Nemfémes elemek és vegyületeik a halogének és vegyületeik

8. tétel

Nemfémes elemek és vegyületeik

A halogének és vegyületeik:

A periódusos rendszer VII. A csoportjának elemeit halogén elemeknek nevezzük. Fémekkel sókat képeznek. (halogén = sóképző).

A halogének elemi állapotban kétatomos molekulát alkotnak: F₂, Cl₂, Br₂, I₂. Az apoláris kétatomos molekulák között folyadék, ill. szilárd állapotban gyenge másod rendű kötések hatnak.

A halogénelemek elemi állapotban a természetben - nagy reakcióképességük miatt - általában nem fordulnak elő.

Valamennyi halogénelem jellegzetes, kellemetlen szúrós szagú anyag, színük változatos. Erős oxidálószerek, mérgezőek.

Fluor (F₂): A fluor zöldessárga, mérgező gáz. Elektron negativitása az összes elem között  a legnagyobb, emiatt a legreakcióképesebb halogén elem. A fluor minden elemtől  elektront von el, ezért a legerélyesebb oxidáló hatású anyag. Nagy reakció képessége miatt elemi állapotban nem található természetben, csak ásványaiban fordul elő. ( pl. a fluorit = kálcium-fluorid)

Klór (Cl₂): A klór sárgás zöld színű, szúrós szagú, mérgező gáz.. A legtöbb elemmel közvetlenül egyesül. Erős oxidálószer.

A Klór a vízben kémiai reakció során oldódik, vizes oldata a klóros víz. Hidrogén-klorid és hipoklórsav (HOCl) képződik H₂O+Cl₂ = HCl+HOCl.

Klórdurranógáz: a hidrogén- es klórgáz 1:1 arányú elegye H₂ + Cl₂ = 2 HCl.

A nagyipari sósavgyártás ezen a reakción alapul.

Hidrogén-klorid (HCl): A hidrogén-klorid színtelen, szúrós szagú, vízben igen jól oldódó gáz. A hidrogén-klorid vizes oldata a sósav. Sósavban a fémek egy része pl: cink, vas magnézium jól oldódik, hidrogéngáz képződése közben. A hidrogén-kloridot az iparban elemeiből állítják elő szintézissel: H₂+Cl₂ = 2HCl.

A klór egyes fémekkel heves, exoterm reakcióban egyesül. 2 Na + Cl₂ = 2 NaCl.

Előfordulása:

Vegyületeiben nagy tömegben: pl. NaCl (kősó), KCl (kálisó).

Bróm (Br₂): A bróm vörösbarna színű, gyorsan párolgó folyadék. Gőze kellemetlen, szúrós szagú és erősen mérgező. Bőrre cseppenve nehezen gyógyuló sebet okoz. Vizes oldata a brómos víz oxidáló hatású: H₂O+Br₂ = HOBr. Felhasználása jelentős a fényképészetben és gyógyszeriparban. Vegyületeit nyugtatónak alkalmazzák.

Jód (I₂): Az elemi jód kétatomos molekulái szürke, fémfényű kristályokat alkotnak. Melegítve szublimálódik, és lila színű gőzzé alakul. Vízben alig oldódik. A jód alkoholban, éterben vörösbarna színnel, benzinben lila színnel oldódik. A jód alkoholos oldata a jódtinktúra, amelyet szintén fertőtlenítésre használnak.

Felhasználása: A fényképészetben a fényérzékeny ezüst vegyületek előállításánál használják.

Fogszöveteink keménységéért fluoridionok is felelősek, testfolyadékaink (vérünk, szövetnedveink, sejtplazmánk) sok kloridiont tartalmaznak. A jód fontos nyomelem az emberi szervezet működésében. Jelen van a pajzsmirigy által termelt két hormonban, a "jódozott só" sem elemi jódot tartalmaz a konyhasón kívül, hanem kálium-jodidot (KI).

A NEMESGÁZOK

ÁLTALÁNOS TULAJDONSÁGAIK:

- A nemesgázok a periódusos rendszer VIII. főcsoportjába tartoznak.

- A hélium (He) a neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) és a radon (Rn)

A periódusos rendszer minden periódusa egy-egy nemesgázzal zárul. A héliumatom 2, a többi nemesgáz atomjának külső héja 8 elektront tartalmaz. Ez az elektroneloszlás a nemesgázszerkezet, a periódusban elhelyezkedő többi atomhoz viszonyítva a lehetséges legalacsonyabb energiaszinttel rendelkezik. Mivel a nemesgázok atomjai az energiaminimum állapotában vannak, ezért nem alkotnak egymással kémiai kötéseket. A nemesgázok halmaza nemesgázatomokból áll. Minden más atom a nemesgázszerkezet elérésére törekszik, amit kémiai kötések kialakításával valósíthat meg.

- A nemesgázok mindhárom halmazállapotban egyatomosak. Színtelenek.

- Olvadás- és forráspontjuk igen alacsony.

ELŐFORDULÁSUK:

- A világegyetemben a hidrogén után a hélium a második leggyakoribb elem. A csillagokban sok millió °C hőmérsékleten hidrogénből hélium képződik, miközben nagy mennyiségű energia szabadul fel.

- A Földön a nemesgázok különböző mennyiségben fordulnak elő a levegőben.

- A hélium előfordul egyes földgázokban és radioaktív ásványokban gázzárvány alakjában.

- A radon mint radioaktív elem ásványvizekben is megtalálható.

FELHASZNÁLÁSUK:

A nemesgázok gyakorlati felhasználása nagyfokú kémiai közömbösségükkel, kis hővezető képességükkel és gerjeszthetőségükkel függ össze.

- Hélium: Léggömbökben, nagyfeszültségű kisülési csövekben töltőgáz. Légzési nehézségek esetén és az ún. keszonbetegség megelőzésére oxigénnel keverve belélegeztetésre is alkalmazzák

- Neon: világító (reklám)csövekben.

- Argon, kripton, xenon: izzólámpákban töltőgáz.

A hidrogén

Hidrogén: Nem fémes elem. Egy elektronja van, de neutronja nincs. Kovalens kötéssel stabil kétatomos hidrogén molekulát alkot (H₂),

A hidrogén színtelen, szagtalan, szobahőmérsékleten gáz-halmazállapotú elem. Sűrűsége az összes ismert anyag között a legkisebb.

A hidrogént kis sűrűsége miatt sokáig léggömbök, léghajók töltésére is használták. Balesetveszélyessége miatt - minthogy a levegő oxigénjével kisebb szikra hatására is robbanásszerűen egyesülhet - ma már inkább héliumot használnak erre a célra.

A hidrogén vízben nem oldódik.

A hidrogén- és oxigéngáz 2:1 arányú elegye, a durranógáz szobahőmérsékleten nem lép reakcióba, de láng vagy szikra hatására robbanásszerű reakció megy végbe.

2H₂ + O₂ = 2H₂O

A hidrogén és a Klór 1:1 térfogatarányú elegye a klór-durranógáz.

Előfordulás: elemi állapotban a magas légrétegben fordul elő, vulkáni gázokban, a kozmoszban és a napban. Kötött állapotban (vegyületekben) kőzetekben, vízben és szerves vegyületekben található.
Jelentős vegyületei: víz, kőolaj, földgáz, szerves anyagok
Felhasználás: a vegyiparban sósav, ammónia, pétisó, műanyag, műtrágya, robbanógázok, gyógyszer gyártásához használják, továbbá hidrogénvágás, hegesztéshez (oxigénnel keverve 2500C° érhető el). Rakétahajtó üzemanyag is.