الهالوجينات

بسم الله الرحمن الرحيم

ماذا تعني كلمة هالوجين ....؟؟؟
:

هي كلمة من أصل يوناني و هي تعني المادةالمكونة للملح ، حيث أن وجود هذه العناصر حُدد في البدء في الأملاح التي تكونها مع المعادن..

ولكن بتقدم علم الكيمياء ، واكتشاف مركبات جديدة صارت الهالوجيناتتظهر في مركبات عضوية متعددة مثل التفلون والمواد البلاستيكية مثل بولي كلوريد الفينيل ، والفريونات ، والمبيدات الحشرية الكلورية مثل :

DDT ...


الهالوجينات هى سلسلة كيميائية . وتتكون من العناصر الموجودة في المجموعة 7 والتى كانت تسمى قديما ( VII or VIIA ) من الجدول الدوري وهى : الفلور ، الكلور ، البروم ، اليود ، الأستاتين . ويعنى أصل كلمة هالوجين بالإغريقية إلى مكون الملح .

حيث أن الأستاتين هو عنصر مشع أي ذو خاصية أشعاعية ويوجد في الطبيعة بكيمات قليلة
والهالوجينات هي عناصر لافلزية عالية النشاط الكيميائي ولذلك فيهي لاتوجد في الطبيعة منفردة بل متحدة مع غيرها من العناصر.
حيث توجد على شكل أملاح واسعة الأنتشار في القشرة الأرضية وفي مياه المحيطات مثل ملح كلوريد الصوديوم(NaCl).
وتتمتع الهالوجينات بوجود سبعة الألكترونات في المستوى الخارجي لذلك فهي تميل إلى أكتساب ألكتورن لكي يصبح التوزيع الألكتروني مشابها لتوزيع الألكترونات الغازات الخاملة.

أي أن جزيئات هذه العناصر ثنائية الذرة في حالتها الطبيعية . وتحتاج إلى إلكترون واحد لملئ غلافها الإلكتروني الأخير ، ولذا فإنها تميل لتكوين أيون سالب أحادى الشحنة . وهذا الأيون السالب يسمى بأيون الهاليد ، فالأملاح التى تحتوى الأيونات تسمى هاليدات .


*~ْ~*الخواص الطبيعية والكيميائية للهالوجينات*~ْ~*



ويلاحظ ان الهالوجينات لها إتجاه يمكن رصده عند النزول في المجموعة ، فإنه يلاحظ أن السالبية الكهربية والنشاطية تقل ، أما درجة حرارة الغليان والإنصهر تزيد .



*X* الحجم الذري وأثره على بعض الخواص *X*
يزداد الحجم الذري تدريجياًمن الفلور إلى اليود ..

ويؤثر الاختلاف في الحجم الذري على بعض الخواص .. مثل ..

1- تناقص ميل الذرات لتكوين أيونات سالبة من الفلورإلى اليود .. ويفسر ذلك بأن الإلكترون المضاف إلى الذرة لتكوين الأيون السالب يستقر في مدار يتسع بالتدريج من الكلور إلى اليود وبذلك يق لجذب النواة له ..

2- تقل حرارة الأيونات من الكلور إلى اليود وذلك لأنه كلما صغرحجم الأيون كلما كان ارتباط جزيء الماء قطبي به ارتباطا وثيقاً وكلمازادت الحرارةالمنطلقة ..

3- تقل حرارة تفكك الجزيئات من الكلور إلى اليود وذلك لأن زيادةالحجم تعمل زيادة المسافة بين ذرتي الهالوجين في الجزيء مما يضعف منشدة الوصلة بينهما ويقلل من حرارة التفكك ...


*X* طـــاقة التأين *X*
هي الطاقة اللازمة لإزالةأكثر الإلكترونات بعداً عن النواة من ذرة العنصر المتعادلة وهي في الحالةالغازية

طاقة التأين للهالوجينات أعلى من طاقة التأين للعناصر التي تسبقهافي الدورات ... وذلك يعود إلى ...

ازدياد العدد الذري لعناصرالدورة الواحدة كلما انتقلنا من اليسار إلى اليمين في الدورة الواحدة ...

فبالتالي يؤدي ذلك إلى ازدياد شحنة النواة الفعالة المؤثرة في الإلكترونات الخارجية ، وقوة جذب النواة للإلكترونات الخارجية ... وبالتالي نقصان الحجم الذري ...

وأقل من طاقةالتأين للغازات الخاملة ..

