Halojeni katika jedwali la muda ziko upande wa kushoto wa gesi bora. Vipengele hivi vitano vya sumu visivyo vya metali viko katika kundi la 7 la jedwali la upimaji. Hizi ni pamoja na fluorine, klorini, bromini, iodini na astatine. Ingawa astatine ina mionzi na ina isotopu za muda mfupi tu, inafanya kazi kama iodini na mara nyingi huainishwa kama halojeni. Kwa sababu vipengele vya halojeni vina elektroni saba za valence, zinahitaji elektroni moja tu ya ziada ili kuunda pweza kamili. Tabia hii inazifanya kuwa tendaji zaidi kuliko vikundi vingine vya mashirika yasiyo ya metali.
Sifa za jumla
Halojeni huunda molekuli za diatomiki (za aina X2, ambapo X inaashiria atomi ya halojeni) - fomu thabiti ya kuwepo kwa halojeni kwa namna ya vipengele huru. Vifungo vya molekuli hizi za diatomiki sio polar, covalent na moja. Sifa za kemikali za halojeni huwawezesha kuchanganya kwa urahisi na vipengele vingi, kwa hivyo hazitokea kamwe bila kuunganishwa katika asili. Fluorine ndio halojeni inayofanya kazi zaidi na astatine kwa uchache zaidi.
Halojeni zote huunda chumvi za kundi I zenye chumvi zinazofananamali. Katika misombo hii, halojeni zipo kama anioni za halide zenye chaji ya -1 (kwa mfano, Cl-, Br-). Mwisho -id inaonyesha kuwepo kwa anions halide; k.m. Cl- inaitwa "kloridi".
Aidha, sifa za kemikali za halojeni huziruhusu kufanya kazi kama vioksidishaji - kuoksidisha metali. Athari nyingi za kemikali zinazohusisha halojeni ni athari za redox katika mmumunyo wa maji. Halojeni huunda vifungo moja na kaboni au nitrojeni katika misombo ya kikaboni ambapo hali yao ya oxidation (CO) ni -1. Wakati atomu ya halojeni inapobadilishwa na atomi ya hidrojeni iliyounganishwa kwa ushirikiano katika kiwanja cha kikaboni, kiambishi awali halo- kinaweza kutumika kwa maana ya jumla, au viambishi awali fluoro-, kloro-, bromini-, iodini- kwa halojeni maalum. Vipengee vya halojeni vinaweza kuunganishwa ili kuunda molekuli za diatomiki zenye bondi moja za polar covalent.
Chlorine (Cl2) ilikuwa halojeni ya kwanza iliyogunduliwa mwaka 1774, ikifuatiwa na iodini (I2), bromini (Br) 2), florini (F2) na astatine (At, iligunduliwa mwisho, mwaka wa 1940). Jina "halojeni" linatokana na mizizi ya Kigiriki hal- ("chumvi") na -gen ("kuunda"). Kwa pamoja, maneno haya yanamaanisha "kutengeneza chumvi", na kusisitiza ukweli kwamba halojeni huguswa na metali kuunda chumvi. Halite ni jina la chumvi ya mwamba, madini asilia inayojumuisha kloridi ya sodiamu (NaCl). Na hatimaye, halojeni hutumiwa katika maisha ya kila siku - fluoride hupatikana katika dawa ya meno, klorini hupunguza maji ya kunywa, na iodini inakuza uzalishaji wa homoni.tezi.
