هالوژن ها شش عنصر غیرفلزی و بسیار واکنش پذیر تحت گروه VIIa (ستون 17) هستند. . آنها عوامل اکسید کننده بسیار قوی هستند، به این معنی که الکترون ها را از مواد دیگر می گیرند. آنها همچنین بسیار واکنش پذیر هستند و معمولا نمک هایی را با گروه 1a، یعنی فلزات قلیایی تشکیل می دهند. نام هالوژن در لغت به معنای تولید نمک است. هالوژن ها به شکل عنصری در طبیعت وجود ندارند زیرا بسیار واکنش پذیر هستند.

بسیاری از ترکیبات هالوژن ها نیز بسیار واکنش پذیر هستند و دارای خواص اکسید کننده هستند و آنها را به عنوان ضدعفونی کننده ایده آل می کند. به عنوان مثال، بسیاری از محصولات سفید کننده لباسشویی دارای ترکیبات بر پایه هالوژن مانند هیپوکلریت سدیم هستند. ترکیبات هالوژن دارای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله بهداشت آب، تولید کاغذ، سنتز پلیمرهای پلاستیکی و پالایش نفت هستند.

خواص کلی هالوژن ها چیست؟

درست مثل گروه های دیگر در جدول تناوبی عناصر، شش عنصر در ستون 17 خواص شیمیایی و فیزیکی مشابهی دارند. این عمدتا به دلیل ساختار اتمی و پیکربندی الکترونی آنها است.

هالوژن ها دارای هفت الکترون ظرفیتی در بیرونی ترین سطح انرژی خود هستند که می توان آن را با ns نشان داد²np⁵. علاوه بر این، همه آنها یک “s’ (شکل کروی) و یک ‘پ’ (دمبل شکل) مداری در بیرونی ترین پوسته. همه هالوژن ها به دلیل بار بالای هسته ای موثر عناصر، به شدت الکترونگاتیو هستند.

الکترونگاتیوی توانایی یا تمایل یک اتم برای جذب الکترون در پیوندهای کووالانسی مشترک یا در پیوندهای یونی را اندازه گیری می کند. بنابراین، الکترونگاتیوی بالاتر به معنای واکنش پذیری قوی تر است. به عنوان عناصر، هالوژن ها به صورت مولکول های دو اتمی (مولکول هایی که از دو اتم تشکیل شده اند) وجود دارند. با این حال، با افزایش شعاع اتمی، پایداری پیوندهای دو اتمی کاهش می یابد.

فلوئور واکنش پذیرترین عنصر از همه هالوژن ها است. در واقع، می توان استدلال کرد که این عنصر واکنشی ترین عنصر طبیعی است که ما از آن می شناسیم. حتی می تواند با موادی که بی اثر در نظر گرفته می شوند مانند شیشه واکنش نشان دهد. با وجود مقدار کمی آب، فلوئور می تواند با ظرف شیشه ای خود واکنش داده و تترا فلوراید سیلیکون یا SiF را تشکیل دهد.₄.

از واکنش هالوژن ها با عناصر و ترکیبات دیگر می توان مواد شیمیایی مختلفی ایجاد کرد. محصولات آنها را می توان به روش های زیر دسته بندی کرد:

• هالیدهای هیدروژن: تمام ترکیبات با واکنش بین هیدروژن و هالوژن تشکیل می شوند. نمونه هایی از این موارد عبارتند از هیدروژن فلوراید، هیدروژن کلرید و هیدروژن بروماید. اینها در اصل نمک هستند، اما وقتی در آب حل می شوند، به اسید تبدیل می شوند، یعنی اسید هیدروفلوئوریک، اسید کلریدریک و اسید هیدروبرومیک.

• هالیدهای فلزی: اینها ترکیباتی هستند که با بسیاری از انواع فلزات، از جمله فلزات قلیایی و فلزات رادیواکتیو مانند اورانیوم (هگزافلوورید اورانیوم) تشکیل شده اند. پیوندها می توانند بسیار یونی باشند، مانند پیوندهایی که با فلزات قلیایی تشکیل شده اند. به عنوان مثال کلرید سدیم. هالوژن ها همچنین می توانند ترکیبات کووالانسی پلیمری را با فلزاتی مانند کلرید پالادیوم تشکیل دهند. به طور کلی، هالوژن ها می توانند مستقیماً با فلزات واکنش دهند، اما می توانند از طریق ترکیبات اسیدی خود نیز واکنش نشان دهند.

• ترکیبات اینترهالوژن: هالوژن ها همچنین می توانند با هالوژن های دیگر واکنش داده و ترکیباتی را تشکیل دهند. برخی از نمونه ها عبارتند از: برم فلوراید (BrF)، مونوکلرید ید (ICl) و کلر منوفلووراید (ClF).

• هالیدهای آلی: بسیاری از این ترکیبات مانند پلیمرهای پلاستیکی مصنوعی هستند، اما تعداد کمی نیز به طور طبیعی وجود دارند. برخی نیز نقش اساسی در عملکردهای بیولوژیکی دارند. به عنوان مثال، در انسان، یون های کلرید برای عملکرد مغز ضروری هستند. به طور مشابه، ید در مقادیر بسیار کم برای سنتز هورمون های تیروئید مورد نیاز است.

• ترکیبات پلی هالوژنه: اینها ترکیبات مصنوعی با ترکیبات هالوژن متعدد هستند. آنها به صورت صنعتی به عنوان مواد زائد تشکیل می شوند که برای انسان و سایر حیوانات بسیار سمی هستند. با این حال، برخی کاربردهای عملی بالقوه دارند.

