Halogeny
Halogeny (neboli halové prvky) jsou členy 17. skupiny periodické tabulky. Mezi halogeny patří fluor, chlor, brom a jod. Někdy se k nim připojují další dva prvky, které patří do stejné skupiny. Prvním z nich je astat, který by se podle vazebných a ionizačních vlastností řadil spíše k polokovům. Druhým je pak tennessin, jehož chemické vlastnosti nejsou známy. Název halogen je odvozen z řečtiny a znamená solitvorný. Všechny halogeny mají ve své valenční elektronové vrstvě sedm elektronů.
| ≺ Halogeny ≻ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| IUPAC skupina | 17 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS skupina | VII. A | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Typická elektronová konfigurace | ns2 np5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Počet valenčních elektronů | 7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Halogeny jsou velmi reaktivní, proto se vyskytují pouze vázané ve sloučeninách. Nejrozšířenějším halogenem je chlor. Fluor a chlor jsou za normální teploty plyny, brom je kapalina a jód je pevná látka, která velmi snadno sublimuje.
Tvoří dvouprvkové sloučeniny s elektropozitivnějšími prvky ve všech skupenských stavech. Soli halogenovodíků se mohou nazývat halogenidy.
Fluor má ze všech známých prvků nejvyšší hodnotu elektronegativity (asi 4,0-4,1). Sloučeniny halogenů s elektropozitivními kovy jsou iontové.
Historie a etymologie
V roce 1811 bylo slovo halogen navrženo jako jméno pro nově objevený prvek chlór. Roku 1842 švédský chemik baron Jöns Jacob Berzelius navrhl termín halogen – ἅλς (háls), sůl a moře, a γεν- (gen-), z γίγνομαι (gígnomai), "stávat se" – pro čtyři prvky (fluor, chlór, brom, jód), které vytvářejí společně s kovy mořské soli.
Vazebné možnosti halogenů
Konfigurace ns2np5 valenční sféry atomu halogenů umožňuje dva způsoby stabilizace při vytváření vazeb s jinými atomy.
- Při tvorbě vazby je do atomu halogenu přijímán další elektron a elektronová hustota na atomu limituje ke stavu konfigurace ns2np6 a atom halogenu získává oxidační číslo -I.
- Při druhém způsobu stabilizace se spíše zmenšuje elektronová hustota atomu halogenu. Vazebnou situaci pak popisujeme pomocí přisouzení dosažení kladného oxidačního stavu.
Vazebné trendy
Halogeny vykazují řadu trendů při pohybu dolů skupinou, například klesající elektronegativitu a reaktivitu a zvýšení bodu tání a bodu varu.
| Z | Prvek | Počet elektronů v obalu |
|---|---|---|
| 9 | fluor | 2, 7 |
| 17 | chlór | 2, 8, 7 |
| 35 | brom | 2, 8, 18, 7 |
| 53 | jód | 2, 8, 18, 18, 7 |
| 85 | astat | 2, 8, 18, 32, 18, 7 |
Výskyt halogenů v přírodě
- Fluor: fluorit (kazivec - CaF2), apatity, Kryolit (Hexafluorohlinitan sodný - Na3AlF6)
- Chlor: halit, sůl kamenná (NaCl), sylvín (KCl), karnalit - hexahydrát chloridu draselno-hořečnatého - (KCl · MgCl2 ·6 H20)
- Brom: mořská voda, chaluhy, slaná jezera, v malém množství doprovází sloučeniny chlóru, bromkarnalit (KBr · MgBr2 ·6 H20)
- Jód: (NaIO3)- v přírodě doprovází chilský ledek- NaNO3 , některé mořské nerosty, štítná žláza - součást hormonů
- kromě pevných látek se sloučeniny Cl, Br, I vyskytují také rozpuštěné v mořské vodě ve formě aniontů.
Cl−: Br−: I = 200: 1: 0,1
Sloučeniny halogenů
Nejmenší možnosti pro tvorbu sloučenin má fluor, protože se vyskytuje pouze v jediném oxidačním čísle, a to -I. To znamená, že tvoří pouze fluorovodík, jeho vodný roztok nazývaný kyselina fluorovodíková a její soli fluoridy a také kyselinu fluornou a její soli. Navíc se vyskytuje v organických sloučeninách, např. dichlordifluormethan, apod.
Zbylé tři halové prvky mají možnosti oproti fluoru relativně velké. Chlór, brom i jód se vyskytují v těchto oxidačních číslech: I-, I+, III+, V+ a VII+, chlór a brom navíc na IV+, chlór dokonce i v VI+. V chloridech, bromidech a jodidech, chlorovodíku, bromovodíku a jodovodíku a jejich vodných roztocích mají oxidační číslo I-. Kladné hodnoty oxidačního čísla halogenů jsou např. v jejich oxidech: oxid chlorný Cl2O, oxid chloristý Cl2O7, oxid bromitý Br2O3 nebo oxid jodičný I2O5. Všechny oxidy těchto tří halogenů jsou kyselinotvorné, tj. při jejich reakci s vodou vznikají příslušné kyseliny, např. kyselina jodičná či bromná. Všechny tyto kyseliny jsou jednosytné, tudíž tvoří jednu řadu solí, např. kyselina chlorná tvoří chlornany, bromitá bromitany a jodičná jodičnany. Navíc jsou tyto tři halové prvky vázány také v organických sloučeninách např.: vinylchlorid, brommethan, trichlorethylen apod.
