عناصر الهالوجينات تميل إلى تكوين أيونات ؟
عناصر الهالوجينات تميل إلى تكوين أيونات
تميل الهالوجينات إلى تكوين أيونات سالبة أحادية الشحنة نظرًا لحاجتها إلى إلكترون واحد لملء غلافها الإلكتروني الأخير ووصله إلى حالة الاستقرار.
تُعرف الهالوجينات بالانجليزية باسم Halogen، وهي عناصر لافلزية واقعة في المجموعة السابعة عشر يمين الجدول الدوري وهم على الترتيب:
- الفلور (F).
- الكلور (Cl).
- البروم (Br).
- اليود (I).
- الأستاتين (At).
- التينيسين (Ts).
تم اشتقاق مصطلح الهالوجينات من الثقافة الإغريقية من مقطعين:
- المقطع الأول Hal ويعني ملح.
- المقطع الثاني gen ويعني انتاج.
عند التوزيع الإلكتروني لعناصر الهالوجينات نجد أن جميعها:
- يحتوى على سبع إلكترونات في مستوى التكافؤ الخارجي لها.
- جميعها يحتاج إلى إلكترون واحد فقط لاكتمال مستوى الطاقة الخارجي لها والوصول إلى حالة الاستقرار الكميائي وهو مايبرر ميلها الشدييد لتكوين أيونات سالبة.
- تحصل عناصر الهالوجينات على الالكترون الأخير عن طريق تفاعلها مع ذرات وعناصر فلزية أخرى.
وتتميز الهالوجينات بعددًا من المميزات الخاصة مثل:
- قدرة جميع عناصرها على تكوين ملح الصوديوم NaCl.
- التفاعل القوي مع الطبيعة المُحيطة بها لذلك توجد الهالوجينات في الطبيعة بشكلٍ عام على هيئة أيونات F2 أو مركبات HCl ولا توجد في شكلها العنصري الحر مثل F / Cl
- النشاط الكميائي العالي ويقل تدريجيًا من الأعلى إلى الأسفل نظرًا لزيادة عددة الإلكترونات الداخلية وكبر الحجم الذري للعنصر. [1][2]
هل توجد الهالوجينات في شكلها العنصري الحر في الطبيعة.
لا، لا يُمكن أن توجد الهالوجينات في شكلها العنصري الحري بالطبيعة نظرًا لقدرتها على التفاعل الشديد ونشاطها الكميائي العالي.
عاداة ماتظهر الهالوجينات في الطبيعة على شكلين: [1][2]
- أولًا، الشكل الأيوني مثل F2.
- ثانيًا، مركبات كميائية هاليدية مثل HCl.
هل تُظهر عناصر الهالوجينات الحالات الفيزيائية الثلاث
نعم، تُظهر مجموعة الهالوجينات الحالات الفيزيائية الثلاث وهم الحالة الغازية والسائلة والصلبة تحت الظروف المعيارية الطبيعية.
تظهر الهالوجينات في الظروف العادية من الحرارة والضغط الحالة الفيزيائية الطبيعية للعنصر فيظهر:
- الفلور والكلور في حالتهما الغازية.
- البروم في الحالة السائلة.
- اليود والأستاتين في الحالة الصلبة. [1][2]
ما هي الخواص الفيزيائية للهالوجينات
- موصلات سيئة للحرارة والكهرباء نظرًا لطبيعتها اللافلزية.
- الروائح القوية الكريهة.
- الطبيعة السمية في الحالات الطبيعية.
- نقاط الانصهار والغليان المُنخفضة.
تُعرف الخصائص الفيزيائية على أنها خصائص قابلة للقياس في أي وقت دون احداث تغير تكويني في المادة مثل اللون والحجم، وتظهر الهالوجينات تباينًا شديد في كلًا من الحالة الفيزيائية واللون لعناصرها في الحالة الطبيعية فيظهر:
- الفلور (F) على هيئة غاز أصفر شاحب.
- البروم (Br) على هيئة سائل أحمر غامق.
- اليود (I) في هيئة صلبة سوداء يتحول إلى بخارٍ أرجواني عند التسخين.
- الأستاتين (At) في هيئة صلبة سوداء.
