Ang
Halogens sa periodic table ay matatagpuan sa kaliwa ng mga noble gas. Ang limang nakakalason na di-metal na elementong ito ay nasa pangkat 7 ng periodic table. Kabilang dito ang fluorine, chlorine, bromine, yodo at astatine. Bagama't ang astatine ay radioactive at mayroon lamang panandaliang isotopes, ito ay kumikilos tulad ng iodine at kadalasang nauuri bilang isang halogen. Dahil ang mga elemento ng halogen ay may pitong valence electron, kailangan lamang nila ng isang dagdag na electron upang makabuo ng isang buong octet. Dahil sa katangiang ito, mas reaktibo sila kaysa sa iba pang pangkat ng mga hindi metal.
Mga pangkalahatang katangian
Ang
Halogens ay bumubuo ng mga diatomic molecule (sa uri ng X2, kung saan ang X ay tumutukoy sa isang halogen atom) - isang matatag na anyo ng pagkakaroon ng mga halogen sa anyo ng mga libreng elemento. Ang mga bono ng mga diatomic na molekula ay non-polar, covalent at single. Ang mga kemikal na katangian ng mga halogens ay nagbibigay-daan sa kanila na madaling pagsamahin sa karamihan ng mga elemento, kaya hindi sila nangyayari nang hindi pinagsama sa kalikasan. Ang fluorine ay ang pinaka-aktibong halogen at astatine ang pinakamaliit.
Lahat ng mga halogen ay bumubuo ng pangkat I na mga asin na may katuladari-arian. Sa mga compound na ito, ang mga halogens ay naroroon bilang mga halide anion na may singil na -1 (halimbawa, Cl-, Br-). Ang pagtatapos -id ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng halide anion; hal. Cl- ay tinatawag na "chloride".
Sa karagdagan, ang mga kemikal na katangian ng mga halogens ay nagbibigay-daan sa kanila na kumilos bilang mga ahente ng pag-oxidize - upang i-oxidize ang mga metal. Karamihan sa mga reaksiyong kemikal na kinasasangkutan ng mga halogen ay mga reaksiyong redox sa may tubig na solusyon. Ang mga halogen ay bumubuo ng mga solong bono na may carbon o nitrogen sa mga organikong compound kung saan ang kanilang oxidation state (CO) ay -1. Kapag ang isang halogen atom ay pinalitan ng isang covalently bonded hydrogen atom sa isang organic compound, ang prefix na halo- ay maaaring gamitin sa pangkalahatang kahulugan, o ang mga prefix na fluoro-, chloro-, bromine-, iodine- para sa mga partikular na halogens. Maaaring i-cross-link ang mga elemento ng halogen upang bumuo ng mga diatomic molecule na may polar covalent single bond.
Ang
Chlorine (Cl2) ay ang unang halogen na natuklasan noong 1774, na sinundan ng iodine (I2), bromine (Br 2), fluorine (F2) at astatine (Sa, huling natuklasan, noong 1940). Ang pangalang "halogen" ay nagmula sa salitang Griyego na hal- ("asin") at -gen ("upang bumuo"). Magkasama, ang mga salitang ito ay nangangahulugang "pagbubuo ng asin", na nagbibigay-diin sa katotohanang ang mga halogens ay tumutugon sa mga metal upang bumuo ng mga asin. Ang Halite ay ang pangalan ng rock s alt, isang natural na mineral na binubuo ng sodium chloride (NaCl). At sa wakas, ang mga halogens ay ginagamit sa pang-araw-araw na buhay - ang fluoride ay matatagpuan sa toothpaste, ang klorin ay nagdidisimpekta ng inuming tubig, at ang yodo ay nagtataguyod ng paggawa ng mga hormone.thyroid.