Vipengele vya kemikali
Fluorine ni elementi yenye nambari ya atomiki 9, inayoonyeshwa kwa ishara F. Fluorini ya Elemental iligunduliwa kwa mara ya kwanza mwaka wa 1886 kwa kuitenga kutoka kwa asidi hidrofloriki. Katika hali yake huru, florini inapatikana kama molekuli ya diatomiki (F2) na ndiyo halojeni iliyo tele zaidi katika ukoko wa dunia. Fluorini ndicho kipengele cha elektronegative zaidi kwenye jedwali la upimaji. Kwa joto la kawaida, ni gesi ya rangi ya njano. Fluorine pia ina radius ndogo ya atomiki. CO yake ni -1, isipokuwa kwa hali ya diatomiki ya msingi, ambayo hali yake ya oxidation ni sifuri. Fluorini ni tendaji sana na inaingiliana moja kwa moja na vipengele vyote isipokuwa heliamu (He), neon (Ne), na argon (Ar). Katika myeyusho wa H2O, asidi hidrofloriki (HF) ni asidi dhaifu. Ingawa florini ina nguvu ya kielektroniki, uwezo wake wa kielektroniki hauamui asidi; HF ni asidi dhaifu kutokana na ukweli kwamba ioni ya fluorine ni ya msingi (pH> 7). Kwa kuongeza, fluorine hutoa vioksidishaji vya nguvu sana. Kwa mfano, florini inaweza kuguswa na xenon ya gesi ajizi kuunda wakala wa vioksidishaji vikali xenon difluoride (XeF2). Fluorine ina matumizi mengi.
Klorini ni elementi yenye nambari ya atomiki 17 na alama ya kemikali Cl. Iligunduliwa mnamo 1774 kwa kuitenga kutoka kwa asidi hidrokloric. Katika hali yake ya kimsingi, huunda molekuli ya diatomiki Cl2. Klorini ina CO kadhaa: -1, +1, 3, 5 na7. Kwa joto la kawaida, ni gesi ya kijani yenye mwanga. Kwa kuwa dhamana inayoundwa kati ya atomi mbili za klorini ni dhaifu, molekuli Cl2 ina uwezo wa juu sana wa kuingia kwenye misombo. Klorini humenyuka pamoja na metali kutengeneza chumvi iitwayo kloridi. Ioni za klorini ni ioni za kawaida zinazopatikana katika maji ya bahari. Klorini pia ina isotopu mbili: 35Cl na 37Cl. Kloridi ya sodiamu ndiyo inayojulikana zaidi kati ya kloridi zote.
Bromini ni kipengele cha kemikali chenye nambari ya atomiki 35 na alama Br. Iligunduliwa kwa mara ya kwanza mnamo 1826. Katika umbo lake la msingi, bromini ni molekuli ya diatomic Br2. Kwa joto la kawaida, ni kioevu nyekundu-kahawia. CO yake ni -1, +1, 3, 4 na 5. Bromini ni kazi zaidi kuliko iodini, lakini chini ya kazi kuliko klorini. Kwa kuongeza, bromini ina isotopu mbili: 79Br na 81Br. Bromini hutokea kama chumvi ya bromidi iliyoyeyushwa katika maji ya bahari. Katika miaka ya hivi karibuni, uzalishaji wa bromidi duniani umeongezeka kwa kiasi kikubwa kutokana na upatikanaji wake na maisha marefu. Kama halojeni nyingine, bromini ni wakala wa vioksidishaji na ni sumu kali.
Iodini ni kipengele cha kemikali chenye nambari ya atomiki 53 na ishara I. Iodini ina hali za oksidi: -1, +1, +5 na +7. Ipo kama molekuli ya diatomiki, I2. Kwa joto la kawaida ni imara ya zambarau. Iodini ina isotopu moja thabiti, 127I. Iligunduliwa kwanza mnamo 1811pamoja na mwani na asidi ya sulfuriki. Hivi sasa, ioni za iodini zinaweza kutengwa katika maji ya bahari. Ingawa iodini haina mumunyifu sana katika maji, umumunyifu wake unaweza kuongezeka kwa kutumia iodidi tofauti. Iodini ina jukumu muhimu katika mwili, inashiriki katika utengenezaji wa homoni za tezi.
