할로겐 : 특성, 구조 및 용도 - 화학 - 2026

할로겐은 그룹 VIIA 또는 주기율표 제 17에 속하는 금속 원소 아니다. 그들은 전기 음성 도와 높은 전자 친화도를 가지고있어서 금속과의 결합의 이온 특성에 큰 영향을 미칩니다. '할로겐'이라는 단어는 그리스어에서 유래되었으며 '소금 형성 자'를 의미합니다.

그러나이 할로겐은 무엇입니까? 불소 (F), 염소 (Cl), 브롬 (Br), 요오드 (I) 및 방사성 및 임시 원소 아스타틴 (At). 그들은 매우 반응성이있어서 서로 반응하여 이원자 분자를 형성합니다 : F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , I ₂ 및 At ₂ . 이러한 분자는 물리적 상태가 다르지만 유사한 구조적 특성 (선형 분자)을 갖는 것이 특징입니다.

출처 : Wikimedia Commons를 통해 W. Oelen 작성

위의 이미지에는 3 개의 할로겐이 표시되어 있습니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 : 염소, 브롬 및 요오드. 불소와 아스타틴은 부식에 저항하지 않기 때문에 유리 용기에 저장할 수 없습니다. 할로겐의 관능 특성이 요오드 원소로 그룹 아래로 이동함에 따라 어떻게 변하는 지 주목하십시오.

불소는 황색을 띠는 가스입니다. 염소도 있지만 녹황색; 브롬은 짙은 붉은 액체입니다. 보라색 배음이있는 검은 색 고체 인 요오드; 그리고 어둡고 반짝이는 금속성 고체 인 아스타틴.

할로겐은 주기율표의 거의 모든 원소, 심지어 일부 고귀한 가스 (예 : 크세논 및 크립톤)와 반응 할 수 있습니다. 그렇게하면 원자를 가장 긍정적 인 산화 상태로 산화시켜 강력한 산화제로 전환 할 수 있습니다.

또한 일부 원자에 결합하거나 대체 할 때 분자에 특정 특성을 부여합니다. 이러한 유형의 화합물을 할로겐화물이라고합니다. 사실, 할로겐화물은 할로겐의 주요 천연 공급원이며 이들 중 많은 부분이 바다에 용해되거나 광물의 일부입니다. 형석 (CaF ₂ ) 의 경우입니다 .

할로겐과 할로겐화물은 모두 다양한 용도로 사용됩니다. 산업 또는 기술에서 암염 (염화나트륨)과 같은 특정 음식의 풍미를 단순히 강조하는 것까지.

물리 화학적 특성

원자량

불소 (F) 18.99g / mol; 염소 (Cl) 35.45g / mol; 브롬 (Br) 79.90g / mol; 요오드 (I) 126.9g / mol 및 Astate (At) 210g / mol,

몸 상태

기체 상; Cl 가스; 액체 br; 나는 견고하고 견고합니다.

색깔

F, 옅은 황갈색; Cl, 연한 녹색; Br, 적갈색; I, 보라색 및 At, 메탈릭 블랙 * * (추정)

녹는 점

F -219.6 ° C; Cl -101.5 ° C; Br -7.3 ° C; I 113.7º C 및 302º C.

끓는점

F -118.12 ° C; Cl -34.04 ° C; Br 58.8 ° C; I 184.3º C 및? 337º C.

25º C에서의 밀도

F- 0.0017 g / cm ³ ; CL- 0.0032 g / cm ³ ; 브롬 이온 3.102 g / cm ³ ; I- 4.93 g / cm ³ 및 At- 6.2-6.5 g / cm ³

수용성

CL- 0.091 밀리몰 / cm ³ ; Br- 0.21 mmol / cm ³ 및 I- 0.0013 mmol / cm ³ .

이온화 에너지

F-1,681 kJ / mol; Cl-1,251 kJ / mol; Br-1,140 kJ / mol; I- 1.008 kJ / mol 및 At- 890 kJ / mol.

