Галогени (17-та група)

Сім зовнішніх електронів

Кожен галоген має сім зовнішніх електронів із конфігурацією ns² np⁵, як-от фтор ([He] 2s² 2p⁵) і хлор ([Ne] 3s² 3p⁵). Приєднання одного електрона дає їм стійку конфігурацію наступного інертного газу, тому вони легко утворюють галогенід-йони із зарядом −1: F⁻, Cl⁻, Br⁻ та I⁻. Два атоми галогену також можуть спільно використовувати пару електронів, тому елементи існують у вигляді двоатомних молекул: F₂, Cl₂, Br₂ та I₂.

Фізичні властивості та тенденції

17-та група — єдина, що містить газ, рідину й тверду речовину за кімнатної температури. Фтор — блідо-жовтий газ, хлор — жовто-зелений газ, бром — темно-червонувато-коричнева рідина, а йод — блискуча сіро-чорна тверда речовина, що під час нагрівання перетворюється на фіолетову пару.

Вниз по групі молекули стають більшими, а сили між ними сильнішими, тому температури плавлення й кипіння зростають, а кольори темнішають. Електронегативність і реакційна здатність спадають: фтор є найелектронегативнішим і найреакційноздатнішим елементом з усіх, тоді як йод набагато м'якший.

Типові реакції

Галогени безпосередньо реагують із більшістю металів, утворюючи йонні солі, які називають галогенідами: 2Na + Cl₂ → 2NaCl. Активніший галоген витісняє менш активний з його солей, тож хлор забарвлює розчин броміду калію в оранжевий колір: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂.

З воднем вони утворюють галогеноводні (H₂ + Cl₂ → 2HCl), які розчиняються у воді, даючи кислоти; фторидна кислота — єдина слабка. У воді хлор утворює хлорнуватисту кислоту, що вбиває бактерії: Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HOCl.

Застосування галогенів

Хлор знезаражує питну воду та басейни, є основою побутового відбілювача (гіпохлориту натрію) і використовується для виробництва пластику ПВХ. Фторид у зубній пасті допомагає запобігати карієсу, а фтор входить до складу антипригарного покриття ПТФЕ. Сполуки брому використовують як антипірени, а йод є антисептиком і додається до кухонної солі для запобігання йододефіциту.

Астат і теннесин

Усі ізотопи астату радіоактивні, найдовгоживучіший має період піврозпаду близько 8 годин, тому астат — один із найрідкісніших елементів на Землі. Видимого зразка астату ніколи не отримували, його властивості здебільшого оцінні, а деякі розрахунки свідчать, що компактний астат був би металом. Тенесин, уперше синтезований у 2010 році, розташований під астатом, але існувало лише кілька його атомів, і очікується, що він поводитиметься менш як типовий галоген.