و تقل طاقةالتأين للهالوجينات كلما انتقلنا من أعلى إلى أسفل المجموعة ..

وذلك يعود بسبب بعد الإلكترونات الأخيرةعن النواة وثبات الشحنة الفعالة ، وبالتالي ضعف قوة جذب النواة .. فمن السهل فقد هذه الإلكترونات ...


*X* السالبية الكهربائية *X*
هي قابلية العنصرللاستئثار بالزوج الإلكتروني الرابط ..

ونظراً لأن عناصر مجموعة الهالوجينات تقع في أقصى يمين الجدول الدوري فإنهاتتميز بسالبية كهربائية عالية جداً ويعتبر الفلور أكثر عناصرالجدول الدوري سالبية ..

وتقل هذه الصفة بزيادة العدد الذري فيمكن لليود أن يكونأيوناً موجباً كما في بيركلورات اليود I(ClO4O) ...

ويتضح أثرالتناقص التدريجي في السالبية الكهربائية من الفلور إلى اليود في قدرة ذرةهالوجين خفيف على أكسدة أيون هاليد أثقل منه فيؤكسد الكلور مثلاً أيون اليود إلى يود ..

كما يمكن لذرة هالوجين ثقيل أن تختزل المركبات الأكسجينية لهالوجين أخف منه مثلاً أيون الكلورات إلى الكلور ..


*X* التكافؤ وحالات التأكسد *X*


*X* الألفة الإلكترونية *X*
هي قابلية العنصر لاستضافة إلكترون أو أكثر إلى ذرتهالمتعادلة الشحنة ..

يحتوي المدار الخارجي لذرات هذه العناصر على سبعة إلكترونات ..

ولذلك فإن لها ميل شديد لأن تكتسب إلكتروناً إضافياً حتى تصل إلى بنية إلكترونية ثابتة كبنية الغازات الخاملة ولذلك تعطي العناصرالهالوجينية روابط مختلفة الأنواع وهي ..


روابط أيونية ..


لكي تصل الهالوجينات إلى بنية مستقرة فإنها تسعى لإكمال طبقتهاالخارجية وذلك باكتسابها لإلكترون واحد فتعطي أيوناً سالباً ..

ولذلك نجد أن طاقة التأين للهالوجينات منخفضة جداً وتختلف هذه القابلية من هالوجين إلى أخر .. حيث تبلغ أقصاها في عنصر الفلوروأدناها في عنصر اليود ..

ونتيجة لقابلية هذه العناصر للإلكترونات نجدها تشكل أيوناً سالباً مع العناصر ذات الكهربائية الموجبة القوية التي يمكنها أن تتخلى عن إلكترونها بسهولة لتضمها الهالوجينات إليها ، وبذا تنشأ الرابطة الأيونية ..

جميع عناصرالهالوجينات مؤكسدة وتتناقص قوة أكسدتها كلما ازداد العدد الذري لعناصرهاحتى نصل إلى اليود الذي يبدي بعض الصفات الفلزية الواضحة ...


روابط تساهمية نموذجية ..

يمكن أن تصل الهالوجينات لبنية ثابتة عن طريق إقامة روابط تساهمية نموذجية وهذه هي الطريقة العامة المتبعة في هذه العناصر ... وكذلك تقوم الهالوجينات بإنشاء رابطة تساهمية بين ذرتين من نفس الهالوجين ...


روابط تساهمية نصف قطبية " تساندية "

لا يقتصر تكافؤ الهالوجينات على التكافؤ السالب بل لها القدرة ماعدا الفلور على تكوين مركبات كالأحماض الأكسجينية ومشتقاتها يكون فيها عدد التأكسد للهالوجين موجباً ومساوياً إلى 1 أو 3 أو 5 أو 7 ...

والسبب في أن الفلور لا يتأخذ أعداد أكسدة موجبة وذلكب سبب كهربيته السالبة القوية وصغر نصف قطره الذري أو ربما لعدم وجودإلكترونات بالموضع d ، هذه الأسباب تمنع الفلور من إقامة روابط نصق قطبية " تساندية " فتكون أكسدة الفلور " صفر و -1


أما الكلور فإنه يستخدم كل الإمكانات فتكون درجة أكسدته :

-1 ، صفر ، +1 ، +3 ، +4 ، +5 ، +7


أما البروم فإنه أيضاً يستخدم كل الإمكانات فتكون درجة أكسدته :


-1 ، صفر ، +1، +5


أما اليود فهو كالكلور والبروم يعطي درجات أكسدة :


-1 ، صفر ، +1 ، +3 ، +5 ، + 7


وأما بالنسبة للأستاين فهو عنصر غير ثابت وهو من العناصر المشعةوله عدة نظائر ..

