8.7: Halogene

Group 17 elements, known as halogens, are nonmetals. At room temperature, fluorine and chlorine are gases, bromine is a liquid, and iodine a solid. Astatine is a highly unstable radioactive element, so currently, most of its properties are unknown due to its short half-life. Tennessine is a synthetic element also predicted to be in this group. 

The halogens are not found as single atoms but exist as diatomic molecules. The atomic radius increases from fluorine to iodine. The valence shell electron configuration of halogens is ns²np⁵, and they have a tendency to accept an electron to achieve the noble gas configuration.  The various properties of halogens are listed in table 1.

Table 1: Properties of the Halogens.

The electron affinities of halogens have large negative values; thus, the halogens are powerful oxidizing agents. Fluorine is the most powerful oxidizing agent of the group with the most negative electron affinity. The halogens react with metals to gain the electron and produce corresponding metal halide. For example, chlorine reacts with iron to give iron chloride and with sodium to give sodium chloride. The halogens react with hydrogen to form hydrogen halides, which dissolve in water to produce hydrohalic acids. Hydrofluoric acid is the weakest haloacid. Fluorine reacts vigorously with water. The reaction is highly exothermic and produces oxygen. The reaction of chlorine is less vigorous with water. The hypochlorous acid produced in this reaction is a strong oxidizing agent.

The halogens react with each other to form interhalogen compounds, many of which are binary compounds. The general molecular formula for interhalogen compounds is AB_n, where A is the halogen with higher atomic number and is an odd number. Few examples of interhalogen compounds are ICl, IBr, BrF, BrCl, ClF. The halogens react with carbon to form commercially important compounds.  For example, ethylene reacts with fluorine to give perfluoroethylene.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 6.5: Periodic Variations in Element Properties.

Halogene sind eine Gruppe von fünf nichtmetallischen Elementen Fluor, Chlor, Brom, Jod und Astat die zur Gruppe 17 gehören. Elementare Halogene existieren als zweiatomige Moleküle. Bei Raumtemperatur sind Fluor und Chlor Gase, Brom ist eine Flüssigkeit, und Jod ist ein Feststoff.

Über die Eigenschaften des fünften Elements, Astat, ist weniger bekannt. Das ist ein seltener und hoch radioaktiver Feststoff. Die physikalischen Eigenschaften von Halogenen, wie z.

B.Elementfarbe, nehmen in der Gruppe ab Die Atomradien nehmen mit zunehmender Ordnungszahl zu. Genauso nehmen die Schmelz-und den Siedepunkt von Fluor zu Jod zu. Im Gegensatz dazu, nehmen die periodischen Eigenschaften wie Elektronegativität, Reaktivität und Elektronenaffinität in der Gruppe ab.

Elektronenkonfigurationen von Halogenen gibt an, dass sie sieben Valenzelektronen haben und damit ein Elektron zu wenig, um ihre nächste Edelgas-Konfiguration zu erreichen. Daher weisen Halogene eine hohe Elektronegativitäten auf, mit einer starken Tendenz, um ein zusätzliches Elektron zu gewinnen um ihr Oktett zu vervollständigen, wodurch sie hochreaktive und leistungsfähige Oxidationsmittel werden, im Vergleich zu anderen Gruppen. Fluor ist unter den Halogenen das stärkste Oxidationsmittel und Jod am schwächsten.

Auch Halogene weisen starke negative Elektronenaffinitäten auf. Das ist die Änderung der Energie, wenn ein Elektron von einem neutralem Atom aufgenommen wird. Das wird in kJ/mol angegeben, und der negative Wert stellt die exotherme Natur der Reaktion dar.

Halogene reagieren mit den meisten Metallen unter Bildung von Metallhalogeniden. Zum Beispiel reagieren Chlor und Natrium zur Herstellung von Natriumchlorid, bei dem es sich um eine ionische Verbindung handelt. Halogene reagieren mit Wasserstoff zu polaren kovalenten Verbindungen, die Halogenwasserstoffe, welche sich oft in Wasser lösen, und zur Bildung von Halogenwasserstoffsäuren führen.

Halogene reagieren auch mit Wasser. Die Reaktion von Fluor mit Wasser ist stark exotherm, unter der Bildung von Fluorwasserstoff einer starken Säure und Sauerstoff. Chlor reagiert jedoch langsamer, mit der Herstellung von Salzsäure und hypochloriger Säure die ein starkes Oxidationsmittel ist.

Außerdem können Halogene miteinander reagieren um binäre, kovalente Verbindungen zu erzeugen, die als Interhalogenverbindungen bezeichnet werden. Zum Beispiel reagiert Brom mit Fluor unter Bildung von Bromtrifluorid.