8.7: Chlorowce

Halogeny to grupa pięciu pierwiastków niemetalicznych – fluoru, chloru, bromu, jodu i astatu – należących do grupy 17. Halogeny pierwiastkowe występują jako cząsteczki dwuatomowe. 

W temperaturze pokojowej fluor i chlor są gazami, brom jest cieczą, a jod jest ciałem stałym. Mniej wiadomo o właściwościach piątego pierwiastka, astatu, który jest rzadkim i wysoce radioaktywnym ciałem stałym. 

Właściwości fizyczne halogenów, takie jak kolor pierwiastków, zmieniają się w dół grupy. Promienie atomowe rosną wraz ze wzrostem liczby atomowej, a temperatura topnienia i wrzenia wykazują tendencję wzrostową od fluoru do jodu. W przeciwieństwie do tego, właściwości okresowe, takie jak elektroujemność, reaktywność i powinowactwo elektronowe, zmniejszają się w dół grupy.        

Konfiguracje elektronowe halogenów wskazują, że mają one siedem elektronów walencyjnych i brakuje im jednego elektronu do osiągnięcia najbliższej konfiguracji gazu szlachetnego. Dlatego halogeny wykazują wysoką elektroujemność z silną tendencją do pozyskiwania jednego dodatkowego elektronu w celu uzupełnienia swojego oktetu, co czyni je wysoce reaktywnymi i silnymi utleniaczami w porównaniu z innymi grupami.

Fluor jest najsilniejszym utleniaczem wśród halogenów, a jod najmniej.

Halogeny wykazują również bardzo ujemne powinowactwo elektronowe, czyli zmianę energii, gdy elektron jest pozyskiwany przez neutralny atom. Jest ona wyrażona w kJ/mol, a wartość ujemna wskazuje na egzotermiczny charakter reakcji. 

Halogeny reagują z większością metali, dając halogenki metali. Na przykład chlor i sód reagują, tworząc chlorek sodu, który jest związkiem jonowym.

Halogeny reagują z wodorem, tworząc polarne związki kowalencyjne zwane halogenkami wodoru, które często rozpuszczają się w wodzie, tworząc kwasy hydrohalowe. 

Halogeny reagują również z wodą. Reakcja fluoru z wodą jest wysoce egzotermiczna, w wyniku czego powstaje fluorowodór – mocny kwas – i tlen. Chlor jednak reaguje wolniej, wytwarzając kwas solny i kwas podchlorawy – silny środek utleniający. 

Dodatkowo halogeny mogą reagować ze sobą, wytwarzając binarne, kowalencyjne związki zwane związkami międzyhalogenowymi. Na przykład brom reaguje z fluorem, tworząc trifluorek bromu.