Halogen dalam tabel periodik terletak di sebelah kiri gas mulia. Lima unsur non-logam beracun ini termasuk dalam golongan 7 tabel periodik. Ini termasuk fluor, klorin, bromin, yodium dan astatin. Meskipun astatin bersifat radioaktif dan hanya memiliki isotop berumur pendek, ia berperilaku seperti yodium dan sering diklasifikasikan sebagai halogen. Karena unsur-unsur halogen memiliki tujuh elektron valensi, mereka hanya membutuhkan satu elektron tambahan untuk membentuk oktet penuh. Karakteristik ini membuat mereka lebih reaktif daripada kelompok non-logam lainnya.
Karakteristik umum
Halogen membentuk molekul diatomik (dari tipe X2, di mana X menunjukkan atom halogen) - bentuk stabil dari keberadaan halogen dalam bentuk unsur bebas. Ikatan molekul diatomik ini bersifat non-polar, kovalen dan tunggal. Sifat kimia halogen memungkinkan mereka untuk dengan mudah bergabung dengan sebagian besar elemen, sehingga mereka tidak pernah terjadi tanpa kombinasi di alam. Fluor adalah halogen yang paling aktif dan astatin yang paling sedikit.
Semua halogen membentuk garam golongan I dengan persamaanproperti. Dalam senyawa ini, halogen hadir sebagai anion halida dengan muatan -1 (misalnya, Cl-, Br-). Akhiran -id menunjukkan adanya anion halida; misalnya Cl- disebut "klorida".
Selain itu, sifat kimia halogen memungkinkan mereka untuk bertindak sebagai agen pengoksidasi - untuk mengoksidasi logam. Sebagian besar reaksi kimia yang melibatkan halogen adalah reaksi redoks dalam larutan berair. Halogen membentuk ikatan tunggal dengan karbon atau nitrogen dalam senyawa organik di mana keadaan oksidasinya (CO) adalah -1. Ketika atom halogen digantikan oleh atom hidrogen yang terikat secara kovalen dalam senyawa organik, awalan halo- dapat digunakan dalam pengertian umum, atau awalan fluoro-, kloro-, brom-, yodium- untuk halogen tertentu. Unsur-unsur halogen dapat berikatan silang untuk membentuk molekul diatomik dengan ikatan tunggal kovalen polar.
Klorin (Cl2) adalah halogen pertama yang ditemukan pada tahun 1774, diikuti oleh yodium (I2), brom (Br 2), fluor (F2) dan astatin (Pada, ditemukan terakhir, tahun 1940). Nama "halogen" berasal dari akar kata Yunani hal- ("garam") dan -gen ("membentuk"). Bersama-sama, kata-kata ini berarti "pembentuk garam", menekankan fakta bahwa halogen bereaksi dengan logam untuk membentuk garam. Halit adalah nama garam batu, mineral alami yang terdiri dari natrium klorida (NaCl). Dan akhirnya, halogen digunakan dalam kehidupan sehari-hari - fluoride ditemukan dalam pasta gigi, klorin mendisinfeksi air minum, dan yodium meningkatkan produksi hormon.tiroid.
Elemen kimia
Fluor adalah unsur dengan nomor atom 9, dilambangkan dengan simbol F. Unsur fluor pertama kali ditemukan pada tahun 1886 dengan mengisolasinya dari asam fluorida. Dalam keadaan bebasnya, fluor ada sebagai molekul diatomik (F2) dan merupakan halogen paling melimpah di kerak bumi. Fluor adalah unsur paling elektronegatif dalam tabel periodik. Pada suhu kamar, itu adalah gas kuning pucat. Fluor juga memiliki jari-jari atom yang relatif kecil. CO-nya adalah -1, kecuali untuk keadaan diatomik unsur, di mana keadaan oksidasinya adalah nol. Fluor sangat reaktif dan berinteraksi langsung dengan semua elemen kecuali helium (He), neon (Ne), dan argon (Ar). Dalam larutan H2O, asam fluorida (HF) adalah asam lemah. Meskipun fluor sangat elektronegatif, elektronegativitasnya tidak menentukan keasaman; HF adalah asam lemah karena fakta bahwa ion fluor bersifat basa (pH> 7). Selain itu, fluor menghasilkan oksidator yang sangat kuat. Misalnya, fluor dapat bereaksi dengan xenon gas inert untuk membentuk zat pengoksidasi kuat xenon difluorida (XeF2). Fluor memiliki banyak kegunaan.