전기 음성도

F-4.0; Cl-3.0; Br- 2.8; I- 2.5 및 At- 2.2.

할로겐은 원자가 껍질에 7 개의 전자를 가지고 있기 때문에 전자를 얻기를 열망합니다. 또한 할로겐은 원자 반경이 작고 원자가 전자에 핵이 발휘하는 큰 인력으로 인해 전기 음성도가 높습니다.

반동

할로겐은 반응성이 높기 때문에 독성을 설명합니다. 또한 산화제입니다.

반응성의 감소 순서는 F> Cl> Br> I> At입니다.

자연 상태

높은 반응성 때문에 할로겐 원자는 본질적으로 자유롭지 않습니다. 오히려 그들은 응집체를 형성하거나 공유 결합에 의해 연결된 이원자 분자로 발견됩니다.

분자 구조

할로겐은 자연에서 원소 원자가 아니라 이원자 분자로 존재합니다. 그러나 그들은 모두 선형 분자 구조를 가지고 있다는 공통점을 가지고 있으며 유일한 차이점은 결합 길이와 분자 간 상호 작용에 있습니다.

선형 분자 XX (X ₂ )는 두 원자가 전자 쌍을 강하게 끌어 당기기 때문에 불안정하다는 특징이 있습니다. 왜? 외부 전자는 매우 높은 효과적인 핵 전하를 경험하기 때문에 Zef. Zef가 높을수록 링크 XX의 거리가 작아집니다.

그룹 아래로 이동함에 따라 Zef는 약해지고 이러한 분자의 안정성이 증가합니다. 따라서 반응성의 감소 순서는 F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂ 입니다. 그러나 아스타틴과 불소를 비교하는 것은 방사능으로 인해 충분한 안정 동위 원소가 알려지지 않았기 때문에 일치하지 않습니다.

분자간 상호 작용

반면에 분자는 양극성 인 쌍극자 모멘트가 없습니다. 이 사실은 원자 질량과 분자 면적에 비례하는 산란 또는 런던 힘 뿐인 잠복 력 만이 약한 분자간 상호 작용의 원인이됩니다.

이러한 방법으로, F의 작은 분자 _2는 고체를 형성하기에 충분한 질량 전자가 없습니다. I ₂ 와는 달리 요오드 분자는 보라색 증기를 방출하는 고체로 남아 있습니다.

브롬은 두 극단 사이의 중간 예를 나타냅니다. Br ₂ 분자 는 액체 상태로 나타날만큼 충분히 상호 작용합니다.

아스타틴은 금속 특성이 증가하기 때문에 At ₂ 로 나타나지 않고 금속 결합을 형성하는 At 원자로 나타납니다 .

색상 (황록색-노란색-적색-보라색-검정)과 관련하여 가장 적절한 설명은 분자 궤도 이론 (TOM)을 기반으로합니다. 마지막 전체 분자 궤도와 가장 높은 에너지 (결합 방지)를 가진 다음 궤도 사이의 에너지 거리는 파장이 증가하는 광자를 흡수함으로써 극복됩니다.

할로겐화물

할로겐은 반응하여 무기 또는 유기 할로겐화물을 형성합니다. 가장 잘 알려진 할로겐화 수소는 불화 수소 (HF), 염화수소 (HCl), 브롬화 수소 (HBr) 및 요오드화 수소 (HI)입니다.

그들 모두는 물에 용해되어 산성 용액을 생성합니다. 너무 산성이므로 HF는 유리 용기를 분해 할 수 있습니다. 또한 극 강산의 합성을위한 출발 물질로 간주됩니다.

금속의 원자가에 따라 화학 공식을 갖는 소위 금속 할로겐화물도 있습니다. 예를 들어, 알칼리 금속 할로겐화물은 화학식 MX를 가지며, 그중에는 NaCl, 염화나트륨; KBr, 브롬화 칼륨; CsF, 불화 세슘; 및 LiI, 요오드화 리튬.

