خصائص الهالوجين والهياكل والاستخدامات

ال الهالوجينات هم عناصر غير معدنية تنتمي إلى المجموعة VIIA أو 17 من الجدول الدوري. لديهم الكهربية والارتباطات الإلكترونية عالية ، والتي تؤثر بشكل كبير على الطابع الأيوني من روابطهم مع المعادن. كلمة "الهالوجينات" هي من أصل يوناني وتعني "تكوين الملح". 

ولكن ، ما يقال الهالوجينات؟ الفلور (F) ، الكلور (الكلور) ، البروم (Br) ، اليود (I) والعنصر المشع والأستاتين المؤقت (At). فهي تفاعلية لدرجة أنها تتفاعل فيما بينها لتشكيل جزيئات ثنائية الذرة: F₂, الكلورين₂, ر₂, أنا₂ وفي₂. تتميز هذه الجزيئات بخصائص هيكلية مماثلة (جزيئات خطية) ، على الرغم من وجود حالات فيزيائية مختلفة.

في الصورة أعلاه ، يتم عرض ثلاثة الهالوجينات. من اليسار إلى اليمين: الكلور والبروم واليود. لا يمكن تخزين الفلور أو الاستاتين في عبوات زجاجية ، لأن هذا الأخير لا يقاوم التآكل. لاحظ كيف تتغير الخصائص الحسية للهالوجين أثناء نزولك خلال مجموعتك إلى عنصر اليود.

الفلور هو غاز ذو نغمات صفراء. الكلور أيضا ، ولكن الأخضر المصفر. البروم سائل محمر داكن. اليود ، وهو مادة صلبة سوداء مع نغمات البنفسجي ؛ والأستاتين ، مادة صلبة مظلمة ولامعة.

تستطيع الهالوجينات التفاعل مع جميع عناصر الجدول الدوري تقريبًا ، حتى مع بعض الغازات النبيلة (مثل الزينون والكريبتون). عندما يفعلون ، يمكنهم أكسدة الذرات إلى حالات أكسدة أكثر إيجابية ، وتحويلها إلى عوامل مؤكسدة قوية.

كما أنها تمنح خصائص معينة للجزيئات عندما تربط أو تستبدل بعض ذراتها. وتسمى هذه الأنواع من المركبات هاليدات. في الواقع ، تعد الهاليدات هي المصدر الطبيعي الرئيسي للهالوجين ، ويتم إذابة الكثير منها في البحر أو أنها جزء من معدن ؛ هذه هي حالة فلوريت (CaF₂).

كل من الهالوجين والهاليدات لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات ؛ من الصناعية أو التكنولوجية ، لتسليط الضوء ببساطة على طعم بعض الأطعمة كما يفعل ملح الصخور (كلوريد الصوديوم).

مؤشر

• 1 الخصائص الفيزيائية والكيميائية
• 2 الهياكل الجزيئية
  • 2.1 التفاعلات بين الجزيئات
• 3 Haluros
• 4 الاستخدامات
  • 4.1 الكلور
  • 4.2 البروم
  • 4.3 اليود
  • 4.4 الفلورين
  • 4.5 Astatus
• 5 المراجع

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الأوزان الذرية

الفلورين (F) 18.99 جم / مول ؛ الكلور (الكلور) 35.45 جم / مول ؛ البروم (Br) 79.90 جم / مول ؛ اليود (I) 126.9 جم / مول و Astatine (At) 210 جم / مول,

الحالة المادية

و الغازية. cl الغازية. سائل أنا صلبة وصلبة في.

اللون

F ، شاحب أصفر اللون البني. cl ، أخضر شاحب. ر ، بني محمر ؛ أنا ، بنفسجي وفي ، أسود معدني * * (مفترض)

ذوبان النقاط

F -219.6 درجة مئوية ؛ Cl -101.5 درجة مئوية ؛ Br -7.3 درجة مئوية ؛ أنا 113.7 درجة مئوية و 302 درجة مئوية.

نقاط الغليان

F-118.8 ° C ؛ Cl-34.04 C ؛ Br 58.8 درجة مئوية ؛ أنا 184.3 درجة مئوية و؟ عند 337 درجة مئوية.

الكثافة عند 25 درجة مئوية

F- 0.0017 جم / سم³. Cl- 0.0032 جم / سم³. Br- 3.102 جم / سم³. I- 4.93 جم / سم³ و- 6.2-6.5 جم / سم³

الذوبان في الماء

Cl- 0.091 مليمول / سم³. Br- 0،21 مليمول / سم³ و- 0.0013 مليمول / سم³.