Mga elemento ng kemikal
Ang
Fluorine ay isang elementong may atomic number 9, na tinutukoy ng simbolong F. Ang elemental na fluorine ay unang natuklasan noong 1886 sa pamamagitan ng paghihiwalay nito sa hydrofluoric acid. Sa malayang estado nito, ang fluorine ay umiiral bilang isang diatomic molecule (F2) at ito ang pinakamaraming halogen sa crust ng lupa. Ang fluorine ay ang pinaka electronegative na elemento sa periodic table. Sa temperatura ng silid, ito ay isang maputlang dilaw na gas. Ang fluorine ay mayroon ding medyo maliit na atomic radius. Ang CO nito ay -1, maliban sa elemental na diatomic na estado, kung saan ang estado ng oksihenasyon nito ay zero. Ang fluorine ay lubhang reaktibo at direktang nakikipag-ugnayan sa lahat ng elemento maliban sa helium (He), neon (Ne), at argon (Ar). Sa H2O solution, ang hydrofluoric acid (HF) ay isang mahinang acid. Kahit na ang fluorine ay malakas na electronegative, ang electronegativity nito ay hindi tumutukoy sa kaasiman; Ang HF ay isang mahinang acid dahil sa katotohanan na ang fluorine ion ay basic (pH> 7). Bilang karagdagan, ang fluorine ay gumagawa ng napakalakas na mga oxidizer. Halimbawa, ang fluorine ay maaaring mag-react sa inert gas xenon upang bumuo ng isang malakas na oxidizing agent na xenon difluoride (XeF2). Maraming gamit ang fluorine.
Ang
Chlorine ay isang elementong may atomic number 17 at chemical symbol na Cl. Natuklasan noong 1774 sa pamamagitan ng paghihiwalay nito sa hydrochloric acid. Sa elemental na estado nito, ito ay bumubuo ng diatomic molecule Cl2. Ang klorin ay may ilang CO: -1, +1, 3, 5 at7. Sa temperatura ng silid, ito ay isang mapusyaw na berdeng gas. Dahil mahina ang bono na nabuo sa pagitan ng dalawang chlorine atoms, ang molekula ng Cl2 ay may napakataas na kakayahang pumasok sa mga compound. Ang klorin ay tumutugon sa mga metal upang bumuo ng mga asin na tinatawag na chlorides. Ang mga chlorine ions ay ang pinakakaraniwang ions na matatagpuan sa tubig dagat. Ang klorin ay mayroon ding dalawang isotopes: 35Cl at 37Cl. Ang sodium chloride ang pinakakaraniwan sa lahat ng chloride.
Ang
Bromine ay isang kemikal na elemento na may atomic number 35 at simbolong Br. Ito ay unang natuklasan noong 1826. Sa kanyang elemental na anyo, ang bromine ay isang diatomic molecule Br2. Sa temperatura ng silid, ito ay isang mapula-pula-kayumangging likido. Ang CO nito ay -1, +1, 3, 4 at 5. Ang bromine ay mas aktibo kaysa iodine, ngunit hindi gaanong aktibo kaysa sa klorin. Bilang karagdagan, ang bromine ay may dalawang isotopes: 79Br at 81Br. Ang bromine ay nangyayari habang ang mga bromide s alt ay natunaw sa tubig dagat. Sa mga nagdaang taon, ang produksyon ng bromide sa mundo ay tumaas nang malaki dahil sa pagkakaroon nito at mahabang buhay. Tulad ng ibang mga halogens, ang bromine ay isang oxidizing agent at lubhang nakakalason.
Ang
Iodine ay isang kemikal na elemento na may atomic number na 53 at simbolo I. Ang Iodine ay may oxidation states: -1, +1, +5 at +7. Umiiral bilang diatomic molecule, I2. Sa temperatura ng silid ito ay isang lilang solid. Ang Iodine ay may isang stable isotope, 127I. Unang natuklasan noong 1811may seaweed at sulfuric acid. Sa kasalukuyan, ang mga iodine ions ay maaaring ihiwalay sa tubig dagat. Kahit na ang iodine ay hindi masyadong natutunaw sa tubig, ang solubility nito ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng paggamit ng hiwalay na iodide. Ang iodine ay may mahalagang papel sa katawan, na nakikilahok sa paggawa ng mga thyroid hormone.
