Halogene (Gruppe 17)

Sieben Außenelektronen

Jedes Halogen hat sieben Außenelektronen in der Konfiguration ns² np⁵, etwa Fluor ([He] 2s² 2p⁵) und Chlor ([Ne] 3s² 3p⁵). Nehmen sie ein Elektron auf, erreichen sie die stabile Anordnung des nächsten Edelgases, daher bilden sie leicht Halogenid-Ionen mit der Ladung −1: F⁻, Cl⁻, Br⁻ und I⁻. Zwei Halogenatome können sich außerdem ein Elektronenpaar teilen, sodass die Elemente als zweiatomige Moleküle vorliegen: F₂, Cl₂, Br₂ und I₂.

Physikalische Eigenschaften und Trends

Gruppe 17 ist die einzige Gruppe, in der bei Raumtemperatur ein Gas, eine Flüssigkeit und ein Feststoff vorkommen. Fluor ist ein blassgelbes Gas, Chlor ein gelbgrünes Gas, Brom eine dunkelrotbraune Flüssigkeit und Iod ein glänzender grauschwarzer Feststoff, der beim Erhitzen zu violettem Dampf wird.

Nach unten in der Gruppe werden die Moleküle größer und die Kräfte zwischen ihnen stärker, sodass Schmelz- und Siedepunkte steigen und die Farben dunkler werden. Elektronegativität und Reaktivität nehmen ab: Fluor ist das elektronegativste und reaktivste Element überhaupt, während Iod viel milder ist.

Typische Reaktionen

Halogene reagieren direkt mit den meisten Metallen zu ionischen Salzen, den Halogeniden: 2Na + Cl₂ → 2NaCl. Ein reaktiveres Halogen verdrängt ein weniger reaktives aus dessen Salzen, daher färbt Chlor eine Kaliumbromidlösung orange: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂.

Mit Wasserstoff bilden sie Halogenwasserstoffe (H₂ + Cl₂ → 2HCl), die sich in Wasser zu Säuren lösen; Flusssäure ist die einzige schwache. In Wasser bildet Chlor hypochlorige Säure, die Bakterien abtötet: Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HOCl.

Verwendung der Halogene

Chlor desinfiziert Trinkwasser und Schwimmbäder, ist die Grundlage von Haushaltsbleiche (Natriumhypochlorit) und dient zur Herstellung von PVC-Kunststoff. Fluorid in Zahnpasta hilft, Karies vorzubeugen, und Fluor ist Bestandteil der Antihaftbeschichtung PTFE. Bromverbindungen werden als Flammschutzmittel verwendet, und Iod ist ein Antiseptikum und wird dem Speisesalz zugesetzt, um Iodmangel vorzubeugen.

Astat und Tenness

Alle Isotope von Astat sind radioaktiv, das langlebigste mit einer Halbwertszeit von etwa 8 Stunden, daher ist es eines der seltensten Elemente der Erde. Es wurde nie eine sichtbare Probe hergestellt, seine Eigenschaften sind größtenteils Schätzungen, und manche Berechnungen legen nahe, dass Astat in größerer Menge ein Metall wäre. Tenness, erstmals 2010 hergestellt, steht unter Astat, doch es haben nur einige wenige Atome je existiert, und es soll sich weniger wie ein typisches Halogen verhalten.