Ιδιότητες, δομές και χρήσεις αλογόνου

Το αλογόνα είναι μη μεταλλικά στοιχεία που ανήκουν στην ομάδα VIIA ή 17 του περιοδικού πίνακα. Έχουν ηλεκτροαρνησίες και υψηλές ηλεκτρονικές συγγένειες, οι οποίες επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τον ιοντικό χαρακτήρα των δεσμών τους με τα μέταλλα. Η λέξη «αλογόνα» είναι ελληνικής προέλευσης και σημαίνει "σχηματισμός αλάτων". 

Αλλά, τι λέγονται αλογόνες; Φθόριο (F), χλώριο (Cl), βρώμιο (Br), ιώδιο (Ι) και το ραδιενεργό στοιχείο και εφήμερη αστατίνη (At). Είναι τόσο αντιδραστικοί ώστε αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν διατομικά μόρια: F₂, Cl₂, Br₂, Εγώ₂ και At₂. Αυτά τα μόρια χαρακτηρίζονται από το ότι έχουν παρόμοιες δομικές ιδιότητες (γραμμικά μόρια), αν και με διαφορετικές φυσικές καταστάσεις.

Στην παραπάνω εικόνα εμφανίζονται τρία αλογόνα. Από αριστερά προς τα δεξιά: χλώριο, βρώμιο και ιώδιο. Ούτε το φθόριο ούτε η αστατίνη μπορούν να αποθηκευτούν σε δοχεία από γυαλί, καθώς αυτά δεν αντιστέκονται στη διαβρωτικότητα. Παρατηρήστε πώς αλλάζουν οι οργανοληπτικές ιδιότητες των αλογόνων καθώς κατεβαίνετε μέσα από την ομάδα σας στο στοιχείο ιωδίου.

Το φθόριο είναι ένα αέριο με κιτρινωπούς τόνους. χλώριο επίσης, αλλά κιτρινοπράσινο. Το βρώμιο είναι ένα σκούρο κοκκινωπό υγρό. ιώδιο, ένα μαύρο στερεό με ιώδες ύφος; και η αστατίνη, ένα σκούρο και λαμπερό μεταλλικό στερεό.

Τα αλογόνα είναι σε θέση να αντιδρούν με σχεδόν όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα, ακόμη και με ορισμένα ευγενή αέρια (όπως το ξένο και το κρυπτόνι). Όταν το κάνουν, μπορούν να οξειδώσουν τα άτομα στις πιο θετικές τους καταστάσεις οξείδωσης, μετατρέποντάς τους σε ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες.

Επίσης προσφέρουν συγκεκριμένες ιδιότητες στα μόρια όταν δεσμεύουν ή αντικαθιστούν μερικά από τα άτομα τους. Αυτοί οι τύποι ενώσεων ονομάζονται αλογονίδια. Στην πραγματικότητα, τα αλογονίδια είναι η κύρια φυσική πηγή αλογόνων, και πολλά από αυτά διαλύονται στη θάλασσα ή αποτελούν μέρος ενός ορυκτού. όπως είναι η περίπτωση του φθορίου (CaF₂).

Τόσο τα αλογόνα όσο και τα αλογονίδια έχουν ευρύ φάσμα χρήσεων. από βιομηχανικές ή τεχνολογικές, απλά να τονίσουμε τη γεύση ορισμένων τροφίμων, όπως και το βράχο άλας (χλωριούχο νάτριο).

Ευρετήριο

• 1 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
• 2 Μοριακές δομές
  • 2.1 Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις
• 3 Haluros
• 4 Χρήσεις
  • 4.1 Χλώριο
  • 4.2 Βρώμιο
  • 4.3 Ιώδιο
  • 4.4 Φθόριο
  • 4.5 Astatus
• 5 Αναφορές

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Ατομικά βάρη

Φθόριο (F) 18.99 g / mol; Χλωρίδιο (Cl) 35,45 g / mol. Βρώμιο (Br) 79,90 g / mol; Το ιώδιο (Ι) 126,9 g / mol και η Αστατίνη (At) 210 g / mol,

Φυσική κατάσταση

F αέριο. Cl αέριο. Br υγρό. I στερεά και στερεά At.

Χρώμα

F, ανοικτό κίτρινο-καφέ. Cl, ανοιχτό πράσινο. Br, κοκκινωπό-καφέ. Εγώ, βιολετί και At, μεταλλικό μαύρο * * (υποτίθεται)

Σημεία τήξης

F -219.6 ° C. Cl -101.5 ° C. Br -7,3 ° C. I 113,7 ° C και στους 302 ° C.