وتشبه خواص الأستاتين خواص بقية الهالوجينات إلا أنه أقل منهاكهربائية سالبة ، يقرب هذا العنصر منالفلزات إذ يعطي مركب كبريتيد الأستاتين صعب الإنحلال ..

*X* النشاط الكيميائي وقوتها كعوامل أكسدة *X*
فنظراً للميل الشديد للهالوجينات لاكتساب إلكترون في المدار الخارجي لكل ذرة منها .. فإنها تعتبر عوامل أكسدة قوية جداً ...

وتقل قوتها كعوامل أكسدة قوية مع إزدياد العدد الذري لذراتها ..

وتعتبر الهالوجينات عناصر نشطة جداً .. ويقل نشاطها كلما انتقلنا منأعلى إلى أسفل المجموعة .. وسبب نشاط الفلور نظراً لأن طاقةالرابطة F-F منخفضة ، مما يؤدي إلى سهولة الإنشطار إلى ذرات الفلورالنشيطة وتعزي القيمة المنخفضة لطاقة الرابطة إلى التنافر بين أزواجالإلكترونات الموجودة على كل ذرة في جزيء F2 ذي الحجم الصغير ...
قوتهاكعوامل أكسدة ...


.....تحضير الهالوجينات.....
1-تحضير الفلور:-
يعتبر الفلور عنصرا واسع الأنتشار في الطبيعة ويوجد على هيئة أملاح أهمها الفلوسبار(فلوريد الكالسيوم CaF2),والكريوليت(Na2AlF6).
ولمان كان الفلور عاملا مؤكسدا قويا جدا,فأنه يصعب أكسدته كيميائيا لأستخلاصه من أملاحه.

ويحضر الفلور على هيئة غاز أصفر بالتحليل الكهربي لمصهور أحد مركباته مثل فلوريد البوتاسيوم الهيدروجيني(KHF2).
KHF2=====>1/2F2+KF+1/2H2

...أستخدامات الفلور:
يستخدم الفلور في تعقيم الحبوب ومنع تعفنها,كما يتسخدم في صناعة مركبات مختلفة ذات أهمية خاصة مثل غاز التبريد في الثلاجات الذي يسمى بالفريون.
وكذلك في صناعة البلمرات مثل التيفلون(Teflon).كذلك ستخدم الفلور في صناعة العوازل والأصباغ والمبيدات والمطاط والألومنيوم وصناعة الحديد وفي أعمال الخراطة وكذلك أفي تحضير معاجين الأسنان لحفظها من التسوس.

2-تحضير الكلور:-
يمكن تحضير الكلور في المختبر بتسخين ملح كلوريد الصوديوم مع عاملمؤكسد مثل ثاني أكسيد المنجنيز(MnO2)
وحمض الكبريتيك المركز:
2NaCl+mnO2+2H2O=====>Na2SO4+MnSO4+2H2O+Cl2
ويمرر الغز الناتج على قليل من الماء لإزالة الشوائب التي قد تتكون من كلوريد الهيدروجين,ثم يجفف بأمراره
على حمض كبريتيك مركز ويجمع بإزاحة الهواء إلى أعلى لأنه أقل من الهواء..ولا ننسى م أستخدام ثيوكبريتات الصوديوم(Na2S2O3) لكي تتفاعل مع الفائض من الكلور لأنه غاز سام.

ويحضر الكورفي الصناعة بالتحليل الكهربي لمصهور كلوريد الصوديوم أثناء تحضير الصوديوم أو الصودا الكاوية.

...أستخدامات الكلور:-
يستخدم الكلور في تعقيم مياه الشرب وفي عمل المواد المزيلة للألوانوفي صناعة المبيدات الحشرية
وفي صناعة البلاستيك.

3-تحضير البروم:-
يمكن بالكريقة السابقة في الكلور أن نحضر البروم حيث ينفصل البروم ويتكثف على هيئة سائل احمر بني.

...أستخدامات البروم:-
يستخدم البروم لعمل مواد تضاف إلى وقود السيارة.ويستخدم أيضا في عمل بروميد الفضة الحساس للضوء والمستخدم في أعمال التصور.

4-تحضير اليود:-
بنفس الطريقة أيضا يتم تحضير اليود...

