Propriétés, structures et utilisations des halogènes

Le halogènes ce sont des éléments non métalliques appartenant au groupe VIIA ou 17 du tableau périodique. Ils ont de fortes électronégativités et des affinités électroniques, ce qui affecte grandement le caractère ionique de leurs liaisons avec les métaux. Le terme "halogènes" est d'origine grecque et signifie "formateurs de sel".

Mais que sont les halogènes? Fluor (F), chlore (Cl), brome (Br), iode (I) et élément radioactif et eau éphémère (At). Ils sont tellement réactifs qu’ils réagissent entre eux pour former des molécules diatomiques: F₂, Cl₂, Br₂, Je₂ et chez₂. Ces molécules se caractérisent par des propriétés structurelles similaires (molécules linéaires), bien qu’avec des états physiques différents.

Dans l'image supérieure, trois halogènes sont affichés. De gauche à droite: chlore, brome et iode. Ni le fluorure ni l'astatine ne peuvent être stockés dans des récipients en verre, car ceux-ci ne résistent pas à la corrosivité. Remarquez comment les propriétés organoleptiques des halogènes changent au fur et à mesure qu'ils descendent vers l'élément iodé.

Le fluor est un gaz aux tons jaunâtres. chlore aussi, mais vert jaunâtre; le brome est un liquide rougeâtre foncé; l'iode, un solide noir avec des notes violettes; et le astatine, un solide métallique sombre et brillant.

Les halogènes sont capables de réagir avec presque tous les éléments du tableau périodique, même avec certains gaz rares (tels que le xénon et le krypton). Quand ils le font, ils peuvent oxyder les atomes à leur état d'oxydation le plus positif, les transformant en puissants agents oxydants.

Ils confèrent également des propriétés spécifiques aux molécules lorsqu'ils lient ou remplacent certains de leurs atomes. Ces types de composés sont appelés halogénures. En fait, les halogénures sont la principale source naturelle d'halogènes et nombre d'entre eux sont dissous dans la mer ou font partie d'un minéral; tel est le cas de la fluorite (CaF)₂).

Les halogènes et les halogénures ont un large éventail d'utilisations; de l'industrie ou de la technologie, pour simplement souligner le goût de certains aliments tout comme le sel de roche (chlorure de sodium).

Index

• 1 propriétés physiques et chimiques
• 2 structures moléculaires
  • 2.1 Interactions intermoléculaires
• 3 Haluros
• 4 utilisations
  • 4.1 chlore
  • 4.2 Brome
  • 4.3 Iode
  • 4.4 Fluor
  • 4.5 Astatus
• 5 références

Propriétés physiques et chimiques

Poids atomique

Fluor (F) 18,99 g / mol; Chlore (Cl) 35,45 g / mol; Brome (Br) 79,90 g / mol; Iode (I) 126,9 g / mol et Astatine (At) 210 g / mol,

État physique

F gazeux; Cl gazeux; Br liquide; Je suis solide et solide.

Couleur

F, brun jaune pâle; Cl, vert pâle; Br, brun rougeâtre I, violet et At, noir métallique * * (supposé)

Points de fusion

F -219.6ª C; Cl -101,5 ° C; Br -7.3 ° C; J'ai 113,7º C et À 302º C.

Points d'ébullition

F -118,12 ° C; Cl -34,04 C; Br 58,8 ° C; Je 184.3º C et? À 337º C.

Densité à 25º C

F- 0,0017 g / cm³; Cl- 0,0032 g / cm³; Br- 3.102 g / cm³; Je-4,93 g / cm³ et à -6,2-6,5 g / cm³

Solubilité dans l'eau

Cl- 0,091 mmol / cm³; Br- 0,21 mmol / cm³ et I- 0,0013 mmol / cm³.

Énergie d'ionisation

F-1681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br-1,140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol et At-890 kJ / mol.

L'électronégativité

F-4.0; Cl-3,0; Br-2.8; I-2,5 et At-2,2.

Les halogènes ont 7 électrons dans leur enveloppe de valence, d’où leur grande avidité à gagner un électron. De même, les halogènes ont une haute électronégativité en raison de leurs petits rayons atomiques et de la grande attraction exercée par le noyau sur les électrons de valence.

La réactivité

Les halogènes sont très réactifs, ce qui expliquerait alors leur toxicité. De plus, ils sont des agents oxydants.

L'ordre décroissant de réactivité est: F> Cl> Br> I> At.

Etat dans la nature

En raison de leur grande réactivité, les atomes d'halogène ne sont pas de nature libre; mais ils forment des agrégats ou des molécules diatomiques liées par des liaisons covalentes.

Structures moléculaires

Les halogènes n'existent pas dans la nature en tant qu'atomes élémentaires, mais en tant que molécules diatomiques. Cependant, ils ont tous en commun une structure moléculaire linéaire et la seule différence réside dans la longueur de leurs liaisons et dans leurs interactions intermoléculaires.

Les molécules linéaires X-X (X₂) sont caractérisés par l’instabilité, car les deux atomes attirent fortement la paire d’électrons vers eux. Parce que? Parce que leurs électrons externes subissent une charge nucléaire effective très élevée, Zef. Plus le Zef est élevé, plus la liaison X-X est courte.

