هالوژن ها – به زبان ساده

ترکیبات هالوژن ها

هالوژن‌ها ترکیبات مختلفی همچون «هیدروژن هالیدها» (Hydrogen Halides)، «متال هالیدها» (Metal Halides)، «ترکیبات بین‌هالوژنی» (Interhalogen Compunds) و «ترکیبات اورگانوهالوژن‌» (Organohalogen Compounds) تشکیل می‌دهند که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.

هیدروژن هالیدها

واکنش کلر-هیدروژن هم انفجاری است اما به نور و گرما احتیاج دارد. واکنش برم با هیدروژن، تنها در حضور شعله به صورت انفجاری است. ید و استاتین نیز به صورت جزیی با هیدروژن واکنش می‌دهند و به تعادل می‌رسند.

هیدروژن هالیدها یک ترکیب دوتایی از هالوژن و هیدروژن است. ترکیباتی همچون «هیدروژن فلورید» $$(HF)$$، «هیدروژن کلرید» $$(HCl)$$ و «هیدروژن برمید» $$(HBr)$$ از این دسته‌اند که در ترکیب با آب تشکیل اسید می‌دهند. تنها هیدروژن هالیدِ با پیوند هیدروژنی،‌ هیدروژن فلورید است. در طبقه‌بندی اسیدها، هیدروکلریک‌ اسید،‌ هیدروبرمیک‌ اسید و هیدرواَستاتیک‌ اسید همگی به عنوان اسید قوی و هیدروفلوریک‌ اسید، اسید ضعیف طبقه‌بندی می‌شوند. هیدروژن هالیدها همگی حساسیت‌زا هستند. هیدروژن فلورید سبب ورم ریوی و از بین رفتن سلول‌ها می‌شود. تنفس گاز هیدروژن کلرید در مقدار بسیار کم کافی است تا به مرگ شخص بیانجامد.

متال‌ هالیدها

فیلم آموزش ترکیبات هالوژنی در شیمی آلی در فرادرس

کلیک کنید

آهن نیز در واکنش با فلوئور، کلر و برم تشکیل آهن (III) هالید می‌دهد که واکنش آن در زیر آورده شده است:

$$2 F e + 3 X_2 \rightarrow 2 Fe X_{3}$$

ترکیبات بین‌ هالوژنی

ترکیبات بین‌هالوژنی با فرمول عمومی $$X Y _{n}$$ شناخته می‌شوند. در این رابطه X و Y هالوژن است و n، اعداد صحیح ۱، ۳، ۵ یا ۷ را می‌پذیرد. این ترکیبات، دو هالوژن متفاوت در ساختار مولکولی خود دارند. تمامی این ترکیبات به غیر از $$I F _ 7$$، با ترکیب هالوژن‌های خالص تحت شرایط مختلف تولید می‌شوند.

اروگانو هالوژن‌ها

واکنش‌ هالوژن ها

واکنش فلوئور با آب و تولید اکسیژن و هیدروژن فلورید:

$$2 F_2 (g) + 2 H_2O (l) \rightarrow O_2 (g) + 4 HF (aq)$$

واکنش کلر با آب و تشکیل مخلوط هیدروکلریک‌ اسید و هیپوکلروس‌ اسید. از این محلول در سفیدکننده‌ها و ضدعفونی کننده‌ها استفاده می‌شود:

$$Cl_2(g) + H_2O(l)\rightarrow HCl(aq) + HClO(aq)$$

واکنش آهسته مولکول برم با آب و تشکیل هیدروژن برمید و هیپوبرموس‌ اسید:

$$Br_2 (g) + H_2O (l) \rightarrow HBr(aq) + HBrO(aq)$$

لازم به ذکر است در این دسته از واکنش‌ها، ید حلال‌پذیری بسیار کمی در آب دارد و با آن واکنش نمی‌دهد.