Astatine ni kipengele cha mionzi chenye nambari ya atomiki 85 na ishara At. Majimbo yake ya oxidation iwezekanavyo ni -1, +1, 3, 5, na 7. Halojeni pekee ambayo si molekuli ya diatomic. Katika hali ya kawaida, ni metali nyeusi imara. Astatine ni kipengele adimu sana, kwa hivyo ni kidogo sana kinachojulikana kuihusu. Kwa kuongeza, astatine ina nusu ya maisha mafupi sana, si zaidi ya saa chache. Ilipokea mnamo 1940 kama matokeo ya usanisi. Inaaminika kuwa astatine ni sawa na iodini. Huangazia sifa za metali.
Jedwali hapa chini linaonyesha muundo wa atomi za halojeni, muundo wa tabaka la nje la elektroni.
| Halojeni | Mipangilio ya elektroni |
| Fluorine | sekunde 12 sekunde 22 2p5 |
| Klorini | s2 3p5 |
| Bromine | 3d10 4s2 4p5 |
| Iodini | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatine | 4f14 5d106s2 6p5 |
Muundo sawa wa safu ya nje ya elektroni huamua kuwa sifa za kimwili na kemikali za halojeni zinafanana. Hata hivyo, wakati wa kulinganisha vipengele hivi, tofauti pia huzingatiwa.
Sifa za mara kwa mara katika kikundi cha halojeni
Tabia za kimaumbile za dutu sahili halojeni hubadilika huku idadi ya vipengele inavyoongezeka. Kwa ufahamu bora na uwazi zaidi, tunakupa majedwali kadhaa.
Viwango vya kuyeyuka na kuchemka vya kikundi huongezeka kadiri saizi ya molekuli inavyoongezeka (F <Cl
Jedwali 1. Halojeni. Sifa za kimaumbile: kuyeyuka na kuchemka
| Halojeni | Myeyuko T (˚C) | Kiwango cha mchemko (˚C) |
| Fluorine | -220 | -188 |
| Klorini | -101 | -35 |
| Bromine | -7.2 | 58.8 |
| Iodini | 114 | 184 |
| Astatine | 302 | 337 |
Radi ya atomiki huongezeka
Ukubwa wa kiini huongezeka (F < Cl < Br < I < At), idadi ya protoni na neutroni inavyoongezeka. Kwa kuongeza, viwango vya nishati zaidi na zaidi huongezwa kwa kila kipindi. Hii husababisha obiti kubwa zaidi, na kwa hivyo kuongezeka kwa radius ya atomi.
Jedwali 2. Halojeni. Sifa za kimaumbile: radii ya atomiki
| Halojeni | Radi ya Covalent (pm) | Ionic (X-) radius (pm) |
| Fluorine | 71 | 133 |
| Klorini | 99 | 181 |
| Bromine | 114 | 196 |
| Iodini | 133 | 220 |
| Astatine | 150 |
Nishati ya ionization inapungua
Ikiwa elektroni za valence za nje haziko karibu na kiini, basi haitachukua nishati nyingi kuziondoa kutoka humo. Kwa hivyo, nishati inayohitajika kusukuma elektroni ya nje sio juu sana chini ya kikundi cha kipengele, kwani kuna viwango vya nishati zaidi. Kwa kuongeza, nishati ya juu ya ionization husababisha kipengele kuonyesha sifa zisizo za metali. Onyesho la iodini na astatini huonyesha sifa za metali kwa sababu nishati ya uionishaji imepunguzwa (Katika < I < Br < Cl < F).
Jedwali 3. Halojeni. Sifa za kimwili: nishati ya ionization
| Halojeni | Nishati ya ionization (kJ/mol) |
| florini | 1681 |
| klorini | 1251 |
| bromini | 1140 |
| iodini | 1008 |
| astatine | 890±40 |
Upeo wa kielektroniki unapungua
Idadi ya elektroni za valence katika atomi huongezeka kwa viwango vya nishati kuongezeka kwa viwango vya chini zaidi. elektroni ni hatua kwa hatua mbali zaidi na kiini; Kwa hivyo, kiini na elektroni hazivutii kila mmoja. Kuongezeka kwa kinga kunazingatiwa. Kwa hivyo, Umeme hupungua kadri muda unavyoongezeka (Kwa < I < Br < Cl < F).