Klor adalah unsur dengan nomor atom 17 dan simbol kimia Cl. Ditemukan pada tahun 1774 dengan mengisolasinya dari asam klorida. Dalam keadaan unsurnya, ia membentuk molekul diatomik Cl2. Klorin memiliki beberapa CO: -1, +1, 3, 5 dan7. Pada suhu kamar, itu adalah gas hijau muda. Karena ikatan yang terbentuk antara dua atom klorin lemah, molekul Cl2 memiliki kemampuan yang sangat tinggi untuk masuk ke dalam senyawa. Klorin bereaksi dengan logam membentuk garam yang disebut klorida. Ion klorin adalah ion yang paling umum ditemukan di air laut. Klorin juga memiliki dua isotop: 35Cl dan 37Cl. Natrium klorida adalah yang paling umum dari semua klorida.
Bromin adalah unsur kimia dengan nomor atom 35 dan lambang Br. Ini pertama kali ditemukan pada tahun 1826. Dalam bentuk unsurnya, bromin adalah molekul diatomik Br2. Pada suhu kamar, itu adalah cairan coklat kemerahan. CO-nya adalah -1, +1, 3, 4 dan 5. Brom lebih aktif daripada yodium, tetapi kurang aktif daripada klorin. Selain itu, bromin memiliki dua isotop: 79Br dan 81Br. Brom terjadi sebagai garam bromida yang dilarutkan dalam air laut. Dalam beberapa tahun terakhir, produksi bromida di dunia telah meningkat secara signifikan karena ketersediaannya dan umurnya yang panjang. Seperti halogen lainnya, bromin adalah zat pengoksidasi dan sangat beracun.
Yodium adalah unsur kimia dengan nomor atom 53 dan lambang I. Yodium memiliki bilangan oksidasi: -1, +1, +5 dan +7. Ada sebagai molekul diatomik, I2. Pada suhu kamar itu adalah padatan ungu. Yodium memiliki satu isotop stabil, 127I. Pertama kali ditemukan pada tahun 1811dengan rumput laut dan asam sulfat. Saat ini, ion yodium dapat diisolasi dalam air laut. Meskipun yodium tidak terlalu larut dalam air, kelarutannya dapat ditingkatkan dengan menggunakan iodida terpisah. Yodium memainkan peran penting dalam tubuh, berpartisipasi dalam produksi hormon tiroid.
Astatin adalah unsur radioaktif dengan nomor atom 85 dan simbol At. Kemungkinan keadaan oksidasinya adalah -1, +1, 3, 5, dan 7. Satu-satunya halogen yang bukan molekul diatomik. Dalam kondisi normal, itu adalah padatan logam hitam. Astatin adalah elemen yang sangat langka, sehingga sedikit yang diketahui tentangnya. Selain itu, astatin memiliki waktu paruh yang sangat singkat, tidak lebih dari beberapa jam. Diterima pada tahun 1940 sebagai hasil sintesis. Dipercaya bahwa astatine mirip dengan yodium. Menampilkan sifat logam.
Tabel di bawah menunjukkan struktur atom halogen, struktur lapisan terluar elektron.
| Halogen | Konfigurasi elektron |
| Fluor | 1s2 2s2 2p5 |
| Klorin | 3s2 3p5 |
| Bromin | 3d10 4s2 4p5 |
| Yodium | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatin | 4f14 5d106s2 6p5 |
Struktur lapisan terluar elektron yang serupa menentukan bahwa sifat fisik dan kimia halogen serupa. Namun, ketika membandingkan elemen-elemen ini, perbedaan juga diamati.
Sifat periodik pada gugus halogen
Sifat fisika zat sederhana halogen berubah dengan bertambahnya jumlah unsur. Untuk pemahaman yang lebih baik dan kejelasan yang lebih besar, kami menawarkan beberapa tabel.