En descendant à travers le groupe, Zef s'affaiblit et la stabilité de ces molécules augmente. Ainsi, l’ordre décroissant de réactivité est: F₂> Cl₂> Br₂> Je₂. Cependant, il est incongru de comparer l'astatine au fluor, car les isotopes ne sont pas suffisamment stables en raison de sa radioactivité.

Interactions intermoléculaires

En revanche, leurs molécules manquent de moment dipolaire, étant apolaires.Ce fait est responsable de ses interactions intermoléculaires faibles, dont la seule force latente est la dispersion ou Londres, proportionnelle à la masse atomique et à la surface moléculaire.

De cette façon, la petite molécule de F₂ il n'a pas assez de masse ou d'électrons pour former un solide. Contrairement à moi₂, la molécule d’iode, qui reste néanmoins un solide qui dégage des vapeurs pourpres.

Le brome représente un exemple intermédiaire entre les deux extrémités: molécules Br₂ ils interagissent suffisamment pour se présenter à l'état liquide.

En raison de son caractère métallique croissant, l’astatus ne se présente pas comme₂ mais comme Atomes formant des liaisons métalliques.

En ce qui concerne ses couleurs (jaune-jaune-vert-rouge-violet-noir), l'explication la plus appropriée repose sur la théorie de l'orbitale moléculaire (TOM). La distance énergétique entre la dernière orbitale moléculaire complète et la prochaine énergie la plus élevée (anti-couplage) est surmontée par l'absorption d'un photon de longueurs d'onde de plus en plus grandes.

Haluros

Les halogènes réagissent pour former des halogénures, inorganiques ou organiques. Les plus connus sont les halogénures d'hydrogène: le fluorure d'hydrogène (HF), le chlorure d'hydrogène (HCl), le bromure d'hydrogène (HBr) et l'iodure d'hydrogène (HI).

Tous dissous dans l'eau génèrent des solutions acides; si acide que le HF peut dégrader tout récipient en verre. En outre, les matériaux de départ pour la synthèse d'acides extrêmement forts sont considérés.

Il y a aussi les soi-disant halogénures métalliques, qui ont des formules chimiques qui dépendent de la valence du métal. Par exemple, les halogénures de métaux alcalins ont la formule MX et parmi eux: NaCl, chlorure de sodium; KBr, bromure de potassium; CsF, fluorure de césium; et LiI, iodure de lithium.

Les halogénures des métaux alcalino-terreux, des métaux de transition ou des métaux du bloc p ont par formule MX_n, n étant la charge positive du métal. Ainsi, quelques exemples sont: FeCl₃le trichlorure ferrique; MgBr₂le bromure de magnésium; AlF₃le trifluorure d'aluminium; et CuI₂iodure cuivrique.

Cependant, les halogènes peuvent également former des liaisons avec les atomes de carbone; par conséquent, ils peuvent interférer dans le monde complexe de la chimie organique et de la biochimie. Ces composés sont appelés halogénures organiques et ont la formule chimique générale RX, où X est l'un des halogènes.

Utilise

Chlore

Dans l'industrie

- Le brome et le chlore sont utilisés dans l'industrie textile pour blanchir et traiter la laine, évitant ainsi le rétrécissement lorsqu'ils sont mouillés.

-Il est utilisé comme désinfectant pour les ditritus et pour la purification de l'eau potable et des piscines. De plus, des composés dérivés du chlore sont utilisés dans les blanchisseries et dans l’industrie du papier.

-Il est utilisé dans la fabrication de batteries spéciales et d'hydrocarbures chlorés. Il est également utilisé dans le traitement de la viande, des légumes, du poisson et des fruits. Le chlore agit également comme agent bactéricide.

-Il est utilisé pour nettoyer et dénaturer le cuir et blanchir la cellulose. Autrefois, le trichlorure d'azote était utilisé comme agent de blanchiment et conditionneur de farine.

-Le gaz phosphène (COCl₂) est utilisé dans de nombreux procédés de synthèse industriels, ainsi que dans la fabrication de gaz militaires. Le phosphène est très toxique et est responsable de nombreux décès pendant la Première Guerre mondiale, où le gaz était utilisé.

-Ce gaz se trouve également dans les insecticides et les fumigants.

-NaCl est un sel très abondant qui sert à assaisonner les aliments et à préserver les viandes de bétail et de volaille. En outre, il est utilisé dans les liquides de réhydratation du corps, aussi bien par voie orale que par voie intraveineuse.

En médecine

Les atomes d'halogène qui se lient aux médicaments les rendent plus lipophiles. Cela permet aux médicaments de traverser plus facilement les membranes cellulaires se dissolvant dans les lipides qui le forment.

Le chlore -Cl diffuse dans les neurones du système nerveux central par des canaux ioniques attachés aux récepteurs GABA des neurotransmetteurs, produisant ainsi un effet sédatif. C'est le mécanisme d'action de plusieurs anxiolytiques.