Σημεία βρασμού

F -118.12 ° C. Cl -34,04 ° C. Br 58,8 ° C. I 184,3º C και? Στους 337º C.

Πυκνότητα στους 25ºC

F- 0,0017 g / cm³? Cl- 0,0032 g / cm³? Br- 3.102 g / cm³? Ι- 4,93 g / cm³ και At-6,2-6,5 g / cm³

Διαλυτότητα στο νερό

Cl-0.091 mmol / cm³? Br-0,21 mmol / cm³ και Ι-0,0013 mmol / cm³.

Ενέργεια ιονισμού

F-1681 kJ / mol. Cl- 1.251 kJ / mol. Br-1,140 kJ / mol. Ι-1,008 kJ / mol και At-890 kJ / mol.

Ηλεκτροαρνησία

F- 4.0; Cl-3.0; Br- 2.8; Ι-2,5 και At-2,2.

Τα αλογόνα έχουν 7 ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένος τους, εξ ου και η μεγάλη τους οξύτητα για να αποκτήσουν ένα ηλεκτρόνιο. Επίσης, τα αλογόνα έχουν υψηλή ηλεκτραρνητικότητα λόγω των μικρών ατομικών τους ακτίνων και της μεγάλης έλξης που ασκεί ο πυρήνας στα ηλεκτρόνια σθένους.

Δραστικότητα

Τα αλογόνα είναι εξαιρετικά αντιδραστικά, γεγονός που εξηγεί την τοξικότητά τους. Επιπλέον, είναι οξειδωτικοί παράγοντες.

Η φθίνουσα σειρά αντιδραστικότητας είναι: F> Cl> Br> I> At.

Κράτος στη φύση

Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητάς του, τα άτομα αλογόνου δεν είναι ελεύθερα στη φύση. αλλά σχηματίζουν συσσωματώματα ή ως διατομικά μόρια που συνδέονται με ομοιοπολικούς δεσμούς.

Μοριακές δομές

Τα αλογόνα δεν υπάρχουν στη φύση ως στοιχειακά άτομα, αλλά ως διατομικά μόρια. Ωστόσο, όλοι έχουν κοινό ότι διαθέτουν γραμμική μοριακή δομή και η μόνη διαφορά έγκειται στο μήκος των δεσμών τους και στις διαμοριακές τους αλληλεπιδράσεις..

Τα γραμμικά μόρια Χ-Χ (Χ₂) χαρακτηρίζονται από το ότι είναι ασταθή, διότι και τα δύο άτομα προσελκύουν έντονα το ζεύγος ηλεκτρονίων προς αυτά. Γιατί; Επειδή τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια εμφανίζουν ένα πολύ υψηλό αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο, Zef. Όσο μεγαλύτερη είναι η Zef, τόσο μικρότερη είναι η απόσταση του συνδέσμου X-X.

Καθώς κατεβαίνει μέσα από την ομάδα, ο Zef καθίσταται ασθενέστερος και η σταθερότητα αυτών των μορίων αυξάνεται. Έτσι, η φθίνουσα σειρά της αντιδραστικότητας είναι: F₂> Cl₂> Br₂> Ι₂. Ωστόσο, είναι ασύνηθες να συγκριθεί η αστατίνη με φθόριο, αφού τα άγνωστα ισότοπα είναι αρκετά σταθερά λόγω της ραδιενέργειας.

Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις

Από την άλλη πλευρά, τα μόρια τους στερούνται διπολικής ροής, είναι απολιθωμένα. Το γεγονός αυτό είναι υπεύθυνο για τις αδύναμες διαμοριακές αλληλεπιδράσεις του, των οποίων η μόνη λανθάνουσα δύναμη είναι η διασπορά ή το Λονδίνο, η οποία είναι ανάλογη της ατομικής μάζας και της μοριακής περιοχής.

Με αυτό τον τρόπο, το μικρό μόριο του F₂ δεν έχει αρκετή μάζα ή ηλεκτρόνια για να σχηματίσει ένα στερεό. Αντίθετα από εμένα₂, το μόριο ιωδίου, το οποίο όμως παραμένει ένα στερεό που εκλύει μωβ ατμούς.

Το βρώμιο αντιπροσωπεύει ένα ενδιάμεσο παράδειγμα μεταξύ των δύο άκρων: μόρια Br₂ αλληλεπιδρούν αρκετά για να παρουσιαστούν σε υγρή κατάσταση.