Jedwali 4. Halojeni. Sifa za kimaumbile: uwezo wa kielektroniki
| Halojeni | Electronegativity |
| florini | 4.0 |
| klorini | 3.0 |
| bromini | 2.8 |
| iodini | 2.5 |
| astatine | 2.2 |
Uhusiano wa elektroni wapungua
Kadiri ukubwa wa atomi unavyoongezeka kulingana na muda, mshikamano wa elektroni huelekea kupungua (B < I < Br < F < Cl). Isipokuwa ni florini, ambayo mshikamano wake ni chini ya ule wa klorini. Hii inaweza kuelezewa na saizi ndogo ya florini ikilinganishwa na klorini.
Jedwali 5. Mshikamano wa elektroni wa halojeni
| Halojeni | Mshikamano wa elektroni (kJ/mol) |
| florini | -328.0 |
| klorini | -349.0 |
| bromini | -324.6 |
| iodini | -295.2 |
| astatine | -270.1 |
Utendaji wa vipengele hupungua
Utendaji tena wa halojeni hupungua kadri muda unavyoongezeka (Kwa <I
Kemia isokaboni. Haidrojeni + halojeni
Halidi huundwa wakati halojeni inapoguswa na kipengele kingine, kisicho na uwezo wa kielektroniki kuunda mchanganyiko wa mfumo wa jozi. Hidrojeni humenyuka pamoja na halojeni kuunda HX halidi:
- floridi hidrojeni HF;
- kloridi hidrojeni HCl;
- bromidi hidrojeni HBr;
- hydroiodine HI.
Halidi za hidrojeni huyeyuka kwa urahisi ndani ya maji na kutengeneza asidi hidrohaliki (hidrofloriki, hidrokloriki, haidrobromic, haidroiodiki). Sifa za asidi hizi zimetolewa hapa chini.
Asidi huundwa na mmenyuko ufuatao: HX (aq) + H2O (l) → Х- (aq) + H 3O+ (aq).
Halidi zote za hidrojeni huunda asidi kali isipokuwa HF.
Asidi ya asidi hidrohali huongezeka: HF <HCl <HBr <HI.
Asidi haidrofloriki inaweza kuchonga glasi na baadhi ya floridi isokaboni kwa muda mrefu.
Inaweza kuonekana kupingana na ukweli kwamba HF ndiyo asidi hidrohali dhaifu zaidi, kwani florini ndiyo inayo kiwango cha juu zaidiuwezo wa kielektroniki. Hata hivyo, dhamana ya H-F ni nguvu sana, na kusababisha asidi dhaifu sana. Dhamana yenye nguvu imedhamiriwa na urefu mfupi wa dhamana na nishati ya juu ya kutengana. Kati ya halidi zote za hidrojeni, HF ina urefu mfupi zaidi wa dhamana na nishati kubwa zaidi ya kutenganisha dhamana.
Halojeni oxoacids
Halojeni oxoasidi ni asidi yenye atomi za hidrojeni, oksijeni na halojeni. Asidi yao inaweza kuamua kwa kutumia uchambuzi wa muundo. Asidi za halojeni zimeorodheshwa hapa chini:
- Asidi Hypochlorous HOCl.
- Chloric acid HClO2.
- Chloric acid HClO3.
- Perchloric acid HClO4.
- Asidi Hypochlorous HOBr.
- Asidi ya Bromomic HBrO3.
- Asidi ya Bromoic HBrO4.
- Hyiodic acid HOI.
- Iodonic acid HIO3.
- Methaiodic acid HIO4, H5IO6.