알칼리 토금속의 할로겐화물, 전이 금속 또는 p 블록의 금속은 공식 MX _{n을 가지며} , 여기서 n은 금속의 양전하입니다. 따라서 이들의 몇 가지 예는 다음과 같습니다 : FeCl ₃ , 삼 염화철; MgBr ₂ , 마그네슘 브로마이드; AlF ₃ , 삼 불화 알루미늄; 및 CuI ₂ , 요오드화 구리.

그러나 할로겐은 탄소 원자와 결합을 형성 할 수도 있습니다. 따라서 그들은 유기 화학과 생화학의 복잡한 세계에 침투 할 수 있습니다. 이러한 화합물을 유기 할로겐화물이라고하며 일반 화학식 RX를 가지며, X는 할로겐 중 하나입니다.

응용

염소

산업에서

-브로 민과 염소는 섬유 산업에서 양모를 표백하고 처리하는 데 사용되므로 젖었을 때 수축을 방지합니다.

-ditritus 소독제, 식수 및 수영장 정화용으로 사용됩니다. 또한 염소에서 추출한 화합물은 세탁실과 제지 산업에서 사용됩니다.

-특수 배터리 및 염소화 탄화수소 제조에 사용됩니다. 또한 육류, 야채, 생선 및 과일 가공에도 사용됩니다. 또한 염소는 살균제로 작용합니다.

-가죽 세척 및 탈탄, 셀룰로오스 표백에 사용됩니다. 삼염화 질소는 이전에 밀가루 표백제 및 컨디셔너로 사용되었습니다.

-포스 펜 가스 (COCl ₂ )는 다양한 산업 합성 공정과 군용 가스 제조에 사용됩니다. 포스 펜은 매우 독성이 강하며 가스가 사용 된 1 차 세계 대전에서 수많은 사망자의 원인이됩니다.

-이 가스는 살충제 및 훈증제에서도 발견됩니다.

-NaCl은 식품의 양념과 가축 및 가금류의 보존에 사용되는 매우 풍부한 소금입니다. 또한, 경구 및 정맥 주사로 체내 재수 액에 사용됩니다.

의학에서

-약물에 결합하는 할로겐 원자는 약물을 더 친 유성으로 만듭니다. 이것은 약물이 세포막을 더 쉽게 통과하여 그것을 구성하는 지질에 용해되도록합니다.

-염소는 신경 전달 물질 GABA의 수용체에 연결된 이온 채널을 통해 중추 신경계의 뉴런으로 확산되어 진정 효과를 생성합니다. 이것은 여러 가지 불안 완화제의 작용 메커니즘입니다.

-HCl은 위장에 존재하며 식품 가공에 유리한 환원 환경을 조성하여 개입합니다. 또한 HCl은 단백질 물질의 장내 흡수 이전 단계 인 단백질 가수 분해를 시작하는 효소 인 펩신을 활성화합니다.

기타

-염산 (HCl)은 욕실 청소, 교육 및 연구 실험실 및 많은 산업 분야에서 사용됩니다.

-PVC (polyvinyl chloride)는 의류, 바닥 타일, 전기 케이블, 유연한 튜브, 파이프, 팽창 식 구조물 및 지붕 타일에 사용되는 염화 비닐 폴리머입니다. 또한 염소는 다른 플라스틱 재료 제조의 중간체로 사용됩니다.

-염소는 브롬 추출에 사용됩니다.

-염화 메틸은 마취 기능을 수행합니다. 또한 특정 실리콘 폴리머 제조 및 지방, 오일 및 수지 추출에 사용됩니다.

-Chloroform (CHCl ₃ )은 교육에서 연구에 이르기까지 많은 실험실, 특히 유기 화학 및 생화학 실험실에서 사용되는 용매입니다.