Ang
Astatine ay isang radioactive element na may atomic number 85 at simbolo na At. Ang mga posibleng estado ng oksihenasyon nito ay -1, +1, 3, 5, at 7. Ang tanging halogen na hindi diatomic molecule. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay isang itim na metal na solid. Ang astatine ay isang napakabihirang elemento, kaya kakaunti ang nalalaman tungkol dito. Bilang karagdagan, ang astatine ay may napakaikling kalahating buhay, hindi hihigit sa ilang oras. Natanggap noong 1940 bilang resulta ng synthesis. Ito ay pinaniniwalaan na ang astatine ay katulad ng yodo. Nagtatampok ng mga katangiang metal.
Ang talahanayan sa ibaba ay nagpapakita ng istruktura ng mga atomo ng halogen, ang istraktura ng panlabas na layer ng mga electron.
| Halogen | Configuration ng elektron |
| Fluorine | 1s2 2s2 2p5 |
| Chlorine | 3s2 3p5 |
| Bromine | 3d10 4s2 4p5 |
| Iodine | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatine | 4f14 5d106s2 6p5 |
Ang katulad na istraktura ng panlabas na layer ng mga electron ay tumutukoy na ang pisikal at kemikal na mga katangian ng mga halogens ay magkatulad. Gayunpaman, kapag ikinukumpara ang mga elementong ito, napapansin din ang mga pagkakaiba.
Mga pana-panahong katangian sa pangkat ng halogen
Ang mga pisikal na katangian ng mga simpleng substance ay nagbabago ang mga halogen sa pagtaas ng bilang ng elemento. Para sa mas mahusay na pag-unawa at higit na kalinawan, nag-aalok kami sa iyo ng ilang talahanayan.
Ang pagkatunaw at pagkulo ng grupo ay tumataas habang lumalaki ang laki ng molekula (F <Cl
Talahanayan 1. Halogens. Mga pisikal na katangian: natutunaw at kumukulo
| Halogen | Natutunaw na T (˚C) | Boiling point (˚C) |
| Fluorine | -220 | -188 |
| Chlorine | -101 | -35 |
| Bromine | -7.2 | 58.8 |
| Iodine | 114 | 184 |
| Astatine | 302 | 337 |
Tumataas ang radius ng atom
Ang laki ng nucleus ay tumataas (F < Cl < Br < I < At), habang tumataas ang bilang ng mga proton at neutron. Bilang karagdagan, parami nang parami ang mga antas ng enerhiya na idinaragdag sa bawat panahon. Nagreresulta ito sa isang mas malaking orbital, at samakatuwid ay isang pagtaas sa radius ng atom.
Talahanayan 2. Halogens. Mga pisikal na katangian: atomic radii
| Halogen | Covalent radius (pm) | Ionic (X-) radius (pm) |
| Fluorine | 71 | 133 |
| Chlorine | 99 | 181 |
| Bromine | 114 | 196 |
| Iodine | 133 | 220 |
| Astatine | 150 |
Bumababa ang enerhiya ng ionization
Kung ang mga panlabas na valence electron ay hindi malapit sa nucleus, hindi ito mangangailangan ng maraming enerhiya upang alisin ang mga ito mula dito. Kaya, ang enerhiya na kinakailangan upang itulak ang panlabas na elektron ay hindi kasing taas sa ilalim ng pangkat ng elemento, dahil may mas maraming antas ng enerhiya. Bilang karagdagan, ang mataas na enerhiya ng ionization ay nagiging sanhi ng elemento na magpakita ng mga di-metal na katangian. Ang pagpapakita ng yodo at astatine ay nagpapakita ng mga katangiang metal dahil nababawasan ang enerhiya ng ionization (Sa < I < Br < Cl < F).
Talahanayan 3. Halogens. Mga pisikal na katangian: enerhiya ng ionization
| Halogen | Enerhiya ng ionization (kJ/mol) |
| fluorine | 1681 |
| chlorine | 1251 |
| bromine | 1140 |
| iodine | 1008 |
| astatine | 890±40 |
Bumababa ang electronegativity
Ang bilang ng mga valence electron sa isang atom ay tumataas sa pagtaas ng mga antas ng enerhiya sa unti-unting pagbaba ng mga antas. Ang mga electron ay unti-unting malayo sa nucleus; Kaya, ang nucleus at mga electron ay hindi parehong naaakit sa isa't isa. Ang isang pagtaas sa shielding ay sinusunod. Samakatuwid, bumababa ang Electronegativity sa pagtaas ng panahon (Sa < I < Br < Cl < F).