Katika kila moja ya asidi hizi, protoni huunganishwa kwenye atomi ya oksijeni, kwa hivyo kulinganisha urefu wa dhamana ya protoni ni kazi bure hapa. Electronegativity ina jukumu kubwa hapa. Shughuli ya asidi huongezeka kwa idadi ya atomi za oksijeni zinazofungamana na atomi ya kati.
Muonekano na hali ya jambo
Sifa kuu za kimaumbile za halojeni zinaweza kufupishwa katika jedwali lifuatalo.
| Hali ya jambo (kwenye halijoto ya kawaida) | Halojeni | Muonekano |
| ngumu | iodini | zambarau |
| astatine | nyeusi | |
| kioevu | bromini | nyekundu-kahawia |
| ya gesi | florini | nyembamba iliyopauka |
| klorini | kijani iliyokolea |
Maelezo ya mwonekano
Rangi ya halojeni ni matokeo ya kufyonzwa kwa nuru inayoonekana na molekuli, ambayo husababisha msisimko wa elektroni. Fluorine inachukua mwanga wa violet na kwa hiyo inaonekana njano mwanga. Iodini, kwa upande mwingine, inachukua mwanga wa njano na kuonekana zambarau (njano na zambarau ni rangi za ziada). Rangi ya halojeni huwa nyeusi kadri kipindi kinavyoongezeka.
Katika vyombo vilivyofungwa, bromini kioevu na iodini dhabiti ziko katika usawa na mivuke yake, ambayo inaweza kuzingatiwa kama gesi ya rangi.
Ingawa rangi ya astatini haijulikani, inachukuliwa kuwa lazima iwe nyeusi kuliko iodini (yaani nyeusi) kwa mujibu wa muundo uliozingatiwa.
Sasa, ukiulizwa: "Weka sifa halisi za halojeni", utakuwa na la kusema.
Hali ya oxidation ya halojeni katika misombo
Hali ya oksidi hutumiwa mara nyingi badala ya "halogen valency". Kama sheria, hali ya oxidation ni -1. Lakini ikiwa halojeni imeunganishwa na oksijeni au halojeni nyingine, inaweza kuchukua majimbo mengine:CO oksijeni -2 ina kipaumbele. Kwa upande wa atomi mbili tofauti za halojeni zikiunganishwa pamoja, ndivyo atomi ya elektroni inavyoshinda na kuchukua CO -1.
Kwa mfano, katika kloridi ya iodini (ICl) klorini ina CO -1, na iodini +1. Klorini haipitikii umeme zaidi kuliko iodini, kwa hivyo CO yake ni -1.
Katika asidi ya bromic (HBrO4) oksijeni ina CO -8 (-2 x 4 atomi=-8). Hidrojeni ina hali ya jumla ya oksidi ya +1. Kuongeza maadili haya kunatoa CO -7. Kwa kuwa CO ya mwisho ya kiwanja lazima iwe sifuri, CO ya bromini ni +7.
Kiasi cha tatu kwa sheria hiyo ni hali ya oxidation ya halojeni katika umbo la msingi (X2), ambapo CO yake ni sifuri.
| Halojeni | CO katika misombo |
| florini | -1 |
| klorini | -1, +1, +3, +5, +7 |
| bromini | -1, +1, +3, +4, +5 |
| iodini | -1, +1, +5, +7 |
| astatine | -1, +1, +3, +5, +7 |
Kwa nini SD ya florini huwa -1 kila wakati?
Upeo wa kielektroniki huongezeka kadri kipindi kinavyoongezeka. Kwa hivyo, fluorine ina uwezo wa juu zaidi wa elektroni wa vitu vyote, kama inavyothibitishwa na msimamo wake katika jedwali la upimaji. Mipangilio yake ya kielektroniki ni 1s2 2s2 2p5. Fluorini ikipata elektroni moja zaidi, p-orbitali za nje hujazwa kabisa na kutengeneza oktet kamili. Kwa sababu fluorine inahigh electronegativity, inaweza kwa urahisi kuchukua elektroni kutoka atomi jirani. Fluorini katika kesi hii ni isoelectronic kwa gesi ya ajizi (yenye elektroni nane za valence), obiti zake zote za nje zimejaa. Katika hali hii, florini ni thabiti zaidi.
