizat gazul.

-Acest gaz se găsește și în insecticide și fumigați.

-NaCl este o sare foarte abundentă care este folosită pentru condimentarea alimentelor și pentru conservarea animalelor și păsărilor de curte. În plus, este utilizat în lichidele de rehidratare corporală, atât pe cale orală, cât și pe cale intravenoasă.

În medicină

-Atomii de halogen care se leagă de medicamente îi fac mai lipofili. Acest lucru permite medicamentelor să traverseze mai ușor membranele celulare, dizolvându-se în lipidele care o compun.

-Clorul difuzează în neuronii sistemului nervos central prin canale ionice legate de receptorii pentru neurotransmițătorul GABA, producând astfel un efect sedativ. Acesta este mecanismul de acțiune al mai multor anxiolitice.

-HCl este prezent în stomac, unde intervine creând un mediu reducător care favorizează procesarea alimentelor. Mai mult, HCl activează pepsina, o enzimă care inițiază hidroliza proteinelor, o etapă anterioară absorbției intestinale a materialului proteic.

Alții

-Acidul clorhidric (HCl) este utilizat la curățarea băilor, în laboratoarele de predare și cercetare și în multe industrii.

-PVC (clorură de polivinil) este un polimer de clorură de vinil utilizat în îmbrăcăminte, gresie, cabluri electrice, tuburi flexibile, țevi, structuri gonflabile și plăci de acoperiș. În plus, clorul este utilizat ca intermediar la fabricarea altor materiale plastice.

-Clorul este utilizat în extracția bromului.

-Clorura de metil îndeplinește o funcție anestezică. De asemenea, este utilizat la fabricarea anumitor polimeri siliconici și la extracția grăsimilor, uleiurilor și rășinilor.

-Cloroformul (CHCl ₃ ) este un solvent utilizat în multe laboratoare, în special în laboratoarele de chimie organică și biochimie, de la predare la cercetare.

-În final, în ceea ce privește clorul, tricloretilena este utilizată pentru degresarea pieselor metalice.

Brom

-Bromina este folosită în procesul de exploatare a aurului și în forajul puțurilor de petrol și gaze. Este utilizat ca ignifug în industria plastică și a gazelor. Bromul izolează focul de oxigen, determinându-l să se stingă.

-Este un intermediar în fabricarea de lichide hidraulice, agenți de răcire și dezumidificare și preparate pentru modelarea părului. Bromura de potasiu este utilizată la fabricarea plăcilor și hârtiei fotografice.

-Bromura de potasiu este de asemenea folosită ca anticonvulsivant, dar datorită posibilității că sarea poate provoca disfuncții neurologice, utilizarea sa a fost redusă. În plus, o altă dintre utilizările sale comune este ca un cip pentru măsurători de probe solide din spectroscopie infraroșu.

-Compușii bromi sunt prezenți în medicamentele utilizate pentru tratarea pneumoniei. În plus, compușii de brom sunt încorporați în medicamentele utilizate în studiile efectuate pentru a trata boala Alzheimer.

-Bromina este utilizată pentru a reduce poluarea cu mercur în centralele care utilizează cărbune ca combustibil. De asemenea, este utilizat în industria textilă pentru a crea coloranți de culoare diferită.

-Bromul de etil a fost folosit ca pesticid pentru fumigarea solului și a gospodăriei, dar efectul dăunător asupra ozonului și-a limitat utilizarea.

-Lămpile cu halogen sunt incandescente, iar adăugarea unor cantități mici de brom și iod permite reducerea dimensiunii becurilor.

Iod

-Iodul este implicat în funcționarea glandei tiroide, un hormon regulator al metabolismului organismului. Glanda tiroidă secretă hormonii T3 și T4, care acționează asupra organelor țintă. De exemplu, acțiunea hormonală asupra mușchiului cardiac determină o creștere a tensiunii arteriale și a ritmului cardiac.

-De asemenea, iodul este utilizat pentru a identifica prezența amidonului. Iodura de argint este un reactiv utilizat la dezvoltarea fotografiilor.

Fluor

-Câteva compuși de fluor sunt adăugați la pastele de dinți pentru a preveni cavitățile. Derivații de fluor sunt prezenți în diverse anestezice. În industria farmaceutică, fluorura este încorporată în medicamente pentru a studia posibilele îmbunătățiri ale efectelor sale asupra organismului.

-Acidul hidrofluoric se folosește pentru gravarea sticlei. De asemenea, în producția de haloni (gaze de stingere a incendiilor, cum ar fi freonul). În electroliza aluminiului se folosește un compus fluor pentru a se purifica.

-Acoperirile reflectorizante conțin un compus fluor. Acest lucru este utilizat la fabricarea ecranelor cu plasmă, ecrane plate și sisteme microelectromecanice. Fluorul este prezent și în lutul folosit în unele ceramice.

Astatus

Se crede că astatina poate ajuta iodul în reglarea funcționării glandei tiroide. De asemenea, izotopul său radioactiv ( ²¹⁰ At) a fost utilizat în studiile de cancer la șoareci.

Referințe

1. Enciclopedia sănătății și securității în muncă. Halogeni și compușii lor. . Luat din:
2. employment.gob.es
3. Chimie LibreTexturi. Grupa 17: Proprietăți generale ale halogenelor. Luat de la: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen. Preluat de la: en.wikipedia.org
5. Jim Clark. (Mai 2015). Proprietăți atomice și fizice ale elementelor din grupul 7 (Halogeni). Luat de la: chemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML și Stanley, GG Chemistry (2003), ediția a VIII-a. Cengage Learning.
7. Elemente. Halogenii Luate de la: elements.org.es
8. Brown, Laurel. (24 aprilie 2017). Caracteristici cu halogen. Sciencing. Recuperat de la: știința.com