Titik lebur dan titik didih gugus meningkat seiring dengan bertambahnya ukuran molekul (F <Cl
Tabel 1. Halogen. Sifat fisik: titik leleh dan titik didih
| Halogen | Mencair T (˚C) | Titik didih (˚C) |
| Fluor | -220 | -188 |
| Klorin | -101 | -35 |
| Bromin | -7.2 | 58.8 |
| Yodium | 114 | 184 |
| Astatin | 302 | 337 |
Jari-jari atom bertambah
Ukuran inti bertambah (F < Cl < Br < I < At), dengan bertambahnya jumlah proton dan neutron. Selain itu, semakin banyak tingkat energi yang ditambahkan pada setiap periode. Ini menghasilkan orbital yang lebih besar, dan karena itu meningkatkan jari-jari atom.
Tabel 2. Halogen. Sifat fisik: jari-jari atom
| Halogen | Jari-jari kovalen (pm) | Ionic (X-) radius (pm) |
| Fluor | 71 | 133 |
| Klorin | 99 | 181 |
| Bromin | 114 | 196 |
| Yodium | 133 | 220 |
| Astatin | 150 |
Energi ionisasi berkurang
Jika elektron valensi terluar tidak berada di dekat nukleus, maka tidak perlu banyak energi untuk mengeluarkannya darinya. Dengan demikian, energi yang dibutuhkan untuk mendorong elektron terluar keluar tidak setinggi di bagian bawah golongan unsur, karena ada lebih banyak tingkat energi. Selain itu, energi ionisasi yang tinggi menyebabkan unsur tersebut menunjukkan kualitas non-logam. Tampilan yodium dan astatin menunjukkan sifat logam karena energi ionisasi berkurang (Pada < I < Br < Cl < F).
Tabel 3. Halogen. Sifat fisik: energi ionisasi
| Halogen | Energi ionisasi (kJ/mol) |
| fluorin | 1681 |
| klorin | 1251 |
| bromin | 1140 |
| yodium | 1008 |
| astatin | 890±40 |
Elektronegativitas berkurang
Jumlah elektron valensi dalam atom meningkat dengan meningkatnya tingkat energi pada tingkat yang semakin rendah. Elektron semakin menjauh dari nukleus; Dengan demikian, inti dan elektron keduanya tidak saling tarik menarik. Peningkatan perisai diamati. Oleh karena itu, Keelektronegatifan berkurang dengan bertambahnya periode (Pada < I < Br < Cl < F).
Tabel 4. Halogen. Sifat fisik: elektronegativitas
| Halogen | Elektronegativitas |
| fluorin | 4.0 |
| klorin | 3.0 |
| bromin | 2.8 |
| yodium | 2.5 |
| astatin | 2.2 |
Afinitas elektron berkurang
Seiring bertambahnya ukuran atom dengan bertambahnya periode, afinitas elektron cenderung menurun (B < I < Br < F < Cl). Pengecualian adalah fluor, yang afinitasnya kurang dari klorin. Hal ini dapat dijelaskan dengan ukuran fluor yang lebih kecil dibandingkan dengan klor.
Tabel 5. Afinitas elektron halogen
| Halogen | Afinitas elektron (kJ/mol) |
| fluorin | -328.0 |
| klorin | -349.0 |
| bromin | -324.6 |
| yodium | -295.2 |
| astatin | -270.1 |
Reaktivitas elemen berkurang
Reaktivitas halogen menurun dengan bertambahnya periode (Pada <I
Kimia anorganik. Hidrogen + halogen
Halida terbentuk ketika halogen bereaksi dengan unsur lain yang kurang elektronegatif membentuk senyawa biner. Hidrogen bereaksi dengan halogen membentuk HX halida:
- hidrogen fluorida HF;
- hidrogen klorida HCl;
- hidrogen bromida HBr;
- hydroiodine HI.
Hidrogen halida mudah larut dalam air untuk membentuk asam hidrohalat (hidrofluorat, hidroklorik, hidrobromik, hidroiodik). Sifat-sifat asam ini diberikan di bawah ini.
Asam terbentuk dari reaksi berikut: HX (aq) + H2O (l) → - (aq) + H 3O+ (aq).
Semua hidrogen halida membentuk asam kuat kecuali HF.
Keasaman asam hidrohalat meningkat: HF <HCl <HBr <HI.
