Periyodik tablodaki halojenler soy gazların solunda yer alır. Bu beş toksik metalik olmayan element, periyodik tablonun 7. grubundadır. Bunlara flor, klor, brom, iyot ve astatin dahildir. Astatin radyoaktif olmasına ve yalnızca kısa ömürlü izotoplara sahip olmasına rağmen, iyot gibi davranır ve genellikle halojen olarak sınıflandırılır. Halojen elementlerin yedi değerlik elektronu olduğundan, tam bir oktet oluşturmak için yalnızca bir ekstra elektrona ihtiyaçları vardır. Bu özellik onları diğer metal olmayan gruplardan daha reaktif yapar.
Genel özellikler
Halojenler iki atomlu moleküller oluştururlar (X2 tipinde, burada X bir halojen atomunu belirtir) - halojenlerin serbest elementler biçimindeki varlığının kararlı bir şekli. Bu iki atomlu moleküllerin bağları polar olmayan, kovalent ve tektir. Halojenlerin kimyasal özellikleri, çoğu elementle kolayca birleşmelerine izin verir, bu nedenle doğada asla birleşmemiş halde bulunmazlar. Flor en aktif halojen ve en az astatindir.
Tüm halojenler, benzer özelliklere sahip grup I tuzları oluşturur.özellikleri. Bu bileşiklerde, halojenler -1 yüklü halojenür anyonları olarak bulunur (örneğin, Cl-, Br-). Bitiş -id halid anyonlarının varlığını gösterir; örneğin Cl- "klorür" olarak adlandırılır.
Ayrıca, halojenlerin kimyasal özellikleri, metalleri oksitlemek için oksitleyici ajanlar olarak hareket etmelerine izin verir. Halojenleri içeren çoğu kimyasal reaksiyon, sulu çözeltideki redoks reaksiyonlarıdır. Halojenler, oksidasyon durumlarının (CO) -1 olduğu organik bileşiklerde karbon veya azot ile tekli bağlar oluşturur. Bir organik bileşikte bir halojen atomu, kovalent olarak bağlı bir hidrojen atomu ile değiştirildiğinde, genel anlamda halo- öneki veya spesifik halojenler için floro-, kloro-, brom-, iyodin- önekleri kullanılabilir. Halojen elementler, polar kovalent tekli bağlara sahip iki atomlu moleküller oluşturmak için çapraz bağlanabilir.
Klor (Cl2) 1774'te keşfedilen ilk halojendi, ardından iyot (I2), brom (Br 2), flor (F2) ve astatin (At, en son 1940'ta keşfedildi). "Halojen" adı, Yunanca hal- ("tuz") ve -gen ("oluşturmak") köklerinden gelir. Birlikte, bu kelimeler "tuz oluşturan" anlamına gelir ve halojenlerin metallerle reaksiyona girerek tuzları oluşturduğunu vurgular. Halit, sodyum klorürden (NaCl) oluşan doğal bir mineral olan kaya tuzunun adıdır. Ve son olarak, halojenler günlük yaşamda kullanılır - diş macununda florür bulunur, klor içme suyunu dezenfekte eder ve iyot hormon üretimini teşvik eder.tiroid.
Kimyasal elementler
Flor, atom numarası 9 olan ve F sembolü ile gösterilen bir elementtir. Elemental flor ilk olarak 1886'da hidroflorik asitten izole edilerek keşfedilmiştir. Serbest halde, flor iki atomlu bir molekül (F2) olarak bulunur ve yerkabuğunda en bol bulunan halojendir. Flor, periyodik tablodaki en elektronegatif elementtir. Oda sıcaklığında soluk sarı bir gazdır. Flor ayrıca nispeten küçük bir atom yarıçapına sahiptir. Oksidasyon durumunun sıfır olduğu temel iki atomlu durum dışında CO'su -1'dir. Flor son derece reaktiftir ve helyum (He), neon (Ne) ve argon (Ar) dışındaki tüm elementlerle doğrudan etkileşime girer. H2O çözeltisinde hidroflorik asit (HF) zayıf bir asittir. Flor güçlü bir şekilde elektronegatif olmasına rağmen, elektronegatifliği asitliği belirlemez; HF, flor iyonunun bazik olması nedeniyle zayıf bir asittir (pH> 7). Ek olarak, flor çok güçlü oksitleyiciler üretir. Örneğin, flor, güçlü bir oksitleyici ajan ksenon diflorür (XeF2) oluşturmak için inert gaz ksenon ile reaksiyona girebilir. Florun birçok kullanımı vardır.