-마지막으로 염소와 관련하여 금속 부품의 탈지에는 트리클로로 에틸렌이 사용됩니다.

브롬

-브로 민은 금 채굴 공정과 유정 및 가스정 시추에 사용됩니다. 플라스틱 및 가스 산업에서 난연제로 사용됩니다. 브롬은 산소로부터 불을 분리시켜 불을 꺼냅니다.

-유압유, 냉각제 및 제습제 및 모발 성형 준비의 중개자입니다. 칼륨 브로마이드는 사진 판과 종이의 제조에 사용됩니다.

-포타슘 브로마이드는 항 경련제로도 사용되지만 염분으로 인해 신경 기능 장애를 일으킬 가능성이 있기 때문에 그 사용이 감소되었습니다. 또한 일반적인 용도 중 하나는 적외선 분광법에서 고체 시료를 측정하기위한 칩입니다.

-브로 민 화합물은 폐렴 치료에 사용되는 의약품에 존재합니다. 또한, 브롬 화합물은 알츠하이머 병 치료를위한 임상 시험에 사용되는 약물에 포함됩니다.

-브로 민은 석탄을 연료로 사용하는 발전소의 수은 오염을 줄이기 위해 사용됩니다. 또한 섬유 산업에서 다양한 색상의 염료를 만드는 데 사용됩니다.

-메틸 브롬은 토양 및 가정용 훈증 용 살충제로 사용 되었으나 오존에 미치는 피해는 그 사용이 제한되었습니다.

-할로겐 램프는 백열등이며 소량의 브롬과 요오드를 첨가하면 전구 크기를 줄일 수 있습니다.

요오드

-요오드는 신체의 신진 대사를 조절하는 호르몬 인 갑상선 기능에 관여합니다. 갑상선은 표적 기관에 작용하는 호르몬 T3와 T4를 분비합니다. 예를 들어, 심장 근육에 대한 호르몬 작용은 혈압과 심박수를 증가시킵니다.

-또한 요오드는 전분의 존재를 확인하는 데 사용됩니다. 요오드화은은 사진 현상에 사용되는 시약입니다.

플루오르

-충치를 예방하기 위해 일부 불소 화합물이 치약에 첨가됩니다. 불소의 유도체는 다양한 마취제에 존재합니다. 제약 산업에서 불소는 신체에 미치는 영향의 개선 가능성을 연구하기 위해 약물에 통합됩니다.

-불화 수소산은 유리 에칭에 사용됩니다. 또한 할론 (프레온과 같은 소화 가스) 생산에도 사용됩니다. 불소 화합물은 정제를 위해 알루미늄의 전기 분해에 사용됩니다.

-반사 방지 코팅에는 불소 화합물이 포함되어 있습니다. 이것은 플라즈마 스크린, 평면 스크린 및 마이크로 전자 기계 시스템의 제조에 사용됩니다. 불소는 일부 도자기에 사용되는 점토에도 존재합니다.

Astatus

아스타틴은 갑상선 기능을 조절하는 데 요오드를 도울 수 있다고 생각됩니다. 또한 방사성 동위 원소 ( ²¹⁰ At)는 생쥐의 암 연구에 사용되었습니다.

참고 문헌

1. 직장에서의 보건 및 안전 백과 사전. 할로겐과 그 화합물. . 출처 :
2. job.gob.es
3. 화학 LibreTexts. 그룹 17 : 할로겐의 일반 속성. 출처 : chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). 할로겐. 출처 : en.wikipedia.org
5. 짐 클락. (2015 년 5 월). 그룹 7 원소 (할로겐)의 원자 및 물리적 특성. 출처 : chemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML 및 Stanley, GG Chemistry (2003), 8th ed. Cengage 학습.
7. 집단. 할로겐 출처 : elements.org.es
8. 브라운, 로렐. (2017 년 4 월 24 일). 할로겐 특성. 과학. 출처 : sciencing.com