طاقة التأين

F- 1681 كيلو جول / مول ؛ Cl- 1.251 كيلو جول / مول ؛ Br- 1140 كيلو جول / مول ؛ I-1،008 kJ / mol و At-890 kJ / mol.

الكهربية

F- 4.0 Cl- 3.0 ؛ ر 2.8 أنا - 2،5 و - 2،2.

تحتوي الهالوجينات على 7 إلكترونات في قشرة التكافؤ ، ومن ثَمَّ شغفها الشديد لكسب الإلكترون. أيضًا ، تتمتع الهالوجينات بقدرة عالية على الكهربية بسبب نصف قطرها الذري الصغير والجاذبية الكبيرة التي تمارسها النواة على إلكترونات التكافؤ.

التفاعلية

المواد الهالوجينية شديدة التفاعل ، والتي من شأنها أن تفسر سميتها. بالإضافة إلى ذلك ، فهي عوامل مؤكسدة.

ترتيب التناقص من التفاعل هو: F> Cl> Br> I> At.

الدولة في الطبيعة

بسبب ذرات الهالوجين عالية التفاعل ليست حرة في الطبيعة ؛ لكنها تشكل المجاميع أو جزيئات ثنائية الذرة مرتبطة بواسطة روابط تساهمية.

الهياكل الجزيئية

لا توجد الهالوجين في الطبيعة كذرات عنصرية ، ولكن كجزيئات ثنائية الذرة. ومع ذلك ، فكلهم مشتركون لديهم بنية جزيئية خطية ، والفرق الوحيد يكمن في طول الروابط وتفاعلاتهم بين الجزيئات..

الجزيئات الخطية X-X (X₂) تتميز بأنها غير مستقرة ، لأن كلا الذرات تجذب بقوة زوج الإلكترونات نحوهما. لماذا؟ لأن إلكتروناتها الخارجية تجربة شحنة نووية فعالة للغاية ، Zef. وكلما زاد Zef ، كانت المسافة بينك وبين رابط X-X أصغر.

عندما ينحدر من خلال المجموعة ، يصبح Zef أضعف ويزداد استقرار هذه الجزيئات. وبالتالي ، فإن تناقص ترتيب التفاعل هو: F₂> Cl₂> ر₂> أنا₂. ومع ذلك ، من غير المناسب مقارنة الاستاتين بالفلور ، لأنه غير معروف النظائر مستقرة بما فيه الكفاية بسبب نشاطه الإشعاعي.

التفاعلات بين الجزيئات

من ناحية أخرى ، تفتقر جزيئاتها إلى عزم ثنائي القطب ، كونها مفترسة. هذه الحقيقة هي المسؤولة عن التفاعلات الضعيفة بين الجزيئات ، والتي تكون قوتها الكامنة الوحيدة هي تشتت أو لندن ، والتي تتناسب مع الكتلة الذرية والمنطقة الجزيئية.

في هذه الطريقة ، جزيء صغير من F₂ ليس لديها ما يكفي من الكتلة أو الإلكترونات لتكوين مادة صلبة. على عكس أنا₂, جزيء اليود ، الذي يظل مع ذلك صلبًا ينبعث من الأبخرة الأرجواني.

يمثل البروم مثالًا وسيطًا بين الطرفين: جزيئات Br₂ تتفاعل بما يكفي لتقديم أنفسهم في حالة سائلة.

على الأرجح ، نظرًا لارتفاع طابعها المعدني ، لا تقدم نفسها كما في₂ ولكن كما في الذرات تشكيل السندات المعدنية.

فيما يتعلق بألوانه (الأصفر والأصفر والأخضر والأحمر والأرجواني والأسود) ، فإن التفسير الأنسب يعتمد على النظرية المدارية الجزيئية (TOM). يتم التغلب على مسافة الطاقة بين آخر مدار جزيئي كامل ، وأعلى طاقة تالية (مقاومة للربط) ، عن طريق امتصاص الفوتون بأطوال موجية متزايدة بشكل متزايد.

هاليدات

تتفاعل الهالوجينات لتكوين هاليدات ، سواء كانت عضوية أو غير عضوية. أشهرها هي هاليدات الهيدروجين: فلوريد الهيدروجين (HF) ، وكلوريد الهيدروجين (HCl) ، وبروميد الهيدروجين (HBr) ، ويوديد الهيدروجين (HI).

كل منهم يذوب في الماء يولد محاليل حمضية. حمض حتى ، أن HF يمكن أن تتحلل أي حاوية زجاجية. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر المواد الأولية لتركيب الأحماض القوية للغاية.