Talahanayan 4. Halogens. Mga pisikal na katangian: electronegativity
| Halogen | Electronegativity |
| fluorine | 4.0 |
| chlorine | 3.0 |
| bromine | 2.8 |
| iodine | 2.5 |
| astatine | 2.2 |
Bumababa ang electron affinity
Habang tumataas ang laki ng isang atom kasabay ng period, ang electron affinity ay may posibilidad na bumaba (B < I < Br < F < Cl). Ang isang exception ay fluorine, na ang affinity ay mas mababa kaysa sa chlorine. Maaari itong ipaliwanag sa pamamagitan ng mas maliit na sukat ng fluorine kumpara sa chlorine.
Talahanayan 5. Electron affinity ng mga halogens
| Halogen | Electron affinity (kJ/mol) |
| fluorine | -328.0 |
| chlorine | -349.0 |
| bromine | -324.6 |
| iodine | -295.2 |
| astatine | -270.1 |
Bumababa ang reaktibiti ng mga elemento
Bumababa ang reaktibiti ng mga halogens sa pagtaas ng panahon (Sa <I
Inorganic na kimika. Hydrogen + halogens
Ang isang halide ay nabubuo kapag ang isang halogen ay tumutugon sa isa pa, hindi gaanong electronegative na elemento upang bumuo ng isang binary compound. Ang hydrogen ay tumutugon sa mga halogen upang bumuo ng HX halides:
- hydrogen fluoride HF;
- hydrogen chloride HCl;
- hydrogen bromide HBr;
- hydroiodine HI.
Hydrogen halides ay madaling natutunaw sa tubig upang bumuo ng hydrohalic (hydrofluoric, hydrochloric, hydrobromic, hydroiodic) acids. Ang mga katangian ng mga acid na ito ay ibinigay sa ibaba.
Ang mga acid ay nabuo sa pamamagitan ng sumusunod na reaksyon: HX (aq) + H2O (l) → Х- (aq) + H 3O+ (aq).
Lahat ng hydrogen halides ay bumubuo ng mga malakas na acid maliban sa HF.
Tumataas ang acidity ng mga hydrohalic acid: HF <HCl <HBr <HI.
Ang hydrofluoric acid ay maaaring mag-ukit ng salamin at ilang inorganic fluoride sa mahabang panahon.
Maaaring mukhang counterintuitive na ang HF ay ang pinakamahina na hydrohalic acid, dahil ang fluorine ang may pinakamataaselectronegativity. Gayunpaman, ang H-F bond ay napakalakas, na nagreresulta sa isang napakahinang acid. Ang isang malakas na bono ay tinutukoy ng isang maikling haba ng bono at isang mataas na enerhiya ng dissociation. Sa lahat ng hydrogen halides, ang HF ang may pinakamaikling haba ng bond at ang pinakamalaking bond dissociation energy.
Halogen oxoacids
Ang
Halogen oxoacids ay mga acid na may hydrogen, oxygen at halogen atoms. Ang kanilang kaasiman ay maaaring matukoy gamit ang pagtatasa ng istraktura. Ang mga halogen oxoacids ay nakalista sa ibaba:
- Hypochlorous acid HOCl.
- Chloric acid HClO2.
- Chloric acid HClO3.
- Perchloric acid HClO4.
- Hypochlorous acid HOBr.
- Bromomic acid HBrO3.
- Bromoic acid HBrO4.
- Hyiodic acid HOI.
- Iodonic acid HIO3.
- Methaiodic acid HIO4, H5IO6.
Sa bawat isa sa mga acid na ito, ang isang proton ay nakagapos sa isang atom ng oxygen, kaya walang silbi ang paghahambing ng mga haba ng proton bond dito. Ang electronegativity ay gumaganap ng isang nangingibabaw na papel dito. Ang aktibidad ng acid ay tumataas sa bilang ng mga atomo ng oxygen na nakagapos sa gitnang atom.