Utengenezaji na matumizi ya halojeni
Kwa asili, halojeni ziko katika hali ya anions, hivyo halojeni za bure hupatikana kwa oxidation kwa electrolysis au kwa msaada wa vioksidishaji. Kwa mfano, klorini huzalishwa na hidrolisisi ya suluhisho la chumvi. Matumizi ya halojeni na misombo yao ni tofauti.
- Fluorine. Ingawa florini ni tendaji sana, inatumika katika matumizi mengi ya viwandani. Kwa mfano, ni sehemu muhimu ya polytetrafluoroethilini (Teflon) na baadhi ya fluoropolymers nyingine. Klorofluorokaboni ni kemikali za kikaboni ambazo hapo awali zilitumika kama friji na propellants katika erosoli. Matumizi yao yamekoma kwa sababu ya athari inayowezekana kwa mazingira. Wamebadilishwa na hydrochlorofluorocarbons. Fluoride huongezwa kwenye dawa ya meno (SnF2) na maji ya kunywa (NaF) ili kuzuia kuoza kwa meno. Halojeni hii hupatikana katika udongo unaotumika kutengeneza aina fulani za keramik (LiF), inayotumika katika nishati ya nyuklia (UF6), kutengeneza kiua vijasumu cha fluoroquinolone, alumini (Na 3 AlF6), kwa insulation ya voltage ya juu (SF6).
- Chlorine pia imepata matumizi mbalimbali. Inatumika kusafisha maji ya kunywa na mabwawa ya kuogelea. Hypokloriti ya sodiamu (NaClO)ni sehemu kuu ya bleachs. Asidi ya hidrokloriki hutumiwa sana katika tasnia na maabara. Klorini iko katika kloridi ya polyvinyl (PVC) na polima zingine ambazo hutumika kuhami waya, bomba na vifaa vya elektroniki. Aidha, klorini imeonekana kuwa muhimu katika sekta ya dawa. Dawa zenye klorini hutumiwa kutibu maambukizo, mzio, na ugonjwa wa sukari. Aina ya neutral ya hidrokloridi ni sehemu ya madawa mengi. Klorini pia hutumika kusafisha vifaa vya hospitali na kuua vijidudu. Katika kilimo, klorini ni kiungo katika viuatilifu vingi vya kibiashara: DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane) ilitumika kama dawa ya kilimo, lakini matumizi yake yamekatizwa.
).
- Bromini, kwa sababu ya kutowaka, hutumika kuzima mwako. Pia hupatikana katika methyl bromidi, dawa inayotumika kuhifadhi mazao na kukandamiza bakteria. Hata hivyo, matumizi ya kupindukia ya methyl bromidi yameondolewa kwa sababu ya athari yake kwenye safu ya ozoni. Bromini hutumika katika utengenezaji wa petroli, filamu ya picha, vizima moto, dawa za kutibu nimonia na ugonjwa wa Alzheimer.
- Iodini ina jukumu muhimu katika utendakazi mzuri wa tezi. Ikiwa mwili haupati iodini ya kutosha, tezi ya tezi huongezeka. Ili kuzuia goiter, halojeni hii huongezwa kwa chumvi ya meza. Iodini pia hutumiwa kama antiseptic. Iodini hupatikana katika suluhisho zinazotumiwakusafisha majeraha ya wazi, na pia katika dawa ya kupuliza disinfectant. Aidha, iodidi ya fedha ni muhimu katika upigaji picha.
- Astatine ni halojeni ya dunia yenye mionzi na adimu, kwa hivyo bado haijatumika popote. Hata hivyo, inaaminika kuwa kipengele hiki kinaweza kusaidia iodini katika udhibiti wa homoni za tezi.