Το astatus πιθανώς, λόγω του αυξανόμενου μεταλλικού χαρακτήρα του, δεν παρουσιάζεται ως At₂ αλλά ως άτομα που σχηματίζουν μεταλλικούς δεσμούς.

Όσον αφορά τα χρώματα (κίτρινο-κίτρινο-πράσινο-κόκκινο-μοβ-μαύρο), η πιο κατάλληλη εξήγηση βασίζεται στη θεωρία μοριακών τροχιακών (TOM). Η απόσταση ενέργειας μεταξύ της τελευταίας μοριακών τροχιακών συμπληρώθηκε, και η επόμενη υψηλότερη ενέργεια (antibonding), ξεπερνιέται με απορρόφηση ενός φωτονίου με μήκη των ολοένα και πιο μεγάλο κύμα.

Haluros

Τα αλογόνα αντιδρούν για να σχηματίσουν αλογονίδια, ανόργανα ή οργανικά. Το καλύτερο γνωστά είναι τα αλογονίδια υδρογόνου: υδροφθόριο (HF), υδροχλώριο (HCl), υδροβρώμιο (HBr) και ιωδιούχου υδρογόνου (ΗΙ).

Όλα διαλύονται στο νερό παράγουν όξινα διαλύματα. τόσο οξύ, ότι το HF μπορεί να υποβαθμίσει οποιοδήποτε γυάλινο δοχείο. Επιπλέον, θεωρούνται υλικά έναρξης για τη σύνθεση εξαιρετικά ισχυρών οξέων.

Υπάρχουν επίσης τα λεγόμενα μεταλλικά αλογονίδια, τα οποία έχουν χημικούς τύπους που εξαρτώνται από το σθένος του μετάλλου. Για παράδειγμα, τα αλογονίδια των αλκαλικών μετάλλων έχουν τον τύπο ΜΧ και περιλαμβάνουν: NaCl, χλωριούχο νάτριο, KBr, βρωμιούχο κάλιο. CsF, φθοριούχο καίσιο; και LiI, ιωδιούχο λίθιο.

Τα αλογονίδια των αλκαλικών γαιών, μεταβατικά μέταλλα ή μέταλλα του μπλοκ ρ, έχουν τον τύπο ΜΧ_n, όπου n είναι το θετικό φορτίο του μετάλλου. Έτσι, μερικά παραδείγματα είναι: FeCl₃, τριχλωριούχο σίδηρο. MgBr₂, βρωμιούχο μαγνήσιο. AlF₃, τριφθοριούχο αργίλιο. και CuI₂, ιωδιούχο χαλκό.

Ωστόσο, τα αλογόνα μπορούν επίσης να σχηματίσουν δεσμούς με άτομα άνθρακα. ως εκ τούτου, μπορούν να παρεμβαίνουν στον περίπλοκο κόσμο της οργανικής χημείας και της βιοχημείας. Αυτές οι ενώσεις ονομάζονται οργανικά αλογονίδια και έχουν τον γενικό χημικό τύπο RX, όπου το Χ είναι οποιοδήποτε από τα αλογόνα.

Χρησιμοποιεί

Χλώριο

Στη βιομηχανία

-Το βρώμιο και το χλώριο χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας για την λεύκανση και τη θεραπεία του μαλλιού, αποτρέποντας έτσι τη συρρίκνωση όταν είναι υγρό.

-Χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό για το ditritus και για τον καθαρισμό του πόσιμου νερού και των πισίνων. Επιπλέον, ενώσεις που παράγονται από χλώριο χρησιμοποιούνται σε πλυντήρια και στη βιομηχανία χαρτιού.

-Βρείτε τη χρήση στην κατασκευή ειδικών μπαταριών και χλωριωμένων υδρογονανθράκων. Χρησιμοποιείται επίσης στην επεξεργασία κρέατος, λαχανικών, ψαριών και φρούτων. Επίσης, το χλώριο λειτουργεί ως βακτηριοκτόνος παράγοντας.

-Χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό και την απολέπιση του δέρματος, καθώς και για την λεύκανση της κυτταρίνης. Παλαιότερα χρησιμοποιήθηκε τριχλωριούχο άζωτο ως λευκαντικό και κοντίσιονερ αλευριού.

-Το αέριο φωσφαινίου (COCI₂) χρησιμοποιείται σε πολλές διαδικασίες βιομηχανικής σύνθεσης, καθώς και στην κατασκευή στρατιωτικών αερίων. Η φωσφίνη είναι πολύ τοξική και είναι υπεύθυνη για πολλούς θανάτους κατά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, όπου χρησιμοποιήθηκε το αέριο.