Anyo at estado ng bagay
Ang pangunahing pisikal na katangian ng mga halogens ay maaaring ibuod sa sumusunod na talahanayan.
| State of matter (sa room temperature) | Halogen | Appearance |
| hard | iodine | purple |
| astatine | itim | |
| likido | bromine | pula-kayumanggi |
| gaso | fluorine | maputlang kayumanggi |
| chlorine | maputlang berde |
Paliwanag sa hitsura
Ang kulay ng mga halogens ay resulta ng pagsipsip ng nakikitang liwanag ng mga molekula, na nagiging sanhi ng paggulo ng mga electron. Ang fluorine ay sumisipsip ng violet na ilaw at samakatuwid ay lumilitaw na mapusyaw na dilaw. Ang yodo, sa kabilang banda, ay sumisipsip ng dilaw na liwanag at lumilitaw na kulay ube (ang dilaw at lila ay pantulong na mga kulay). Ang kulay ng mga halogen ay nagiging mas madilim habang tumataas ang panahon.
Sa mga saradong lalagyan, ang likidong bromine at solidong yodo ay nasa equilibrium kasama ng kanilang mga singaw, na maaaring maobserbahan bilang isang may kulay na gas.
Bagama't hindi alam ang kulay ng astatine, ipinapalagay na dapat itong mas maitim kaysa sa iodine (i.e. itim) alinsunod sa naobserbahang pattern.
Ngayon, kung tatanungin ka: "I-characterize ang mga pisikal na katangian ng mga halogens", may sasabihin ka.
Ang oxidation state ng mga halogens sa mga compound
Oxidation state ay kadalasang ginagamit sa halip na "halogen valency". Bilang isang patakaran, ang estado ng oksihenasyon ay -1. Ngunit kung ang isang halogen ay nakagapos sa oxygen o ibang halogen, maaari itong tumagal sa ibang mga estado:Ang CO oxygen -2 ay may priyoridad. Sa kaso ng dalawang magkaibang halogen atoms na pinagsama-sama, mas maraming electronegative na atom ang nanaig at kumukuha ng CO -1.
Halimbawa, sa iodine chloride (ICl) chlorine ay mayroong CO -1, at iodine +1. Ang klorin ay mas electronegative kaysa sa iodine, kaya ang CO nito ay -1.
Sa bromic acid (HBrO4) ang oxygen ay mayroong CO -8 (-2 x 4 atoms=-8). Ang hydrogen ay may pangkalahatang estado ng oksihenasyon na +1. Ang pagdaragdag ng mga halagang ito ay nagbibigay ng CO -7. Dahil ang huling CO ng compound ay dapat na zero, ang CO ng bromine ay +7.
Ang ikatlong exception sa panuntunan ay ang oxidation state ng halogen sa elemental form (X2), kung saan ang CO nito ay zero.
| Halogen | CO sa mga compound |
| fluorine | -1 |
| chlorine | -1, +1, +3, +5, +7 |
| bromine | -1, +1, +3, +4, +5 |
| iodine | -1, +1, +5, +7 |
| astatine | -1, +1, +3, +5, +7 |
Bakit palaging -1 ang SD ng fluorine?
Electronegativity ay tumataas sa panahon. Samakatuwid, ang fluorine ay may pinakamataas na electronegativity ng lahat ng mga elemento, bilang ebidensya ng posisyon nito sa periodic table. Ang electronic configuration nito ay 1s2 2s2 2p5. Kung ang fluorine ay nakakakuha ng isa pang electron, ang pinakalabas na mga p-orbital ay ganap na napupuno at bumubuo ng isang buong octet. Dahil mayroon ang fluorinemataas ang electronegativity, madali itong kumuha ng electron mula sa isang kalapit na atom. Ang fluorine sa kasong ito ay isoelectronic sa inert gas (na may walong valence electron), ang lahat ng mga panlabas na orbital nito ay napuno. Sa ganitong estado, ang fluorine ay mas matatag.