ويُظهر كلا من الأستاتين والتييسن بشكلٍ خاص نشاطًا إشعاعي في الطبيعة حيث يتكونان فقط من نظائر مُشعة قصيرة العمر فقط. [1][2]
ما هو العنصر الأكثر نشاطًا بين عناصر مجموعة الهالوجينات
الفلور
يُظهر الفلور نشاطًا كميائيا عاليا مُقارنة بعناصر الهالوجينات وذلك لـ:
- قلة عدد الإلكترونات الموجودة في العنصر مقارنة بغيره.
- صغر الحجم الذري للفلور.
- زيادة السالبية الكهربية للعنصر مما يجعله قادرًا على سحب الإلكترون المُكمل للغلاف الخارجي له بكفاءة أعلى من الهالوجينات الأخرى. [1][2]
الخواص الكميائية للهالوجينات
- جميعها مكونة من ذرتين ولا توجد منفردة أبدًا نظرًا لنشاطها الكميائي العالي.
- يحتوى مستوى التكافؤ الخارجي لها على سبع إلكترونات.
- تحتاج إلى إلكترون واحد فقط لاكتمال مستوى الطاقة الخارجي لها والوصول إلى حالة الاستقرار الكميائي.
- تحصل عناصر الهالوجينات على الالكترون الأخير عن طريق تفاعلها مع ذرات وعناصر فلزية أخرى.
- يتناسب النشاط الكميائي لعناصر الهالوجينات وقدرتها على التفاعل مع الحجم الذري للعنصر وسالبيته الكهربية لذلك نجد الفلور أكثرهم تفاعلًا ونشاطًا كميائيًا.
- تكوين الهاليدات بمختلف تركيباتها.
الهاليدات: الهاليدات على نوعين:
- هاليدات هيدروجينية.
- هاليدات معندنية.
أولًا، الهاليدات الهيدروجينية: هي عبارة عن مركبات ثنائية تتشكل عند تفاعل الهالوجينات مع الهيدروجين، وهي أحماض مائية قوية، تظهر خطورتها بشكلٍ كبير عند ذوبانها في الماء.
تتكون الهاليدات الهيدروجينية 2HX من تفاعل جزئ الهالوجين X2 مع الهيدرجين X2 ويُشار إليها كميائيًا بالصيغة الكميائية التالية:
X2 + X2 → 2HX
أمثلة توضيحية:
- تفاعل اليود مع الهيدروجين .H2+I2→2HI
- تفاعل الكلور مع الهيدروجين H2+Cl2→2HCl
ثانيًا، الهاليدات المعدنية: هي المركبات الناتجة عن تفاعل الهالوجينات مع المعادن وقد تكون:
- أيونية.
- تساهمية أحادية.
- بوليمرية تساهمية
تتكون الهاليدات المعدنية 2MX من تفاعل جزئ الهالوجين X2 مع االعنصر المعدني M ويُشار إليها كميائيًا بالصيغة العامة الكميائية التالية: [1][2]
M+X2→MX2
الاستخدامات التطبيقية لعناصر الهالوجينات
- المنتجات التنظيفية والمُطهرة.
- الإضاءة حيث يخل اليود والبروم بنسبة ضئيلة في ناعة مصابيح الهالوجين.
- المكملات الغذائية.
- الصناعات الدوائية المُستهدفة للأنسجة الدهنية بالجسم.
- توفير الطاقة اللازمة لبعض العمليات الحيوية الخاصة بالانسان مثل عنصر الكلور واليود وأنيونات الفلوريد.
- مكافحة الآفات مثل المركبات متعدد الهالوجين والتي تُستخدم على نطاق واسعٍ صناعيًا.
تدخل الهالوجينات في عددٍ كبير من الصناعات الكميائية حيث تدخل في:
المنتجات التنظيفية: ويرجع الأساس العلمي لدخول الهالوجينات في منتجات التنظيف إلى ضعف ذوبانها بالماء والتصاقها الشديد بالدهون مما يُساعد على إزالة الدهون بسرعة.
يعتبر عنصر الفلور ركنًا أساسيًا في صناعة معجون الأسنان، بالإضافة إلى استخدام كلًا من عنصري البروم الكروم في تنقية المياه بحمامات السباحة أو تطهير الجروح والأطباق والأسطح. [1][2]