8.7: Halogene

Elemente der Gruppe 17, sogenannte Halogene, sind Nichtmetalle. Bei Raumtemperatur sind Fluor und Chlor Gase, Brom ist eine Flüssigkeit und Jod ist ein Feststoff. Astat ist ein äußerst instabiles radioaktives Element, daher sind die meisten seiner Eigenschaften aufgrund seiner kurzen Halbwertszeit derzeit unbekannt. Tennessin ist ein synthetisches Element, von dem vorhergesagt wird, dass es ebenfalls zu dieser Gruppe gehört.

Die Halogene liegen normalerweise nicht als einzelne Atome vor, sondern als zweiatomige Moleküle. Der Atomradius vergrößert sich von Fluor zu Jod. Die Elektronenkonfiguration der Valenzschale von Halogenen ist ns²np⁵ und sie neigen dazu, ein Elektron aufzunehmen um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Die verschiedenen Eigenschaften von Halogenen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1: Eigenschaften der Halogene.

Die Elektronenaffinitäten von Halogenen haben stark negative Werte; Daher sind die Halogene starke Oxidationsmittel. Fluor ist das stärkste Oxidationsmittel der Gruppe mit der negativsten Elektronenaffinität. Die Halogene reagieren mit Metallen, nehmen das Elektron auf und es entsteht das entsprechende Metallhalogenid. Beispielsweise reagiert Chlor mit Eisen zu Eisenchlorid und mit Natrium zu Natriumchlorid. Die Halogene reagieren mit Wasserstoff zu Halogenwasserstoffen, welche sich gut in Wasser lösen und Halogenwasserstoffsäuren bilden. Flusssäure ist die schwächste Halogensäure. Fluor reagiert heftig mit Wasser. Die Reaktion ist stark exotherm und erzeugt Sauerstoff. Die Reaktion von Chlor mit Wasser ist weniger heftig. Die bei dieser Reaktion entstehende hypochlorige Säure ist ein starkes Oxidationsmittel.

Halogene können auch miteinander reagieren und Interhalogenverbindungen bilden, von denen viele binäre Verbindungen sind. Die allgemeine Summenformel für Interhalogenverbindungen lautet AB_n, wobei A das Halogen mit der höheren Ordnungszahl und n eine ungerade Zahl ist. Einige Beispiele für Interhalogenverbindungen sind ICl, IBr, BrF, BrCl, ClF. Die Halogene reagieren mit Kohlenstoff zu kommerziell wichtigen Verbindungen. Beispielsweise reagiert Ethylen mit Fluor zu Perfluorethylen.

Dieser Text wurde adaptiert vonOpenstax, 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.