اقرأ في هذا المقال
- ما هي الهالوجينات؟
- لماذا سميت الهالوجينات بهذا الاسم؟
- ما هي استخدامات عناصر الهالوجينات؟
- الأكسدة في الهالوجينات
- الخصائص الكيميائية للهالوجينات
ما هي الهالوجينات؟
عناصر الهالوجين: هي العناصر الستة في المجموعة 17 من الجدول الدوري، المجموعة 17 هي العمود الثاني من اليمين في الجدول الدوري وتحتوي على ستة عناصر، وهي: الفلور (F)والكلور (Cl)والبروم (Br) واليود (I) والأستاتين (As)والتينيسين (Ts). الأستاتين والتينيسين عناصر مشعة ذات عمر نصفي قصير جداً وبالتالي لا تحدث بشكل طبيعي.
لماذا سميت الهالوجينات بهذا الاسم؟
عندما تتفاعل عناصر الهالوجينات مع الصوديوم فإنّها تنتج الأملاح وأكثرها شهرة هو كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام الشائع (ويسمى أيضاً الهاليت) وتأتي كلمة هالوجين من الجذور اليونانية (هال) وتعني ملح و(جين) تعني إنتاج.
بسبب التفاعل الكبير للهالوجينات لا توجد عناصر الهالوجين الحرة في الطبيعة في شكله المركب الفلور هو أكثر الهالوجينات وفرة في قشرة الأرض، نسب الهالوجينات في الصخور النارية لقشرة الأرض هي 0.06 فلور، 0.031 كلور، 0.00016 بروم و0.00003 يود. لا يوجد الأستاتين والتينيسين في الطبيعة لأنّهما يتكونان فقط من نظائر مشعة قصيرة العمر.
وتظهر عناصر الهالوجين تشابهاً كبيراً مع بعضها البعض في سلوكها الكيميائي العام وفي خصائص مركباتها مع العناصر الأخرى، ومع ذلك هناك تغيير تدريجي في الخواص من الفلور عبر الكلور والبروم واليود إلى الأستاتين ويكون الفرق بين عنصرين متتاليين أكثر وضوحاً مع الفلور والكلور، الفلور هو أكثر الهالوجينات تفاعلاً وفي الواقع من بين جميع العناصر، وله خصائص أخرى معينة تميزه عن الهالوجينات الأخرى.
ما هي استخدامات عناصر الهالوجينات؟
الكلور هو أشهر عناصر الهالوجين يستخدم العنصر الحر على نطاق واسع كعامل لتنقية المياه ويستخدم في عدد من العمليات الكيميائية ملح الطعام، كلوريد الصوديوم وهو من أكثر المركبات الكيميائية شيوعاً. تُعرف الفلوريدات أساسًا بإضافتها إلى إمدادات المياه العامة لمنع تسوس الأسنان ولكن تُستخدم الفلوريدات العضوية أيضًا كمواد تبريد ومواد تشحيم.
يعتبر اليود أكثر شيوعًا كمطهر ويستخدم البروم أساسًا لتحضير مركبات البروم التي تستخدم في مثبطات اللهب وكمبيدات عامة، في الماضي كان ثنائي بروميد الإيثيلين يستخدم على نطاق واسع كمادة مضافة في البنزين المحتوي على الرصاص.
الأكسدة في الهالوجينات
أهم تعميم يمكن إجراؤه حول عناصر الهالوجين هو أنّها كلها عوامل مؤكسدة أي أنّها ترفع حالة الأكسدة أو عدد الأكسدة لعناصر أخرى وهي خاصية كانت تُعادل مع توليفة مع الأكسجين ولكن يتم تفسير ذلك الآن من حيث نقل الإلكترونات من ذرة إلى أخرى، عند أكسدة عنصر آخر يتم تقليل الهالوجين نفسه أي أنّ عدد الأكسدة 0 للعنصر الحر يتم تقليله إلى -1 ويمكن أن تتحد الهالوجينات مع عناصر أخرى لتكوين مركبات تعرف باسم الهاليدات وهي الفلوريدات والكلوريدات والبروميدات واليوديد والأستاتيدات.
يمكن اعتبار العديد من الهاليدات على أنّها أملاح من هاليدات الهيدروجين وهي عبارة غازات عديمة اللون عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي وتشكل أحماض قوية في محلول مائي باستثناء فلوريد الهيدروجين.
وفي الواقع مصطلح الملح العام مشتق من ملح الصخور أو ملح الطعام (كلوريد الصوديوم)، يزداد ميل عناصر الهالوجين إلى تكوين مركبات شبيهة بالملح (أي عالية الأيونية) بالترتيب التالي: الأستاتين < اليود < البروم < الكلور < الفلور، وعادةً ما تكون الفلوريدات أكثر ثباتًا من الكلوريدات أو البروميدات أو اليودات المقابلة، غالبًا ما يتم حذف الأستاتين من المناقشات العامة حول الهالوجينات لأنّه لا يُعرف عنه سوى القليل عن العناصر الأخرى.
الخصائص الكيميائية للهالوجينات
يمكن مناقشة السلوك الكيميائي لعناصر الهالوجين بشكل ملائم أكثر من حيث موضعها في الجدول الدوري للعناصر، حيث أنّها تشكل المجموعة 17 (وفقًا لنظام الترقيم المعتمد من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية) وهي المجموعة التي تسبق الغازات النبيلة مباشرة، تحمل ذرات الهالوجين سبعة إلكترونات تكافؤ في غلافها الإلكتروني الخارجي توجد هذه الإلكترونات السبعة الخارجية في نوعين مختلفين من المدارات المعينة s (مع إلكترونين) وp (مع خمسة).
ومن المحتمل أن تحتوي ذرة الهالوجين على إلكترون واحد آخر (في مدار p)، ممّا يعطي أيون الهاليد الناتج نفس الترتيب (التكوين) مثل الغاز النبيل بجواره في الجدول الدوري، هذه التكوينات الإلكترونية مستقرة بشكل استثنائي هذا الميل الواضح للهالوجينات للحصول على إلكترون إضافي يجعلها مؤكسدات قوية.
في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي توجد عناصر الهالوجين في حالتها الحرة كجزيئات ثنائية الذرة. في الفلور الجزيئي (F2) تتماسك الذرات معًا بواسطة رابطة مصنوعة من اتحاد المدار (p) من كل ذرة، وتصنّف هذه الرابطة على أنّها رابطة سيجما وتجدر الإشارة إلى أنّ طاقة تفكك الفلور (الطاقة اللازمة لكسر رابطة F ― F) أصغر بنسبة 30 في المائة من طاقة الكلور ولكنها تشبه طاقة اليود (I2) حيث يمكن أن يُعزى ضعف الرابطة المفردة (F ― F) مقارنةً بالكلور إلى صغر حجم الفلور ممّا أدّى إلى انخفاض تداخل مدارات الترابط وزيادة التنافر بين المدارات غير المترابطة، ومع ذلك في اليود تكون المدارات (p) أكثر انتشارًا ممّا يعني أنّ الرابطة تصبح أضعف من الكلور أو البروم.