وهناك أيضًا ما يسمى بالهاليدات المعدنية ، والتي تحتوي على صيغ كيميائية تعتمد على تكافؤ المعدن. على سبيل المثال ، تحتوي هاليدات المعادن القلوية على الصيغة MX ، وتشمل: كلوريد الصوديوم ، كلوريد الصوديوم ؛ KBr ، بروميد البوتاسيوم ؛ csf ، فلوريد السيزيوم ؛ وليي ، يوديد الليثيوم.

تحتوي هاليدات المعادن القلوية الترابية أو الفلزات الانتقالية أو معادن الكتلة p على الصيغة MX_ن, حيث n هي الشحنة الموجبة للمعادن. لذلك ، بعض الأمثلة منهم: FeCl₃, الحديديك تراي كلوريد. MgBr₂, بروميد المغنيسيوم مؤسسة آنا ليند₃, ثلاثي فلوريد الألومنيوم و CuI₂, يوديد الكبريت.

ومع ذلك ، يمكن للهالوجين أيضًا تكوين روابط مع ذرات الكربون ؛ لذلك ، يمكن أن تتداخل في عالم الكيمياء العضوية المعقدة وعالم الكيمياء الحيوية. تسمى هذه المركبات الهاليدات العضوية ، ولها الصيغة الكيميائية العامة RX ، حيث X هي أي من الهالوجينات.

تطبيقات

الكلور

في الصناعة

-يستخدم البروم والكلور في صناعة النسيج لتبييض ومعالجة الصوف ، وبالتالي منع الانكماش عند البلل.

-يستخدم كمطهر لل ditritus ولتنقية مياه الشرب وحمامات السباحة. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم المركبات المشتقة من الكلور في المغاسل وصناعة الورق.

-تجد استخدامها في تصنيع البطاريات الخاصة والهيدروكربونات المكلورة. كما أنها تستخدم في معالجة اللحوم والخضروات والأسماك والفواكه. أيضا ، يعمل الكلور كعامل مبيد للجراثيم.

-يتم استخدامه لتنظيف وتدمير الجلود ، وتبييض السليلوز. سابقا كان يستخدم كلوريد النيتروجين ومكيف التبييض والدقيق.

-غاز الفوسفين (COCl₂) يستخدم في العديد من عمليات التوليف الصناعي ، وكذلك في تصنيع الغازات العسكرية. الفوسفين سام للغاية ومسؤول عن العديد من الوفيات في الحرب العالمية الأولى ، حيث تم استخدام الغاز.

-تم العثور على هذا الغاز أيضا في المبيدات الحشرية والتبخير.

-كلوريد الصوديوم عبارة عن ملح وفير للغاية يستخدم لتتبيل الطعام والحفاظ على لحوم الماشية والدواجن. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في سوائل الإماهة في الجسم ، سواء عن طريق الفم أو عن طريق الوريد.

في الطب

-ذرات الهالوجين التي ترتبط بالأدوية تجعلها أكثر دهنًا. وهذا يسمح للأدوية بعبور أغشية الخلايا الذائبة في الدهون التي تشكلها بسهولة أكبر.

-ينتشر الكلور إلى خلايا عصبية في الجهاز العصبي المركزي من خلال القنوات الأيونية المرتبطة بمستقبلات GABA للناقل العصبي ، مما ينتج عنه تأثير مهدئ. هذه هي آلية عمل العديد من مزيلات القلق.

-حمض الهيدروكلوريك موجود في المعدة ، حيث يتدخل لخلق بيئة متدنية تفضل معالجة الطعام. بالإضافة إلى ذلك ، ينشط حمض الهيدروكلوريك البيبسين ، وهو إنزيم يبدأ بالتحلل المائي للبروتينات ، قبل الامتصاص المعوي لمادة البروتين..

آخرون

-يستخدم حمض الهيدروكلوريك (HCl) في تنظيف الحمامات وفي مختبرات التدريس والبحث وفي العديد من الصناعات.

-بولي كلوريد الفينيل (بولي فينيل كلوريد) هو بوليمر كلوريد الفينيل الذي يستخدم في الملابس ، بلاط الأرضيات ، الكابلات الكهربائية ، الخراطيم ، الأنابيب ، الهياكل القابلة للنفخ وبلاط السقف. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الكلور كوسيط في تصنيع المواد البلاستيكية الأخرى.

-يستخدم الكلور في استخراج البروم.

-كلوريد الميثيل بمثابة مخدر. كما أنها تستخدم في تصنيع بعض بوليمرات السيليكون وفي استخراج الدهون والزيوت والراتنجات.