-HCl est présent dans l'estomac, où il intervient en créant un environnement réducteur qui favorise le traitement des aliments. De plus, HCl active la pepsine, une enzyme qui initie l'hydrolyse des protéines, une étape préalable à l'absorption intestinale de la matière protéique.

D'autres

- L'acide chlorhydrique (HCl) est utilisé dans le nettoyage des salles de bain, dans les laboratoires d'enseignement et de recherche et dans de nombreuses industries.

- Le PVC (polychlorure de vinyle) est un polymère de chlorure de vinyle utilisé dans les vêtements, les carreaux de sol, les câbles électriques, les tuyaux flexibles, les tuyaux, les structures gonflables et les tuiles. En outre, le chlore est utilisé comme intermédiaire dans la fabrication d’autres matières plastiques.

Le chlore -Cl est utilisé dans l'extraction du brome.

Le chlorure de méthyle sert d'anesthésique.Il est également utilisé dans la fabrication de certains polymères de silicone et dans l'extraction de graisses, d'huiles et de résines.

-Chloroforme (CHCl₃) est un solvant utilisé dans de nombreux laboratoires, notamment dans les laboratoires de chimie organique et de biochimie, de l’enseignement à la recherche.

-Enfin, en ce qui concerne le chlore, le trichloréthylène est utilisé pour dégraisser les pièces métalliques.

Brome

- Le brome est utilisé dans le processus d’extraction de l’or et dans le forage de puits de pétrole et de gaz. Il est utilisé comme retardateur de combustion dans les industries des plastiques et du gaz. Le brome isole le feu d'oxygène et le fait sortir.

-Il est un intermédiaire dans la fabrication de fluides hydrauliques, de liquides de refroidissement et de déshumidificateurs et de préparations pour mouler les cheveux. Le bromure de potassium est utilisé dans la fabrication de plaques et de papiers photographiques.

- Le bromure de potassium est également utilisé comme anticonvulsivant, mais en raison de la possibilité que le sel puisse provoquer un dysfonctionnement neurologique, son utilisation a été réduite. De plus, une autre de ses utilisations courantes est la tablette pour mesurer des échantillons solides de spectroscopie infrarouge.

-Les composés de la brome sont présents dans les médicaments utilisés dans le traitement de la pneumonie. En outre, les composés de brome sont incorporés dans des médicaments utilisés dans des essais réalisés dans le traitement de la maladie d'Alzheimer.

-Bromo est utilisé pour réduire la contamination au mercure dans les centrales électriques qui utilisent le charbon comme combustible. Il est également utilisé dans l'industrie textile pour créer différents colorants.

Le bromo-méthyle a été utilisé comme pesticide pour la fumigation des sols et des maisons, mais son effet nocif sur l'ozone en a limité l'utilisation.

-Les lampes à halogène sont incandescentes et l'ajout de petites quantités de brome et d'iode permet de réduire la taille des ampoules.

L'iode

L'iode intervient dans le fonctionnement de la glande thyroïde, une hormone régulant le métabolisme. La glande thyroïde sécrète les hormones T3 et T4, qui exercent leur action sur leurs organes cibles. Par exemple, l'action hormonale sur le muscle cardiaque entraîne une augmentation de la pression artérielle et du rythme cardiaque.

-En outre, l'iode est utilisé dans l'identification de la présence d'amidon. L'iodure d'argent est un réactif utilisé dans la divulgation de photographies.

Fluor

- Certains composés fluorés sont ajoutés aux dentifrices afin d'éviter l'apparition de caries. Les dérivés du fluor sont présents dans plusieurs anesthésiques. Dans l'industrie pharmaceutique, ils incorporent le fluorure dans les médicaments pour étudier les améliorations possibles de leurs effets sur l'organisme.

- L'acide fluorhydrique est utilisé pour brûler le verre. Également dans la production de halons (gaz d'extinction, tels que le fréon). Un composé de fluor est utilisé dans l'électrolyse de l'aluminium pour parvenir à sa purification.

-Les revêtements antireflet contiennent un composé de fluor. Il est utilisé dans la fabrication d'écrans plasma, d'écrans plats et de systèmes microélectromécaniques. Le fluor est également présent dans l'argile utilisée dans certaines céramiques.

Astatus

On pense que l'astatine pourrait contribuer à l'iode dans la régulation du fonctionnement de la glande thyroïde. En outre, son isotope radioactif (²¹⁰At) a été utilisé dans des études sur le cancer chez la souris.

Références

1. Encyclopédie de la santé et de la sécurité au travail. Halogènes et leurs composés. [PDF] Tiré de:
2. employment.gob.es
3. Chimie LibreTexts. Groupe 17: Propriétés générales des halogènes. Tiré de: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogène Tiré de: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Mai 2015). Propriétés atomiques et physiques des éléments du groupe 7 (les halogènes). Tiré de: chemguide.co.uk
6. Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck, M.L. et Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8ème éd. Apprentissage du cengage
7. Éléments Halogènes Tiré de: elementos.org.es
8. Brown, Laurel. (24 avril 2017). Caractéristiques halogènes Sciencing. Récupéré de: sciencing.com