Klor, atom numarası 17 ve kimyasal sembolü Cl olan bir elementtir. 1774 yılında hidroklorik asitten izole edilerek keşfedilmiştir. Temel durumunda, iki atomlu bir molekül Cl2 oluşturur. Klorun birkaç CO'su vardır: -1, +1, 3, 5 ve7. Oda sıcaklığında açık yeşil bir gazdır. İki klor atomu arasında oluşan bağ zayıf olduğu için Cl2 molekülünün bileşiklere girme yeteneği çok yüksektir. Klor, klorür adı verilen tuzları oluşturmak için metallerle reaksiyona girer. Klor iyonları deniz suyunda bulunan en yaygın iyonlardır. Klorun ayrıca iki izotopu vardır: 35Cl ve 37Cl. Sodyum klorür, tüm klorürlerin en yaygın olanıdır.
Brom, atom numarası 35 ve sembolü Br olan kimyasal bir elementtir. İlk olarak 1826'da keşfedilmiştir. Brom, elementel formunda iki atomlu bir molekül Br2'dir. Oda sıcaklığında kırmızımsı kahverengi bir sıvıdır. CO'su -1, +1, 3, 4 ve 5'tir. Brom, iyottan daha aktif, ancak klordan daha az aktiftir. Ayrıca bromun iki izotopu vardır: 79Br ve 81Br. Brom, deniz suyunda çözünmüş bromür tuzları olarak oluşur. Son yıllarda dünyada bromür üretimi, bulunabilirliği ve uzun ömürlü olması nedeniyle önemli ölçüde artmıştır. Diğer halojenler gibi brom da oksitleyici bir ajandır ve oldukça zehirlidir.
İyot, atom numarası 53 ve sembol I olan kimyasal bir elementtir. İyotun oksidasyon durumları vardır: -1, +1, +5 ve +7. İki atomlu bir molekül olarak bulunur, I2. Oda sıcaklığında mor bir katıdır. İyotun bir kararlı izotopu vardır, 127I. İlk kez 1811'de keşfedildideniz yosunu ve sülfürik asit ile. Şu anda, iyot iyonları deniz suyunda izole edilebilmektedir. İyot suda çok çözünür olmasa da ayrı iyodürler kullanılarak çözünürlüğü arttırılabilir. İyot vücutta önemli bir rol oynar ve tiroid hormonlarının üretimine katılır.
Astatin, 85 atom numarasına ve At sembolüne sahip radyoaktif bir elementtir. Olası oksidasyon durumları -1, +1, 3, 5 ve 7'dir. İki atomlu bir molekül olmayan tek halojendir. Normal şartlar altında siyah metalik bir katıdır. Astatin çok nadir bir elementtir, hakkında çok az şey bilinmektedir. Ek olarak, astatinin çok kısa bir yarı ömrü vardır, birkaç saatten fazla değildir. 1940 yılında sentez sonucu alınmıştır. Astatinin iyodine benzer olduğuna inanılmaktadır. Metalik özelliklere sahiptir.
Aşağıdaki tablo, elektronların dış tabakasının yapısı olan halojen atomlarının yapısını göstermektedir.
| Halojen | Elektron yapılandırması |
| Flor | 1s2 2s2 2p5 |
| Klor | 3s2 3p5 |
| Brom | 3d10 4s2 4p5 |
| İyot | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatin | 4f14 5d106s2 6p5 |
Dış elektron tabakasının benzer yapısı, halojenlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin benzer olduğunu belirler. Ancak bu unsurlar karşılaştırıldığında farklılıklar da görülmektedir.
Halojen grubundaki periyodik özellikler
Basit maddelerin halojenlerinin fiziksel özellikleri artan element sayısı ile değişir. Daha iyi anlamak ve daha fazla netlik için size birkaç tablo sunuyoruz.