Produksyon at paggamit ng mga halogens
Sa kalikasan, ang mga halogens ay nasa estado ng mga anion, kaya ang mga libreng halogen ay nakukuha sa pamamagitan ng oksihenasyon sa pamamagitan ng electrolysis o sa tulong ng mga oxidizing agent. Halimbawa, ang chlorine ay ginawa sa pamamagitan ng hydrolysis ng isang solusyon sa asin. Ang paggamit ng mga halogens at ang mga compound nito ay magkakaiba.
- Fluorine. Bagama't mataas ang reaktibo ng fluorine, ginagamit ito sa maraming pang-industriyang aplikasyon. Halimbawa, ito ay isang mahalagang bahagi ng polytetrafluoroethylene (Teflon) at ilang iba pang mga fluoropolymer. Ang mga chlorofluorocarbon ay mga organikong kemikal na dating ginamit bilang mga nagpapalamig at nagtulak sa mga aerosol. Ang kanilang paggamit ay tumigil dahil sa posibleng epekto nito sa kapaligiran. Ang mga ito ay pinalitan ng hydrochlorofluorocarbons. Ang fluoride ay idinaragdag sa toothpaste (SnF2) at inuming tubig (NaF) upang maiwasan ang pagkabulok ng ngipin. Ang halogen na ito ay matatagpuan sa clay na ginamit sa paggawa ng ilang uri ng ceramics (LiF), na ginagamit sa nuclear power (UF6), upang makagawa ng antibiotic na fluoroquinolone, aluminum (Na 3 AlF6), para sa high voltage insulation (SF6).
- Chlorine ay nakahanap din ng iba't ibang gamit. Ginagamit ito sa pagdidisimpekta ng inuming tubig at mga swimming pool. Sodium hypochlorite (NaClO)ay ang pangunahing bahagi ng bleach. Ang hydrochloric acid ay malawakang ginagamit sa industriya at mga laboratoryo. Ang klorin ay naroroon sa polyvinyl chloride (PVC) at iba pang polymer na ginagamit sa pag-insulate ng mga wire, pipe, at electronics. Bilang karagdagan, ang chlorine ay napatunayang kapaki-pakinabang sa industriya ng parmasyutiko. Ang mga gamot na naglalaman ng chlorine ay ginagamit upang gamutin ang mga impeksyon, allergy, at diabetes. Ang neutral na anyo ng hydrochloride ay isang bahagi ng maraming gamot. Ginagamit din ang chlorine para i-sterilize ang mga kagamitan sa ospital at disimpektahin. Sa agrikultura, ang chlorine ay isang sangkap sa maraming komersyal na pestisidyo: Ang DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane) ay ginamit bilang isang pang-agrikulturang pamatay-insekto, ngunit ang paggamit nito ay hindi na ipinagpatuloy.
Ang
- Bromine, dahil sa hindi pagkasunog nito, ay ginagamit upang sugpuin ang pagkasunog. Ito ay matatagpuan din sa methyl bromide, isang pestisidyo na ginagamit upang mapanatili ang mga pananim at sugpuin ang bakterya. Gayunpaman, ang labis na paggamit ng methyl bromide ay inalis na dahil sa epekto nito sa ozone layer. Ginagamit ang bromine sa paggawa ng gasolina, photographic film, mga pamatay ng apoy, mga gamot para sa paggamot ng pulmonya at Alzheimer's disease.
- Iodine ay may mahalagang papel sa maayos na paggana ng thyroid gland. Kung ang katawan ay hindi nakakakuha ng sapat na yodo, ang thyroid gland ay lumalaki. Upang maiwasan ang goiter, ang halogen na ito ay idinagdag sa table s alt. Ginagamit din ang yodo bilang isang antiseptiko. Ang yodo ay matatagpuan sa mga solusyon na ginagamit para sapaglilinis ng mga bukas na sugat, gayundin sa mga spray ng disinfectant. Bilang karagdagan, ang silver iodide ay mahalaga sa photography.
- Astatine ay isang radioactive at rare earth halogen, kaya hindi pa ito ginagamit kahit saan. Gayunpaman, pinaniniwalaan na ang elementong ito ay maaaring makatulong sa iodine sa regulasyon ng mga thyroid hormone.
Ang
Ang