برای مقایسه روندهای انرژی یونیزاسیون، میل ترکیبی الکترون، شعاع اتمی و ویژگی های فلزی/غیرفلزی عناصر، به این الگو در جدول تناوبی مراجعه کنید:

همانطور که می بینید، تمایل الکترون ها و انرژی یونیزاسیون هالوژن ها با حرکت به سمت پایین ستون کاهش می یابد، که در سمت راست جدول با رنگ آبی کم رنگ مشخص شده است:

در دمای اتاق، هالوژن ها در حالت ماده متفاوت هستند. برای مثال فلوئور یک گاز، برم مایع و ید یک جامد کریستالی است. استاتین هرگز در مقیاس ماکروسکوپی مونتاژ نشده است، اما احتمالا نیمه فلزی یا فلزی است. در همین حال، تنسین یک عنصر مصنوعی بسیار گذرا با تنها چند میلی ثانیه نیمه عمر است.

همه هالوژن ها به دلیل ساختار الکترونی خود بسیار واکنش پذیر هستند. آنها همچنین خورنده و سمی هستند و آنها را ضدعفونی کننده های ایده آل می کند … اما همچنین سلاح های شیمیایی بالقوه.

در شکل عنصری، هالوژن ها باید در ظروف بی اثر مانند فلاسک های شیشه ای مهر و موم شده نگهداری شوند. روکش نیز باید شیشه ای باشد. درپوش های چوب پنبه ای یا لاستیکی معمولی کار نمی کنند زیرا هالوژن ها می توانند سلولز چوب پنبه و پلیمرهای لاستیک را خورده کنند.

همانطور که از ستون گروه پایین می روید، نقطه جوش عناصر افزایش می یابد

اولین انرژی یونیزاسیون به مقدار انرژی مورد نیاز برای حذف الکترون های آزاد یک مول از اتم های گاز خنثی اشاره دارد تا یک یون گازی دیگر از نوحه با بار ذره ای مثبت تولید شود.⁺).

با افزایش اندازه اتمی و وزن عنصر، پیوند دو اتمی بین اتم ها در یک مولکول هالوژن کاهش می یابد. این بدان معناست که شکستن پیوندها آسان تر و یونیزه شدن تک اتم ها نیز آسان تر می شود.

گروه VIIa (17) دارای پنج عنصر طبیعی و یک عنصر مصنوعی است. در حالی که هالوژن ها دارای خواص شیمیایی و فیزیکی مشابهی هستند، عضو مصنوعی گروه، تنسین، دارای خواصی است که با هالوژن ها متفاوت است. به عنوان مثال، در دمای اتاق جامد و نیمه فلزی است.

در اینجا اطلاعات کلیدی در مورد عناصر موجود در گروه هالوژن آورده شده است:

فلوئور سبک ترین عنصر در بین هالوژن ها با عدد اتمی 9 و وزن اتمی 18.998403163 است. همچنین واکنش پذیرترین عنصر در گروه و کل جدول تناوبی است. این یک مولکول دو اتمی به شکل عنصری است.

مانند فلوئور، کلر نیز به عنوان یک مولکول دو اتمی به شکل عنصری وجود دارد. عدد اتمی آن 17 و وزن اتمی آن 35.453 است. این بیستمین عنصر فراوان روی زمین است و چندین کاربرد عملی دارد، اما کاربرد اصلی آن به عنوان یک ضد عفونی کننده است. این یک گاز زرد مایل به سبز در دمای اتاق است.

عدد اتمی برم 35 و وزن اتمی آن 79.904 است. این یک مایع تیره و قهوه ای در دمای اتاق است. هنگامی که بالاتر از نقطه جوش حرارت داده می شود تا به گاز تبدیل شود، مولکول های آن دو اتمی می شوند. در سنتز بسیاری از ترکیبات آلی استفاده می شود.

در دمای اتاق، ید کریستال های بنفش تیره را تشکیل می دهد. همچنین به شکل گازی دو اتمی است. دارای عدد اتمی 53 و وزن اتمی آن 126.90447 است. نقش بیولوژیکی مهمی به عنوان بخشی از یک هورمون دارد. تنتور ید به عنوان ضد عفونی کننده برای زخم ها و روش های جراحی استفاده می شود.

استاتین یک عنصر رادیواکتیو است که به طور طبیعی به عنوان یک محصول عنصری گذرا از فروپاشی هسته ای عناصر سنگین تر رخ می دهد. دارای عدد اتمی 85 و وزن اتمی آن 210 است. پایدارترین ایزوتوپ آن تنها 8.1 ساعت نیمه عمر دارد. خواص فیزیکی آن، مانند حالت ماده آن در دمای اتاق، فقط می تواند درون یابی شود زیرا نمونه ها میکروسکوپی و ناپایدار هستند. هر نمونه ماکروسکوپی بلافاصله توسط گرمای رادیواکتیو خود تبخیر می شود. برخی از مطالعات نشان می دهد که ممکن است در درمان سرطان مفید باشد.

نسین سنگین ترین عنصر در گروه و دومین عنصر سنگین در جدول تناوبی است. عدد اتمی آن 117 و وزن اتمی آن 294 است. این عنصر به طور طبیعی وجود ندارد و فقط می تواند در شتاب دهنده های ذرات سنتز شود – اما به صورت لحظه ای و فقط در مقادیر کم و میکروسکوپی دوام می آورد. پایدارترین ایزوتوپ آن دارای نیمه عمر 80 میلی ثانیه است. بنابراین، مانند استاتین، خواص فیزیکی آن فقط می تواند درون یابی شود.