Molekülün boyutu arttıkça grubun erime ve kaynama noktaları artar (F <Cl
Tablo 1. Halojenler. Fiziksel özellikler: erime ve kaynama noktaları
| Halojen | Erime T (˚C) | Kaynama noktası (˚C) |
| Flor | -220 | -188 |
| Klor | -101 | -35 |
| Brom | -7.2 | 58.8 |
| İyot | 114 | 184 |
| Astatin | 302 | 337 |
Atomik yarıçap artar
Çekirdeğin boyutu artar (F < Cl < Br < I < At), proton ve nötron sayısı arttıkça. Ayrıca, her periyotla birlikte daha fazla enerji seviyesi eklenir. Bu, daha büyük bir yörüngeye ve dolayısıyla atomun yarıçapında bir artışa neden olur.
Tablo 2. Halojenler. Fiziksel özellikler: atom yarıçapı
| Halojen | Kovalent yarıçap (pm) | İyonik (X-) yarıçapı (pm) |
| Flor | 71 | 133 |
| Klor | 99 | 181 |
| Brom | 114 | 196 |
| İyot | 133 | 220 |
| Astatin | 150 |
İyonlaşma enerjisi azalır
Dış değerlik elektronları çekirdeğe yakın değilse, onları çıkarmak için fazla enerji gerekmeyecektir. Böylece, daha fazla enerji seviyesi olduğu için, dış elektronu dışarı itmek için gereken enerji, element grubunun alt kısmındaki kadar yüksek değildir. Ayrıca yüksek iyonlaşma enerjisi, elementin metalik olmayan nitelikler sergilemesine neden olur. İyot ve astatin gösterimi, iyonlaşma enerjisi azaldığı için metalik özellikler gösterir (At < I < Br < Cl < F).
Tablo 3. Halojenler. Fiziksel özellikler: iyonlaşma enerjisi
| Halojen | İyonlaşma enerjisi (kJ/mol) |
| flor | 1681 |
| klor | 1251 |
| brom | 1140 |
| iyot | 1008 |
| astatin | 890±40 |
Elektronegatiflik azalır
Bir atomdaki değerlik elektronlarının sayısı, giderek daha düşük seviyelerde artan enerji seviyeleri ile artar. Elektronlar giderek çekirdekten uzaklaşır; Böylece çekirdek ve elektronlar birbirini çekmez. Ekranlamada bir artış gözlenir. Bu nedenle, artan periyotla Elektronegatiflik azalır (At < I < Br < Cl < F).
Tablo 4. Halojenler. Fiziksel özellikler: elektronegatiflik
| Halojen | Elektronegatiflik |
| flor | 4.0 |
| klor | 3.0 |
| brom | 2.8 |
| iyot | 2.5 |
| astatin | 2.2 |
Elektron ilgisi azalır
Bir atomun boyutu dönemle birlikte arttıkça elektron ilgisi azalma eğilimindedir (B < I < Br < F < Cl). Bir istisna, afinitesi klordan daha az olan flordur. Bu, klora kıyasla daha küçük boyuttaki flor ile açıklanabilir.
Tablo 5. Halojenlerin elektron ilgisi
| Halojen | Elektron ilgisi (kJ/mol) |
| flor | -328.0 |
| klor | -349.0 |
| brom | -324.6 |
| iyot | -295.2 |
| astatin | -270.1 |
Elementlerin reaktivitesi azalır
Halojenlerin reaktivitesi artan periyotla azalır (<I'de
İnorganik kimya. Hidrojen + halojenler
Bir halojen, ikili bir bileşik oluşturmak üzere daha az elektronegatif başka bir elementle reaksiyona girdiğinde oluşur. Hidrojen, halojenlerle reaksiyona girerek HX halojenürler oluşturur:
- hidrojen florür HF;
- hidrojen klorür HCl;
- hidrojen bromür HBr;
- hidroiyodin HI.
Hidrojen halojenürler suda kolayca çözülerek hidrohalik (hidroflorik, hidroklorik, hidrobromik, hidroiyodik) asitler oluşturur. Bu asitlerin özellikleri aşağıda verilmiştir.
Asitler aşağıdaki reaksiyonla oluşturulur: HX (aq) + H2O (l) → Х- (sulu) + H 3O+ (sulu).
HF hariç tüm hidrojen halojenürler güçlü asitler oluşturur.
Hidrohalik asitlerin asitliği artar: HF <HCl <HBr <HI.
Hidroflorik asit camı ve bazı inorganik florürleri uzun süre kazıyabilir.