-الكلوروفورم (CHCl₃) هو مذيب يستخدم في العديد من المختبرات ، خاصة في مختبرات الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية ، من التدريس ، إلى التحقيق.

-وأخيراً فيما يتعلق بالكلور ، يستخدم التراي كلورو إيثيلين لتقليل أجزاء المعدن.

البروم

-يستخدم البروم في عملية تعدين الذهب وفي حفر آبار النفط والغاز. يتم استخدامه كمثبط للاحتراق في صناعات البلاستيك والغاز. البروم يعزل حريق الأكسجين مما يؤدي إلى إيقافه.

-إنه وسيط في صناعة السوائل الهيدروليكية ، المبردات ومزيلات الرطوبة والتحضيرات لقولبة الشعر. يستخدم بروميد البوتاسيوم في صناعة اللوحات وأوراق الصور.

-يستخدم بروميد البوتاسيوم أيضًا كمضاد للاختلاج ، ولكن نظرًا لاحتمال أن يسبب الملح خللًا عصبيًا ، فقد انخفض استخدامه. بالإضافة إلى ذلك ، هناك استخدامات أخرى شائعة الاستخدام ، وهي عبارة عن جهاز لوحي لقياس العينات الصلبة من التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء.

-توجد مركبات البروم في الأدوية المستخدمة في علاج الالتهاب الرئوي. أيضا ، يتم دمج مركبات البروم في الأدوية المستخدمة في التجارب التي يتم إجراؤها في علاج مرض الزهايمر.

-يستخدم البروم لتقليل تلوث الزئبق في محطات الطاقة التي تستخدم الفحم كوقود. كما أنها تستخدم في صناعة النسيج لإنشاء أصباغ ملونة مختلفة.

-تم استخدام بروم الميثيل كمبيد للآفات في رش التربة والإسكان ، ولكن تأثيره الضار على الأوزون قلل من استخدامه.

-مصابيح الهالوجين متوهجة وإضافة كميات صغيرة من البروم واليود يسمح بتقليل حجم المصابيح.

اليود

-يتدخل اليود في عمل الغدة الدرقية ، وهو هرمون ينظم عملية التمثيل الغذائي في الجسم. تفرز الغدة الدرقية هرمونات T3 و T4 التي تمارس عملها على الأعضاء المستهدفة. على سبيل المثال ، يؤدي العمل الهرموني على عضلة القلب إلى زيادة في ضغط الدم ومعدل ضربات القلب.

-وبالمثل ، يستخدم اليود في تحديد وجود النشا. الفضة يوديد هو كاشف يستخدم في الكشف عن الصور.

فلور

-تتم إضافة بعض مركبات الفلور إلى معاجين الأسنان من أجل منع حدوث تسوس الأسنان. مشتقات الفلور موجودة في العديد من التخدير. في صناعة المستحضرات الصيدلانية يقومون بدمج الفلورايد في الأدوية لدراسة التحسينات الممكنة في آثارها على الكائن الحي.

-يستخدم حمض الهيدروفلوريك لحرق الزجاج. أيضا في إنتاج الهالونات (غازات إطفاء الحرائق ، مثل الفريون). يتم استخدام مركب الفلور في التحليل الكهربائي للألمنيوم لتحقيق التنقية.

-الطلاءات المضادة للانعكاس تحتوي على مركب الفلور. يتم استخدامه في صناعة شاشات البلازما والشاشات المسطحة والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة. الفلور موجود أيضًا في الطين المستخدم في بعض السيراميك.

أستاتين

يُعتقد أن الأستاتين يمكن أن يسهم في اليود في تنظيم عمل الغدة الدرقية. أيضا ، النظير المشع لها (²¹⁰في) تم استخدامه في دراسات السرطان في الفئران.

مراجع

1. موسوعة الصحة والسلامة في العمل. الهالوجينات ومركباتها. [PDF]. مأخوذة من:
2. empleo.gob.es
3. كيمياء LibreTexts. المجموعة 17: الخصائص العامة للهالوجين. مأخوذة من: chem.libretexts.org
4. ويكيبيديا. (2018). الهالوجين. مأخوذة من: en.wikipedia.org
5. جيم كلارك (مايو 2015). الخصائص الذرية والفيزيائية لعناصر المجموعة 7 (الهالوجين). مأخوذة من: chemguide.co.uk
6. Whitten، K. W.، Davis، R.E، Peck، M.L. and Stanley، G.G. Chemistry (2003)، 8th ed. Cengage التعلم.
7. عناصر. الهالوجينات. مأخوذة من: elementos.org.es
8. براون ، لوريل. (24 أبريل 2017). خصائص الهالوجين. Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com