Asam fluorida dapat mengukir kaca dan beberapa fluorida anorganik untuk waktu yang lama.
Mungkin tampak berlawanan dengan intuisi bahwa HF adalah asam hidrohalat terlemah, karena fluor memiliki kandungan tertinggikeelektronegatifan. Namun, ikatan H-F sangat kuat, menghasilkan asam yang sangat lemah. Ikatan yang kuat ditentukan oleh panjang ikatan yang pendek dan energi disosiasi yang tinggi. Dari semua hidrogen halida, HF memiliki panjang ikatan terpendek dan energi disosiasi ikatan terbesar.
asam okso halogen
Asam okso halogen adalah asam dengan atom hidrogen, oksigen, dan halogen. Keasamannya dapat ditentukan dengan menggunakan analisis struktur. Asam okso halogen tercantum di bawah ini:
- asam hipoklorit HOCl.
- asam klorida HClO2.
- asam klorida HClO3.
- asam perklorat HClO4.
- asam hipoklorit HOBr.
- asam bromomat HBrO3.
- asam bromoat HBrO4.
- Hyiodic acid HOI.
- asam iodonic HIO3.
- asam methaiodic HIO4, H5IO6.
Dalam masing-masing asam ini, sebuah proton terikat pada atom oksigen, jadi membandingkan panjang ikatan proton tidak berguna di sini. Elektronegativitas memainkan peran dominan di sini. Aktivitas asam meningkat dengan jumlah atom oksigen yang terikat pada atom pusat.
Penampilan dan keadaan materi
Sifat fisik utama halogen dapat diringkas dalam tabel berikut.
| Keadaan materi (pada suhu kamar) | Halogen | Penampilan |
| keras | yodium | ungu |
| astatin | hitam | |
| cair | bromin | merah-coklat |
| gas | fluorin | coklat pucat |
| klorin | hijau pucat |
Penjelasan Penampilan
Warna halogen adalah hasil dari penyerapan cahaya tampak oleh molekul, yang menyebabkan eksitasi elektron. Fluor menyerap cahaya ungu dan karena itu tampak kuning muda. Yodium, di sisi lain, menyerap cahaya kuning dan tampak ungu (kuning dan ungu adalah warna komplementer). Warna halogen menjadi lebih gelap dengan bertambahnya periode.
Dalam wadah tertutup, brom cair dan yodium padat berada dalam kesetimbangan dengan uapnya, yang dapat diamati sebagai gas berwarna.
Meskipun warna astatin tidak diketahui, diasumsikan bahwa warnanya harus lebih gelap dari yodium (yaitu hitam) sesuai dengan pola yang diamati.
Sekarang, jika Anda ditanya: "Karakterisasi sifat fisik halogen", Anda akan memiliki sesuatu untuk dikatakan.
Bilangan oksidasi halogen dalam senyawa
Kondisi oksidasi sering digunakan sebagai ganti "valensi halogen". Sebagai aturan, keadaan oksidasi adalah -1. Tetapi jika halogen terikat pada oksigen atau halogen lain, ia dapat mengambil keadaan lain:CO oksigen -2 memiliki prioritas. Dalam kasus dua atom halogen yang berbeda terikat bersama, atom yang lebih elektronegatif menang dan mengambil CO -1.
Misalnya, dalam yodium klorida (ICl) klorin memiliki CO -1, dan yodium +1. Klorin lebih elektronegatif daripada yodium, jadi CO-nya -1.
Dalam asam bromat (HBrO4) oksigen memiliki CO -8 (-2 x 4 atom=-8). Hidrogen memiliki keadaan oksidasi keseluruhan +1. Menambahkan nilai-nilai ini menghasilkan CO -7. Karena CO akhir senyawa harus nol, CO brom adalah +7.
Pengecualian ketiga untuk aturan ini adalah bilangan oksidasi halogen dalam bentuk unsur (X2), di mana CO-nya nol.
| Halogen | CO dalam senyawa |
| fluorin | -1 |
| klorin | -1, +1, +3, +5, +7 |
| bromin | -1, +1, +3, +4, +5 |
| yodium | -1, +1, +5, +7 |
| astatin | -1, +1, +3, +5, +7 |
Mengapa SD fluor selalu -1?