Florin en yüksek hidrohalik asit olduğu için HF'nin en zayıf hidrohalik asit olduğu mantığa aykırı görünebilir.elektronegatiflik. Bununla birlikte, H-F bağı çok güçlüdür ve çok zayıf bir asit ile sonuçlanır. Güçlü bir bağ, kısa bir bağ uzunluğu ve yüksek bir ayrışma enerjisi ile belirlenir. Tüm hidrojen halojenürler arasında HF en kısa bağ uzunluğuna ve en büyük bağ ayrışma enerjisine sahiptir.
Halojen oksoasitler
Halojen oksoasitler hidrojen, oksijen ve halojen atomlarına sahip asitlerdir. Asitlikleri yapı analizi kullanılarak belirlenebilir. Halojen oksoasitler aşağıda listelenmiştir:
- Hipokloröz asit HOCl.
- Klorik asit HClO2.
- Klorik asit HClO3.
- Perklorik asit HClO4.
- Hipokloröz asit HOBr.
- Bromomik asit HBrO3.
- Bromoik asit HBrO4.
- Hiyodik asit HOI.
- İyodonik asit HIO3.
- Methaiodic asit HIO4, H5IO6.
Bu asitlerin her birinde, bir oksijen atomuna bir proton bağlanmıştır, bu nedenle proton bağ uzunluklarını karşılaştırmak burada işe yaramaz. Elektronegatiflik burada baskın bir rol oynar. Asit aktivitesi, merkez atoma bağlı oksijen atomlarının sayısı ile artar.
Maddenin görünüşü ve hali
Halojenlerin temel fiziksel özellikleri aşağıdaki tabloda özetlenebilir.
| Maddenin durumu (oda sıcaklığında) | Halojen | Görünüm |
| zor | iyot | mor |
| astatin | siyah | |
| sıvı | brom | kırmızı-kahverengi |
| gazlı | flor | soluk ten |
| klor | soluk yeşil |
Görünüm açıklaması
Halojenlerin rengi, elektronların uyarılmasına neden olan görünür ışığın moleküller tarafından soğurulmasının bir sonucudur. Flor, mor ışığı emer ve bu nedenle açık sarı görünür. İyot ise sarı ışığı emer ve mor görünür (sarı ve mor tamamlayıcı renklerdir). Halojenlerin rengi süre arttıkça koyulaşır.
Kapalı kaplarda, sıvı brom ve katı iyot, renkli bir gaz olarak gözlemlenebilen buharlarıyla dengededir.
Astatinin rengi bilinmemekle birlikte, gözlemlenen desene göre iyottan (yani siyah) daha koyu olması gerektiği varsayılır.
Şimdi size "Halojenlerin fiziksel özelliklerini karakterize edin" diye sorulursa, söyleyecek bir şeyiniz olacak.
Bileşiklerdeki halojenlerin oksidasyon durumu
Oksidasyon durumu genellikle "halojen değerliği" yerine kullanılır. Kural olarak, oksidasyon durumu -1'dir. Ancak bir halojen oksijene veya başka bir halojene bağlanırsa, başka haller alabilir:CO oksijen -2 önceliğe sahiptir. İki farklı halojen atomunun birbirine bağlanması durumunda, elektronegatifliği daha fazla olan atom üstün gelir ve CO -1 alır.
Örneğin, iyot klorürde (ICl) klorda CO -1 ve iyot +1 bulunur. Klor, iyottan daha elektronegatif olduğundan CO'su -1'dir.
Bromik asitte (HBrO4) oksijende CO -8 (-2 x 4 atom=-8) bulunur. Hidrojenin genel oksidasyon durumu +1'dir. Bu değerlerin eklenmesi CO -7 verir. Bileşiğin son CO'su sıfır olması gerektiğinden, bromun CO'su +7'dir.
Kuralın üçüncü istisnası, CO'sunun sıfır olduğu elemental formdaki (X2) halojenin oksidasyon durumudur.
| Halojen | Bileşiklerdeki CO |
| flor | -1 |
| klor | -1, +1, +3, +5, +7 |
| brom | -1, +1, +3, +4, +5 |
| iyot | -1, +1, +5, +7 |
| astatin | -1, +1, +3, +5, +7 |
Florun SD değeri neden her zaman -1?
