Fluorowce (grupa 17)

Siedem elektronów zewnętrznych

Każdy fluorowiec ma siedem elektronów zewnętrznych w konfiguracji ns² np⁵, jak fluor ([He] 2s² 2p⁵) i chlor ([Ne] 3s² 3p⁵). Przyjęcie jednego elektronu daje im trwały układ następnego gazu szlachetnego, więc łatwo tworzą jony halogenkowe o ładunku −1: F⁻, Cl⁻, Br⁻ i I⁻. Dwa atomy fluorowca mogą też uwspólnić parę elektronów, więc pierwiastki te występują jako cząsteczki dwuatomowe: F₂, Cl₂, Br₂ i I₂.

Właściwości fizyczne i tendencje

Grupa 17 jest jedyną grupą, w której w temperaturze pokojowej występuje gaz, ciecz i ciało stałe. Fluor jest bladożółtym gazem, chlor żółtozielonym gazem, brom ciemnoczerwonobrązową cieczą, a jod błyszczącym szaroczarnym ciałem stałym, które po ogrzaniu zamienia się w fioletowe pary.

W dół grupy cząsteczki robią się większe, a siły między nimi silniejsze, więc temperatury topnienia i wrzenia rosną, a barwy ciemnieją. Elektroujemność i reaktywność maleją: fluor jest najbardziej elektroujemnym i najbardziej reaktywnym pierwiastkiem ze wszystkich, podczas gdy jod jest znacznie łagodniejszy.

Typowe reakcje

Fluorowce reagują bezpośrednio z większością metali, tworząc sole jonowe zwane halogenkami: 2Na + Cl₂ → 2NaCl. Bardziej reaktywny fluorowiec wypiera mniej reaktywny z jego soli, więc chlor zabarwia roztwór bromku potasu na pomarańczowo: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂.

Z wodorem tworzą halogenowodory (H₂ + Cl₂ → 2HCl), które rozpuszczają się w wodzie, dając kwasy; kwas fluorowodorowy jest jedynym słabym. W wodzie chlor tworzy kwas chlorowy(I), który zabija bakterie: Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HOCl.

Zastosowania fluorowców

Chlor dezynfekuje wodę pitną i baseny, jest podstawą domowego wybielacza (podchlorynu sodu) i służy do produkcji tworzywa PVC. Fluorki w paście do zębów pomagają zapobiegać próchnicy, a fluor wchodzi w skład powłoki nieprzywierającej PTFE. Związki bromu stosuje się jako środki zmniejszające palność, a jod jest środkiem antyseptycznym i dodaje się go do soli kuchennej, aby zapobiegać niedoborowi jodu.

Astat i tenes

Wszystkie izotopy astatu są promieniotwórcze, a najdłużej żyjący ma okres półtrwania około 8 godzin, więc astat należy do najrzadszych pierwiastków na Ziemi. Nigdy nie otrzymano jego widocznej próbki, jego właściwości są w większości szacunkami, a niektóre obliczenia sugerują, że astat w większej ilości byłby metalem. Tenes, otrzymany po raz pierwszy w 2010 roku, leży pod astatem, ale istniało zaledwie kilka jego atomów i oczekuje się, że zachowuje się mniej jak typowy fluorowiec.