8.7: الهالوجينات

عناصر المجموعة 17، المعروفة باسم الهالوجينات، هي عناصر لا معدنية. وفي درجة حرارة الغرفة، يكون الفلورين والكلور من الغازات، والبروم سائل، واليود صلب. أستاتين هو عنصر إشعاعي بشكل شديد وهو غير مستقر، لذلك حالياً، كثير من خواصه مجهولة ويعزى السبب إلى عمره النصفي القصير. تينينسين هو عنصر اصطناعي من المتوقع أيضاً أن يكون في هذه المجموعة.  

لا توجد الهالوجينات كذرات مفردة ولكنها موجودة كجزيئات ثنائية الذرة. يزداد نصف القطر الذري من الفلورين إلى اليود. إن التوزيع الإلكتروني لغلاف التكافؤ للهالوجينات هو ns²np⁵، وهي تميل إلى قبول الإلكترون لتحقيق تكوين الغاز النبيل. ترد في الجدول 1  الخصائص المختلفة للهالوجينات.

الجدول 1 : خصائص الهالوجينات.

إنجذاب الإلكترون للهالوجينات يجعل لها قيم سالبة كبيرة؛ وبالتالي، فإن الهالوجينات هي عوامل مؤكسدة قوية. الفلور هو أقوى عامل مؤكسد في المجموعة مع أكثر تقارب إلكتروني سلبي. تتفاعل الهالوجينات مع المعادن للحصول على الإلكترون وإنتاج هاليد معدني مطابق. على سبيل المثال، يتفاعل الكلور مع الحديد ليعطي كلوريد الحديد ومع الصوديوم ليعطي كلوريد الصوديوم. تتفاعل الهالوجينات مع الهيدروجين لتكوين هاليدات الهيدروجين ، والتي تذوب في الماء لتنتج أحماض الهيدروهاليك. حمض الهيدروفلوريك هو أضعف هالوسيد. يتفاعل الفلور بقوة مع الماء. يكون التفاعل شديد الحرارة وينتج الأكسجين. يكون تفاعل الكلور أقل شدة مع الماء. حمض الهيبوكلوروس الناتج في هذا التفاعل هو عامل مؤكسد قوي.

تتفاعل الهالوجينات مع بعضها البعض لتكوين مركبات بين الهالوجين ، وكثير منها عبارة عن مركبات ثنائية. الصيغة الجزيئية العامة للمركبات الهالوجينية هي AB_n ، حيث A هو الهالوجين ذو العدد الذري الأعلى وهو رقم فردي. أمثلة قليلة على مركبات الهالوجين هي ICl و IBr و BrF و BrCl و ClF. تتفاعل الهالوجينات مع الكربون لتكوين مركبات ذات أهمية تجارية.  على سبيل المثال ، يتفاعل الإيثيلين مع الفلور ليعطي بيرفلورو إيثيلين.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 6.5: Periodic Variations in Element Properties.

الهالوجينات هي مجموعة من خمسة عناصر غير معدنية الفلور والكلور والبروم واليود والأستاتين تنتمي إلى المجموعة 17. توجد الهالوجينات الأولية كجزيئات ثنائية الذرة. في درجة حرارة الغرفة،الفلور والكلور غازات،البروم سائل،واليود مادة صلبة.

لا يعرف الكثير عن خصائص العنصر الخامس،أستاتين،والذي هو مادة صلبة نادرة وعالية النشاط الإشعاعي. الخصائص الفيزيائية للهالوجينات،مثل لون العنصر،تختلف بالانتقال إلى أسفل المجموعة. يزيد نصف القطر الذري مع زيادة العدد الذري،ونقطة الانصهار والغليان تظهر اتجاها تصاعديا من الفلور إلى اليود.

في المقابل،فإن الخصائص الدورية مثل السالبية الكهربية،التفاعلية وتقارب الإلكترون،فإنها تقل بأسفل المجموعة. تكوينات الهالوجينات الإلكترونية تشير إلى أن لديهم سبعة إلكترونات تكافؤ وينقصهم إلكترون واحد للوصول إلى أقرب تكوين للغازات النبيلة. لذلك،تظهر الهالوجينات سالبية كهربية عالية،مع ميل قوي للحصول على إلكترون إضافي واحد،لإكمال الثمانيات الخاصة بهم،مما يجعلها عالية التفاعل وعوامل مؤكسدة قوية،مقارنة بالمجموعات الأخرى.

الفلور هو أقوى عامل مؤكسد بين الهالوجينات واليود أقلها. تظهر الهالوجينات أيضًا تقاربات إلكترونية سالبة للغاية،وهي التغيير في الطاقة عندما يكون الإلكترون مكتسب من ذرة محايدة. يتم التعبير عنها بالكيلو جول لكل مول،وتشير القيمة السالبة إلى الطبيعة الطاردة للحرارة للتفاعل.

تتفاعل الهالوجينات مع معظم المعادن لإنتاج هاليدات معدنية. على سبيل المثال،يتفاعل الكلور والصوديوم لإنتاج كلوريد الصوديوم،وهو مركب أيوني. تتفاعل الهالوجينات مع الهيدروجين لتكوين مركبات تساهمية قطبية،تسمى هاليدات الهيدروجين،والتي تذوب في الماء غالبًا لتشكيل الأحماض المائية.

تتفاعل الهالوجينات أيضًا مع الماء. تفاعل الفلور مع الماء طارد للحرارة بدرجة عالية،منتجاًفلوريد الهيدروجين حمض قوي والأكسجين. ومع ذلك،يتفاعل الكلور بشكل أبطأ،منتجاًحمض الهيدروكلوريك وحمض هيبوكلوروس عامل مؤكسد قوي.

بالإضافة إلى ذلك،يمكن أن تتفاعل الهالوجينات مع بعضها البعض،منتجة مركبات ثنائية تساهمية تسمى مركبات انترهالوجين. على سبيل المثال،يتفاعل البروم مع الفلور لتشكيل ثلاثي فلوريد البروم.