Elektronegatiflik nokta ile artar. Bu nedenle, flor, periyodik tablodaki konumundan da anlaşılacağı gibi, tüm elementlerin en yüksek elektronegatifliğine sahiptir. Elektronik konfigürasyonu 1s2 2s2 2p5 şeklindedir. Flor bir elektron daha kazanırsa, en dıştaki p-orbitalleri tamamen doldurulur ve tam bir sekizli oluşturur. çünkü florin varyüksek elektronegatiflik, komşu bir atomdan kolayca bir elektron alabilir. Bu durumda flor, soy gaza göre izoelektroniktir (sekiz değerlik elektronlu), tüm dış yörüngeleri doldurulur. Bu durumda flor çok daha kararlıdır.
Halojenlerin üretimi ve kullanımı
Doğada halojenler anyon halindedir, bu nedenle elektroliz veya oksitleyici ajanlar yardımıyla oksidasyon yoluyla serbest halojenler elde edilir. Örneğin, bir tuz çözeltisinin hidrolizi ile klor üretilir. Halojenlerin ve bunların bileşiklerinin kullanımı çeşitlidir.
- Flor. Flor oldukça reaktif olmasına rağmen birçok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. Örneğin, politetrafloroetilenin (Teflon) ve diğer bazı floropolimerlerin önemli bir bileşenidir. Kloroflorokarbonlar, daha önce aerosollerde soğutucu ve itici gaz olarak kullanılan organik kimyasallardır. Çevreye olası etkileri nedeniyle kullanımları durdurulmuştur. Bunların yerini hidrokloroflorokarbonlar almıştır. Diş çürümesini önlemek için diş macununa (SnF2) ve içme suyuna (NaF) florür eklenir. Bu halojen, antibiyotik florokinolon, alüminyum (Na) üretmek için nükleer enerjide (UF6) kullanılan belirli seramik türlerini (LiF) yapmak için kullanılan kilde bulunur. 3 AlF6), yüksek voltaj yalıtımı için (SF6).
- Klor da çeşitli kullanım alanları bulmuştur. İçme suyu ve yüzme havuzlarının dezenfekte edilmesinde kullanılır. Sodyum hipoklorit (NaClO)ağartıcıların ana bileşenidir. Hidroklorik asit endüstride ve laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Klor, polivinil klorür (PVC) ve telleri, boruları ve elektroniği yalıtmak için kullanılan diğer polimerlerde bulunur. Ayrıca, klorun ilaç endüstrisinde faydalı olduğu kanıtlanmıştır. Klor içeren ilaçlar enfeksiyonları, alerjileri ve diyabeti tedavi etmek için kullanılır. Hidroklorürün nötr formu birçok ilacın bir bileşenidir. Klor ayrıca hastane ekipmanlarını sterilize etmek ve dezenfekte etmek için kullanılır. Tarımda klor, birçok ticari pestisitin bir bileşenidir: DDT (diklorodifeniltrikloroetan) bir tarım insektisit olarak kullanılmıştır, ancak kullanımı durdurulmuştur.
- Brom, yanmaz özelliğinden dolayı yanmayı bastırmak için kullanılır. Ekinleri korumak ve bakterileri bastırmak için kullanılan bir pestisit olan metil bromürde de bulunur. Bununla birlikte, ozon tabakası üzerindeki etkisinden dolayı metil bromürün aşırı kullanımı aşamalı olarak kaldırılmıştır. Brom, benzin, fotoğraf filmi, yangın söndürücüler, pnömoni ve Alzheimer hastalığının tedavisine yönelik ilaçların üretiminde kullanılır.
- İyot, tiroid bezinin düzgün çalışmasında önemli bir rol oynar. Vücut yeterince iyot alamazsa tiroid bezi büyür. Guatrı önlemek için bu halojen sofra tuzuna eklenir. İyot ayrıca antiseptik olarak kullanılır. İyot, kullanılan çözeltilerde bulunur.açık yaraları temizlemenin yanı sıra dezenfektan spreylerde. Ayrıca gümüş iyodür fotoğrafçılıkta çok önemlidir.
- Astatin, radyoaktif ve nadir bir toprak halojenidir, bu nedenle henüz hiçbir yerde kullanılmamaktadır. Ancak bu elementin tiroid hormonlarının düzenlenmesinde iyotun yardımcı olabileceğine inanılmaktadır.