Elektronegativitas meningkat seiring dengan periode. Oleh karena itu, fluor memiliki elektronegativitas tertinggi dari semua elemen, sebagaimana dibuktikan oleh posisinya dalam tabel periodik. Konfigurasi elektronnya adalah 1s2 2s2 2p5. Jika fluor mendapatkan satu elektron lagi, orbital p terluar terisi penuh dan membentuk oktet penuh. Karena fluor memilikielektronegativitas tinggi, ia dapat dengan mudah mengambil elektron dari atom tetangga. Fluor dalam hal ini isoelektronik terhadap gas inert (dengan delapan elektron valensi), semua orbital terluarnya terisi. Dalam keadaan ini, fluor jauh lebih stabil.
Produksi dan penggunaan halogen
Di alam, halogen berada dalam bentuk anion, sehingga halogen bebas diperoleh dengan oksidasi melalui elektrolisis atau dengan bantuan zat pengoksidasi. Misalnya, klorin diproduksi oleh hidrolisis larutan garam. Penggunaan halogen dan senyawanya beragam.
- Fluor. Meskipun fluor sangat reaktif, fluor digunakan dalam banyak aplikasi industri. Misalnya, ini adalah komponen kunci dari polytetrafluoroethylene (Teflon) dan beberapa fluoropolimer lainnya. Chlorofluorocarbons adalah bahan kimia organik yang sebelumnya digunakan sebagai refrigeran dan propelan dalam aerosol. Penggunaannya telah dihentikan karena kemungkinan dampaknya terhadap lingkungan. Mereka telah digantikan oleh hidroklorofluorokarbon. Fluoride ditambahkan ke pasta gigi (SnF2) dan air minum (NaF) untuk mencegah kerusakan gigi. Halogen ini ditemukan di tanah liat yang digunakan untuk membuat beberapa jenis keramik (LiF), digunakan dalam tenaga nuklir (UF6), untuk menghasilkan antibiotik fluoroquinolone, aluminium (Na 3 AlF6), untuk isolasi tegangan tinggi (SF6).
- Klorin juga telah menemukan berbagai kegunaan. Ini digunakan untuk mendisinfeksi air minum dan kolam renang. Natrium hipoklorit (NaClO)merupakan komponen utama pemutih. Asam klorida banyak digunakan di industri dan laboratorium. Klorin hadir dalam polivinil klorida (PVC) dan polimer lain yang digunakan untuk mengisolasi kabel, pipa, dan elektronik. Selain itu, klorin telah terbukti bermanfaat dalam industri farmasi. Obat-obatan yang mengandung klorin digunakan untuk mengobati infeksi, alergi, dan diabetes. Bentuk netral hidroklorida adalah komponen dari banyak obat. Klorin juga digunakan untuk mensterilkan peralatan rumah sakit dan mendisinfeksi. Di bidang pertanian, klorin merupakan bahan dalam banyak pestisida komersial: DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane) digunakan sebagai insektisida pertanian, tetapi penggunaannya telah dihentikan.
- Bromin, karena sifatnya yang tidak mudah terbakar, digunakan untuk menekan pembakaran. Ini juga ditemukan dalam metil bromida, pestisida yang digunakan untuk mengawetkan tanaman dan menekan bakteri. Namun, penggunaan metil bromida yang berlebihan telah dihapus karena efeknya pada lapisan ozon. Brom digunakan dalam produksi bensin, film fotografi, pemadam kebakaran, obat-obatan untuk pengobatan pneumonia dan penyakit Alzheimer.
- Yodium memainkan peran penting dalam berfungsinya kelenjar tiroid. Jika tubuh tidak mendapatkan cukup yodium, kelenjar tiroid membesar. Untuk mencegah gondok, halogen ini ditambahkan ke garam meja. Yodium juga digunakan sebagai antiseptik. Yodium ditemukan dalam larutan yang digunakan untukmembersihkan luka terbuka, serta dalam semprotan desinfektan. Selain itu, perak iodida sangat penting dalam fotografi.
- Astatin adalah halogen radioaktif dan tanah jarang, sehingga belum digunakan di mana pun. Namun, diyakini bahwa unsur ini dapat membantu yodium dalam pengaturan hormon tiroid.