-Αυτό το αέριο βρίσκεται επίσης στα εντομοκτόνα και τα υποκαπνιστικά.

-Το NaCl είναι ένα άφθονο άλας που χρησιμοποιείται για την εποπτεία των τροφίμων και για τη διατήρηση των ζώων και των κρεάτων πουλερικών. Επιπλέον, χρησιμοποιείται σε υγρά επανυδάτωσης σώματος, τόσο στοματικά όσο και ενδοφλεβίως.

Στην ιατρική

-Τα άτομα αλογόνου που συνδέονται με τα φάρμακα τα καθιστούν πιο λιπόφιλα. Αυτό επιτρέπει στα φάρμακα να διασχίζουν ευκολότερα τις κυτταρικές μεμβράνες που διαλύονται στα λιπίδια που το σχηματίζουν.

-Το χλώριο διαχέεται σε νευρώνες του κεντρικού νευρικού συστήματος μέσω καναλιών ιόντων που συνδέονται με τους υποδοχείς νευροδιαβιβαστή GABA, παράγοντας έτσι ένα κατασταλτική επίδραση. Αυτός είναι ο μηχανισμός δράσης πολλών αγχολυτικών.

-Το HCl είναι παρόν στο στομάχι, όπου παρεμβαίνει δημιουργώντας ένα μειωτικό περιβάλλον που ευνοεί την επεξεργασία των τροφίμων. Επιπλέον, το ΗΟΙ ενεργοποιεί την πεψίνη, ένα ένζυμο που ξεκινά την υδρόλυση πρωτεϊνών, πριν από την εντερική απορρόφηση του πρωτεϊνικού υλικού..

Άλλοι

-Το Υδροχλωρικό οξύ (HCl) χρησιμοποιείται στον καθαρισμό των λουτρών, στα εργαστήρια διδασκαλίας και έρευνας και σε πολλές βιομηχανίες.

-PVC (χλωριούχο πολυβινύλιο) είναι ένα πολυμερές του χλωριούχου βινυλίου χρησιμοποιείται σε ρούχα, πλακάκια δαπέδου, ηλεκτρικά καλώδια, εύκαμπτοι σωλήνες, σωλήνες, φουσκωτές κατασκευές και κεραμίδια. Επιπλέον, το χλώριο χρησιμοποιείται ως ενδιάμεσος στην κατασκευή άλλων πλαστικών υλικών.

-Το χλώριο χρησιμοποιείται στην εκχύλιση του βρωμίου.

-Το μεθυλοχλωρίδιο χρησιμεύει ως αναισθητικό. Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή ορισμένων πολυμερών σιλικόνης και στην εκχύλιση λιπών, ελαίων και ρητινών.

-Χλωροφόρμιο (CΗCl₃) είναι ένας διαλύτης που χρησιμοποιείται σε πολλά εργαστήρια, ειδικά στα εργαστήρια οργανικής χημείας και βιοχημείας, από τη διδασκαλία έως την έρευνα.

-Τέλος σε σχέση με το χλώριο, τριχλωροαιθυλένιο χρησιμοποιείται στην απολίπανση μεταλλικών εξαρτημάτων.

Βρώμιο

-Το βρώμιο χρησιμοποιείται στη διαδικασία εξόρυξης χρυσού και στη διάνοιξη κοιλοτήτων πετρελαίου και φυσικού αερίου. Χρησιμοποιείται ως επιβραδυντής καύσης στις βιομηχανίες πλαστικών και αερίου. Το βρώμιο απομονώνει πυρκαγιά οξυγόνου προκαλώντας το κλείσιμο.

-Είναι ενδιάμεσος στην κατασκευή υδραυλικών υγρών, ψυκτικών μέσων και αφυγραντικών και παρασκευασμάτων για τη χύτευση μαλλιών. Το βρωμιούχο κάλιο χρησιμοποιείται στην κατασκευή πλακών και φωτογραφικών χαρτών.

-Το βρωμιούχο κάλιο χρησιμοποιείται επίσης ως αντισπασμωδικό, αλλά λόγω της πιθανότητας ότι το άλας μπορεί να προκαλέσει νευρολογική δυσλειτουργία, η χρήση του έχει μειωθεί. Επιπροσθέτως, μια άλλη από τις κοινές χρήσεις της είναι ως ένα δισκίο για μετρήσεις στερεών δειγμάτων υπέρυθρης φασματοσκοπίας.

