هالوژن‌ها: عناصر شگفت‌انگیر گروه هفدهم
هالوژن‌ها چه ویژگی‌های مشترکی دارند؟
همهٔ هالوژن‌ها غیرفلز7 هستند و به شدت واکنش‌پذیر8 می‌باشند. آن‌ها تمایل زیادی برای گرفتن یک الکترون و تشکیل یون‌های با بار منفی (آنیون‌ها) دارند. این ویژگی به آن‌ها کمک می‌کند تا به پایدارترین حالت الکترونی برسند، حالتی شبیه به گازهای نجیب. به همین دلیل، به ندرت می‌توان آن‌ها را در طبیعت به صورت عنصر خالص یافت و معمولاً به صورت ترکیب‌های شیمیایی مختلف وجود دارند.
با حرکت از بالا به پایین در گروه 17 (از فلوئور به آستاتین)، برخی از خواص فیزیکی به طور منظم تغییر می‌کنند. برای مثال، نقطهٔ ذوب و جوش افزایش می‌یابد. فلوئور و کلر در دمای اتاق گاز هستند، برم یک مایع است و ید و آستاتین جامد می‌باشند. رنگ آن‌ها نیز از زرد کمرنگ (فلوئور) تا تیره (آستاتین) تغییر می‌کند.
| نام عنصر | نماد | شماره اتمی | حالت فیزیکی (دمای اتاق) | رنگ |
|---|---|---|---|---|
| فلوئور | F | 9 | گاز | زرد کمرنگ |
| کلر | Cl | 17 | گاز | سبز مایل به زرد |
| برم | Br | 35 | مایع | قرمز تیره |
| ید | I | 53 | جامد | بنفش تیره / خاکستری |
| آستاتین | At | 85 | جامد | مشکی |
واکنش‌پذیری هالوژن‌ها چگونه است؟
هالوژن‌ها به دلیل داشتن $7$ الکترون در لایهٔ ظرفیت، بسیار مشتاق هستند که یک الکترون بگیرند تا به آرایش الکترونی پایدار گاز نجیب بعدی برسند. این تمایل با عدد الکترونگاتیوی9 سنجیده می‌شود. فلوئور، الکترونگاتیوترین عنصر جدول تناوبی است و با حرکت به سمت پایین گروه، از الکترونگاتیوی و در نتیجه از واکنش‌پذیری کاسته می‌شود.
این یک قاعدهٔ کلی برای هالوژن‌هاست: یک هالوژن می‌تواند هالوژن‌های پایین‌تر از خود در گروه را از ترکیباتشان خارج کند. بنابراین فلوئور می‌تواند همهٔ هالوژن‌های دیگر را جابجا کند، اما آستاتین نمی‌تواند هیچ یک از آن‌ها را جابجا نماید.
هالوژن‌ها در زندگی ما چه نقشی دارند؟
این عناصر در جنبه‌های مختلف زندگی روزمره، از سلامت تا صنعت، حضور پررنگی دارند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای هر یک اشاره می‌شود.
| هالوژن | کاربردهای عمده |
|---|---|
| فلوئور | خمیردندان (به صورت فلوراید برای تقویت مینای دندان)، تولید تفلون (برای ظروف نچسب)، در برخی از خنک‌کننده‌ها |
| کلر | گندزدایی آب آشامیدنی و استخرها، تولید سفیدکننده‌ها، در ساخت پلاستیک PVC |
| برم | تولید مواد ضدحریق (کندسوزکننده) برای مبلمان و وسایل الکترونیکی، در عکاسی سنتی، در تولید برخی داروها |
| ید | ضدعفونی‌کننده (محلول ید)، ضروری برای سلامت غدهٔ تیروئید و تولید هورمون‌های آن، در برخی از انواع رنگ‌ها |
| آستاتین | کاربرد در پرتودرمانی10 برای درمان سرطان (به دلیل خاصیت رادیواکتیوی) |
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
بله، عناصر خالص هالوژن به صورت گاز یا مایع معمولاً سمی و خورنده هستند و باید با احتیاط بسیار زیاد رسیدگی شوند. با این حال، وقتی این عناصر با سایر عناصر ترکیب می‌شوند (مانند فلوراید در خمیردندان یا کلرید سدیم یا همان نمک طعام)، می‌توانند کاملاً بی‌خطر یا حتی ضروری برای بدن باشند. این یک مثال عالی از این مفهوم است که "خواص ترکیبات با خواص عناصر تشکیل‌دهندهٔ آن‌ها می‌تواند کاملاً متفاوت باشد."
برم تنها عنصر غیرفلزی است که در دمای اتاق به حالت مایع وجود دارد. دلیل این امر به نیروهای بین مولکولی نسبتاً قوی بین مولکول‌های $Br_2$ مربوط می‌شود. این نیروها به اندازه‌ای قوی هستند که مولکول‌ها را در کنار هم نگه دارند و آن را به صورت مایع نشان دهند، اما نه آنقدر قوی که جامد تشکیل شود (مگر در دماهای بسیار پایین). جیوه نیز یک مایع است، اما یک فلز محسوب می‌شود.
آستاتین یک عنصر رادیواکتیو11 و نادر است. نیمه‌عمر12 بسیار کوتاهی دارد، به این معنی که به سرعت واپاشی می‌شود و تبدیل به عناصر دیگر می‌گردد. به همین دلیل، مطالعه و استفاده از آن بسیار دشوار است. مهم‌ترین کاربرد بالقوهٔ آن در پزشکی هسته‌ای است، جایی که از پرتوهای آلفای ساطع شده از آن برای درمان سرطان‌های خاص می‌توان استفاده کرد.
پاورقی
1 هالوژن (Halogen): از ریشه یونانی به معنای "نمک‌ساز". 2 فلوئور (Fluorine). 3 کلر (Chlorine). 4 برم (Bromine). 5 ید (Iodine). 6 آستاتین (Astatine). 7 غیرفلز (Nonmetal). 8 واکنش‌پذیر (Reactive). 9 الکترونگاتیوی (Electronegativity). 10 پرتودرمانی (Radiation Therapy). 11 رادیواکتیو (Radioactive). 12 نیمه‌عمر (Half-life): مدت زمانی که طول می‌کشد تا نصف مقدار یک ماده رادیواکتیو واپاشی شود.