...أستخدامات اليود:-
لليود أستخدامات طبية هامة فهو هام لجسم الأنسان لتلافي أمراض الغدة الدرقية كما يستخدم في عمل صبغة اليود لتطهير الجروح.كما يستخدم يوديد الفضة في أفلام التصوير..


*X*الوان الهالوجينات وحالاتها*X*

الفـــلور ..يكون على شكل غازأصفر فاتحصعب الإسالة يتحول إلى سائل عند درجة تحول الهواء نفسه إلى سائل ، كلمة فلور أتية من اسم المركب فلورين CaF2 ,, ويذيب الفلور كثيراً من المركبات قليلة الذوبان .

.الكلورغازأخضر اللون بصفرةسهل الإسالة بالضغط ، واسم الكلور آتِ من لونه

.البروم يكون على شكل سائل عند الدرجة العادية ولونه بني محمر غامق.. وهو شديد التطاير ويصدر أبخرة ثقيلة ملونة " بنيةمحمرة "
كلمة البروم مشتقة من كلمة تعني الرائحة الكريهة ..

اليود صلب عند درجة الحرارة العاديةوله مظهر معدن مبلور سهل التسامي ويعطي عند تساميه غازاً بنفسجياً..وقد اشتق اسمه من لونه البنفسجي ..

*~ْ~*وجود الهالوجينات في الطبيعة*~ْ~*
الفـــــــــــلور يوجد على شكل أملاح فالفلورين وهو خام الفلور يكون على شكلم بلور ..وعند تسليط الأشعةالفوق بنفسجية على قطعة الفلورين فإنهاتعطي وميضاً مميزاً .. وللفلورين ألوان مختلفة أكثرها انتشاراً الأصفروالأزرق . كما يوجد الكريولايت وهوالخام الحاوي على الفلور ويعتبر مخفضاً لدرجة الإنصهار عند تحضيرالألومينيوم أما الخام الرئيسي للفلورفهو الأباتيت ..

ويشكل الفلور أحد مركبات العظام أو بشكل متحد مع الفوسفور أوالكالسيوم .. وتؤدي زيادة تركيز الفلور في المواد الغذائية إلى الإضرارب الأسنان إلا أن وجود مليجرام من الفلور في مياه الشرب يقي من نخرالأسنان وتؤدي ريادة الفلور في أجزاء الجسم إلى تكليس العظام أونقص فيها .. ويوجد الفلور في النباتات بنسب قليلة ومختلفة ...

الكلور ..يوجد الكلور في مياه البحر على شكل كلوريد الصوديوم وعلى شكل طبقات صخرية ...كما يوجد بشكل مختلط " ملح البوتاسيوم والمغنيسيوم " ويطلق عليه خام الكارناليت .. " ستراسفير " وملح البوتاسيوم والصوديوم واسمه " سلفين " ..

ويوجد الكلور بنسب عالية في الحيوان فهو يشكل الوسط الضروري للمياه كما يوجد في النباتات مترافقاً مع البروم ..البــــــروم ..يوجد مختلطاً بالكلور بكميات قليلة ، ويكون على شكل بروميد الصوديوم وبروميد البوتاسيوم ، وبروميد المغنيسيوم .. ويوجد في ماء البحر وفي مكامن الأملاح والبحيرات أو البحار الجافة " تونس " .

..اليــــــــــــود ويوجد على شكل يود بتركيز قليل في مياه البحر وفي الطحالب البحريةكما يوجد مختلطاًبالأملاح ممثل نترات الصوديوم الطبيعية على شكل يودات أو يوديد تشيلي ..

ويوجد في الغدة الدرقية ويؤثر تأثيراً مهماً وأساسياً في الجسم ..



*~*التأثير الفسيولوجي للهالوجينات *~*

في الحالةالغازية تكون جميع الهالوجينات خطرة إذا ما استنشقت معهواء التنفس ولاسيما داخل الرئتين ، فالفلور فعال جداً والكلور استخدم كغاز حربي فتاك ...

أما أبخرة البروم فهي صعبة الاستنشاق وتؤدي إلى تآكل الغشاءالمخاطي لذلك ينصح بحفظ واني الهالوجينات في مكان جيد التهوية ..

وسائل البروم حارق ويجب تحاشي مسه ... وعند فتح الزجاجات المحتوية عليه يجب أخذ الحذر والحيطة من أبخرته ومن سائله أما اليود فليس أقل خطراًمن إقرانه فهو سام مخرش صعب الاستنشاق