Back to chapter

8.7:

Halogenen

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Halogens

Languages

Share

Halogenen zijn een groep van vijf niet-metalen elementen fluor, chloor, broom, jodium en astaat die tot groep 17 behoren. Elementaire halogenen bestaan als twee atomen moleculen. Bij kamertemperatuur zijn fluor en chloor gassen, is broom een vloeistof en is jodium een vaste stof.Er is minder bekend over de eigenschappen van het vijfde element, astaat, een zeldzame en zeer radioactieve vaste stof. De fysieke eigenschappen van halogenen, zoals elementaire kleur, variëren naar beneden in de groep. Atoomstralen nemen toe met toenemend atoomnummer, en het smeltpunt en kookpunt vertonen een stijgende trend van fluor naar jodium.Daarentegen nemen periodieke eigenschappen zoals elektronegativiteit, reactiviteit en elektronenaffiniteit af verder naar beneden in de groep. Elektronenconfiguraties van halogenen geven aan dat ze zeven valentie-elektronen hebben en dat ze één elektron te kort zijn om hun dichtstbijzijnde edelgasconfiguraties te bereiken. Daarom vertonen halogenen hoge elektronegativiteiten met een sterke neiging om één extra elektron te krijgen om hun octet te voltooien, waardoor ze zeer reactieve en krachtige oxidatiemiddelen zijn, vergeleken met andere groepen.Fluor is het krachtigste oxidatiemiddel onder halogenen en jodium het minst. Halogenen vertonen ook zeer negatieve elektronenaffiniteiten, wat de verandering in energie is wanneer een elektron wordt gewonnen door een neutraal atoom. Het wordt uitgedrukt in kilojoules per mol en de negatieve waarde geeft de exotherme aard van de reactie aan.Halogenen reageren met de meeste metalen om metaalhalogeniden te geven. Chloor en natrium reageren bijvoorbeeld om natriumchloride te produceren, een ionische verbinding. Halogenen reageren met waterstof om polaire covalente verbindingen te vormen, waterstofhalogeniden genaamd, die vaak oplossen in water om halogeenwaterstofzuren te vormen.Halogenen reageren ook met water. De reactie van fluor met water is sterk exotherm, waardoor waterstoffluoride een sterk zuur en zuurstof ontstaat. Chloor reageert echter langzamer en produceert zoutzuur en hypochloorzuur een sterk oxidatiemiddel.Bovendien kunnen halogenen met elkaar reageren en binaire, covalente verbindingen produceren die interhalogeenverbindingen worden genoemd. Zo reageert broom met fluor en vormt broomtrifluoride.

8.7:

Halogenen

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.

Element Electron Configuration Atomic Radius (pm) IE1 (kJ/mol) EA (kJ/mol) Density at 25 °C Melting Point (°C)
F [He] 2s22p5 71 1680 -328 1.70 g/L -219
Cl [Ne] 3s23p5 99 1250 -348 3.12 g/L -101
Br [Ar] 4s24p5 114 1140 -324 3.19 g/cm3 -7
I [Kr] 5s25p5 133 1010 -295 3.96 g/cm3 114

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 ABn, 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.