-Οι ενώσεις βρωμίου υπάρχουν σε φάρμακα που χρησιμοποιούνται στη θεραπεία της πνευμονίας. Επίσης, ενώσεις βρωμίου ενσωματώνονται σε φάρμακα που χρησιμοποιούνται σε δοκιμές που εκτελούνται στη θεραπεία της νόσου του Alzheimer.

-Το βρώμιο χρησιμοποιείται για τη μείωση της μόλυνσης από τον υδράργυρο στις μονάδες ηλεκτροπαραγωγής που χρησιμοποιούν άνθρακα ως καύσιμο. Χρησιμοποιείται επίσης στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας για τη δημιουργία διαφορετικών βαφών χρώματος.

-Το μεθυλοβρωμίδιο χρησιμοποιήθηκε ως παρασιτοκτόνο για τον ψεκασμό του εδάφους και του σπιτιού, αλλά η επιβλαβής επίδρασή του στο όζον έχει περιορίσει τη χρήση του.

-Οι λαμπτήρες αλογόνου είναι πυρακτωμένοι και η προσθήκη μικρών ποσοτήτων βρωμίου και ιωδίου επιτρέπει τη μείωση του μεγέθους των λαμπτήρων.

Ιώδιο

-Το ιώδιο παρεμβαίνει στη λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα, μια ορμόνη που ρυθμίζει τον μεταβολισμό του σώματος. Ο θυρεοειδής αδένας εκκρίνει τις ορμόνες Τ3 και Τ4, οι οποίες ασκούν τη δράση τους στα όργανα-στόχους τους. Για παράδειγμα, η ορμονική δράση στον καρδιακό μυ προκαλεί αύξηση της αρτηριακής πίεσης και του καρδιακού ρυθμού.

-Ομοίως, το ιώδιο χρησιμοποιείται για την αναγνώριση της παρουσίας αμύλου. Το ιωδιούχο άργυρο είναι ένα αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται στην αποκάλυψη φωτογραφιών.

Φθόριο

-Ορισμένες ενώσεις φθορίου προστίθενται στις οδοντόκρεμες προκειμένου να αποφευχθεί η εμφάνιση τερηδόνας. Παράγωγα φθορίου υπάρχουν σε πολλά αναισθητικά. Στη φαρμακοβιομηχανία ενσωματώνουν φθοριούχο φάρμακο σε φάρμακα για να μελετήσουν πιθανές βελτιώσεις στις επιδράσεις τους στον οργανισμό.

-Το υδροφθορικό οξύ χρησιμοποιείται για την καύση γυαλιού. Επίσης, στην παραγωγή halons (αέρια πυρόσβεσης, όπως φρέον). Μία ένωση φθορίου χρησιμοποιείται στην ηλεκτρόλυση αλουμινίου για να επιτευχθεί ο καθαρισμός της.

-Οι αντι-αντανακλαστικές επικαλύψεις περιέχουν μια ένωση φθορίου. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή οθονών πλάσματος, επίπεδων οθονών και μικροηλεκτρομηχανικών συστημάτων. Το φθόριο υπάρχει επίσης στον πηλό που χρησιμοποιείται σε ορισμένα κεραμικά.

Astatus

Θεωρείται ότι η αστατίνη μπορεί να συμβάλει στο ιώδιο στη ρύθμιση της λειτουργίας του θυρεοειδούς αδένα. Επίσης, το ραδιενεργό ισότοπό του (²¹⁰At) έχει χρησιμοποιηθεί σε μελέτες καρκίνου σε ποντίκια.

Αναφορές

1. Εγκυκλοπαίδεια Υγείας και Ασφάλειας στην Εργασία. Αλογόνα και οι ενώσεις τους. [PDF] Από:
2. employment.gob.es
3. Χημεία LibreTexts. Ομάδα 17: Γενικές ιδιότητες των αλογόνων. Από: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Αλογόνο Λαμβάνεται από: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Μάιος 2015). Ατομικές και Φυσικές Ιδιότητες των Ομάδων 7 Στοιχεία (Τα Αλογόνοι). Από: chemguide.co.uk
6. Whitten, Κ. W., Davis, R.E., Peck, Μ.Ι. and Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8th ed. Εκπαιδευτική εκπαίδευση.
7. Στοιχεία Αλογόνου Από: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (24 Απριλίου 2017). Χαρακτηριστικά αλογόνου. Sciencing. Ανακτήθηκε από: sciencing.com