ایزوتوپ‌ها

کاربردها

هالوژن‌ها کاربردهای متعددی در ضدعفونی‌کننده‌ها، لامپ‌ها و ترکیبات دارویی دارند.

فیلم آموزش شیمی ۳ پایه دوازدهم در فرادرس

کلیک کنید

ضدعفونی‌ کننده‌ها

لامپ‌ها

لامپ‌های هالوژنی نوعی از لامپ‌های فیلامنتی است که در آن از مقادیر اندکی هالوژن همچون برم و ید استفاده شده است. این کار باعث می‌شود تا بتوان لامپ‌هایی کوچکتر با همان قدرت لامپ‌های فیلامنتی تولید کرد. لامپ‌های هالوژنی در دمای بیشتری $$(2500-3100 C^{\circ})$$ نسبت به لامپ‌های فیلامنتی شروع به نوردهی می‌کنند و به همین دلیل برای جلوگیری از شکست شیشه در این لامپ‌ها باید از نوع خاصی از کوارتز استفاده کرد.

ترکیبات دارویی

نقش بیولوژیکی

برم به صورت یون در تمام جانداران یافت می‌شود. نقش آن در بدن انسان هنوز درک نشده است اما یک انسان در روز، حدود 1 تا ۲۰ میلی‌گرم از برم را مصرف می‌کند. خون انسان شامل $$5 ppm$$ برم است. این میزان در استخوانها و بافت انسان به $$7 ppm$$ می‌رسد. شخصی با وزن 70 کیلوگرم، در حدود 260 گرم از این عنصر را در بدن خود دارد.

مصرف ید در بدن انسان، روزانه کمتر از 100 میکروگرم است. کمبود ید در بدن موجب ناتوانی ذهنی می‌شود. «ترکیبات آلی یددار» (Organoiodine Compounds) در غدد انسان، معده، پوست و سیستم ایمنی یافت می‌شوند. این عنصر در میگو، صدف،‌ گل آفتابگردان، بذر گیاهان و قارچ‌ها یافت موجود است؛ اما نقش ید در فعالیت بیولوژیکی گیاهان شناخته شده نیست. در هر لیتر از خون انسان 0/06 میلی‌گرم ید وجود دارد. این عنصر در استخوان‌ها $$300 ppm$$ و در بافت‌های انسان حدود $$50-70 ppm$$ است. در بدن یک شخص 70 کیلوگرمی،‌ 10 تا ۲۰ میلی‌گرم از این عنصر یافت می‌شود. لازم به ذکر است که استاتین هیچ نقش بیولوژیکی در بدن انسان ندارد.

سمی بودن هالوژن‌ها

میزان سمی بودن هالوژن‌ها با افزایش جرم اتمی، کاهش می‌یابد. گاز فلوئور بسیار سمی و کشنده است و استشمام آن با غلظت تنها $$25 ppm$$ منجر به مرگ می‌شود. هیدروفلوئوریک‌ اسید نیز بسیار سمی است و موجب نفوذ در پوست بدن و بروز سوختگی‌های شدید می‌شود. یون‌های فلوئور به اندازه‌ فلوئور خالص سمی نیستند. میزان 5 تا ۱۰ گرم از یون فلورید کشنده است و استفاده از آن در غلظت‌های بیش از $$1.5 mg/L$$  باعث فلوروز دندان می‌شود. غلظت‌های بالاتر از $$4 mg/L$$ از این یون سبب شکنندگی استخوان‌ها در اثر سخت شدن می‌شود. برای جلوگیری از پوسیدگی دندان‌ها میزان $$0.7-1.2 mg/L$$ به آب آشامیدنی اضافه می‌کنند تا هم موجب فلوروز نشود و هم از پوسیدگی دندان‌ها جلوگیری کند.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌های دروس شیمی
• مجموعه آموزش‌های نرم‌افزارهای مهندسی شیمی
• آموزش محلول سازی در آزمایشگاه
• گاز نجیب — به زبان ساده
• فلزات قلیایی — به زبان ساده

^^