ฮาโลเจน
| ↓ ช่วงเวลา | ||||
|---|---|---|---|---|
| 2 | ฟลูออรีน (F) 9 ฮาโลเจน | |||
| 3 | คลอรีน (Cl) 17 ฮาโลเจน | |||
| 4 | โบรมีน (Br) 35 ฮาโลเจน | |||
| 5 | ไอโอดีน (I) 53 ฮาโลเจน | |||
| 6 | แอสตาทีน (At) 85 ฮาโลเจน | |||
| 7 | เทนเนสซีน (Ts) 117 ฮาโลเจน | |||
ตำนาน
| ||||

แฮโลเจน ( / ˈ h æ l ə dʒ ə n , ˈ h eɪ -, - l oʊ -, - ˌ dʒ ɛ n / [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ) เป็นกลุ่มในตารางธาตุที่ประกอบด้วยธาตุ ที่มีความสัมพันธ์ทางเคมี 6 ธาตุ ได้แก่ฟลูออรีน (F), คลอรีน (Cl), โบรมีน (Br), ไอโอดีน (I) และธาตุกัมมันตรังสีแอสตาทีน (At) และเทนเนสซีน (Ts) แม้ว่าผู้เขียนบางคน[ 4 ]จะไม่รวมเทนเนสซีนเนื่องจากเคมีของมันไม่เป็นที่รู้จักและในทางทฤษฎีคาดว่าจะคล้ายกับแกลเลียม มากกว่า ใน ระบบการตั้งชื่อ IUPAC สมัยใหม่ กลุ่มนี้เรียกว่า กลุ่ม ที่17 [ 5 ]
คำว่า "ฮาโลเจน" หมายถึง "ตัวก่อเกลือ" หรือ "ผู้สร้างเกลือ" เมื่อฮาโลเจนทำปฏิกิริยากับโลหะ จะทำให้เกิด เกลือหลากหลายชนิดรวมถึงแคลเซียมฟลูออไรด์โซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกงทั่วไป) ซิลเวอร์โบรไม ด์ และโพแทสเซียมไอโอไดด์[ 6 ]
หมู่ธาตุฮาโลเจนเป็นหมู่ธาตุเดียวในตารางธาตุ ที่มีธาตุอยู่ใน สถานะหลักสาม สถานะ ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐานแม้ว่าที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้องเล็กน้อย ธาตุในหมู่ที่1และ15 ก็จะอยู่ในสถานะเดียวกัน โดย ถือว่าฟอสฟอรัสขาวเป็นสถานะมาตรฐาน[ n 1 ]ธาตุฮาโลเจนทั้งหมดจะเกิดเป็นกรดเมื่อจับกับไฮโดรเจน ธาตุฮาโลเจนส่วนใหญ่ผลิตจากแร่ธาตุหรือเกลือธาตุฮาโลเจนตรงกลาง ได้แก่ คลอรีน โบรมีน และไอโอดีน มักใช้เป็นสารฆ่าเชื้อโรค สารประกอบ ออร์กาโนโบรไมด์เป็น สารหน่วงไฟที่สำคัญที่สุดในขณะที่ธาตุฮาโลเจนบริสุทธิ์นั้นอันตรายและอาจเป็นพิษ
ประวัติศาสตร์
แร่ฟลูออรีนฟลูออร์สปาร์เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1529 นักเคมีในยุคแรกตระหนักว่าสารประกอบฟลูออรีนมีธาตุที่ไม่เคยค้นพบมาก่อน แต่ไม่สามารถแยกธาตุนั้นออกมาได้ ในปี ค.ศ. 1869 จอร์จ กอร์นักเคมีชาวอังกฤษ ได้ปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านกรดไฮโดรฟลูออริกและน่าจะผลิตฟลูออรีนได้ แต่เขาก็ไม่สามารถพิสูจน์ผลลัพธ์ของเขาได้ในขณะนั้น[ 7 ]ในปี ค.ศ. 1886 อองรี มัวส์ซองนักเคมีในปารีส ได้ทำการแยกด้วยไฟฟ้ากับโพแทสเซียมไบฟลูออไรด์ที่ละลายในไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ปราศจากน้ำ และสามารถแยกฟลูออรีนออกมาได้สำเร็จ[ 8 ]
กรดไฮโดรคลอริกเป็นที่รู้จักของนักเล่นแร่แปรธาตุและนักเคมีในยุคแรก อย่างไรก็ตาม คลอรีนธาตุยังไม่ถูกผลิตขึ้นจนกระทั่งปี 1774 เมื่อคาร์ล วิลเฮล์ม เชเลอให้ความร้อนกรดไฮโดรคลอริกกับแมงกานีสไดออกไซด์เชเลอเรียกธาตุนี้ว่า " กรดมิวเรียติก ที่ปราศจากฟลอจิสติก" ซึ่งเป็นชื่อที่ใช้เรียกคลอรีนเป็นเวลา 33 ปี ในปี 1807 ฮัมฟรี เดวีได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับคลอรีนและค้นพบว่ามันเป็นธาตุจริง ก๊าซคลอรีนถูกใช้เป็นก๊าซพิษในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1มันเข้าไปแทนที่ออกซิเจนในพื้นที่ปนเปื้อนและแทนที่อากาศที่มีออกซิเจนทั่วไปด้วยก๊าซคลอรีนที่เป็นพิษ ก๊าซนี้จะเผาไหม้เนื้อเยื่อของมนุษย์ทั้งภายนอกและภายใน โดยเฉพาะปอด ทำให้หายใจลำบากหรือหายใจไม่ได้ ขึ้นอยู่กับระดับการปนเปื้อน[ 8 ]
โบรมีนถูกค้นพบในช่วงทศวรรษ 1820 โดยอองตวน เฌโรม บาลาร์ด บาลาร์ดค้นพบโบรมีนโดยการผ่านก๊าซคลอรีนผ่านตัวอย่างน้ำเกลือเดิมทีเขาเสนอชื่อมูไรด์สำหรับธาตุใหม่นี้ แต่สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศสได้เปลี่ยนชื่อธาตุเป็นโบรมีน[ 8 ]
ไอโอดีนถูกค้นพบโดยเบอร์นาร์ด กูร์ตัวส์ซึ่งใช้ เถ้า สาหร่ายทะเลเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ ผลิต ดินประสิว กูร์ตัวส์มักจะต้มเถ้าสาหร่ายทะเลกับน้ำเพื่อสร้างโพแทสเซียมคลอไรด์อย่างไรก็ตาม ในปี ค.ศ. 1811 กูร์ตัวส์ได้เติมกรดซัลฟิวริกเข้าไปในกระบวนการของเขา และพบว่ากระบวนการดังกล่าวทำให้เกิดควันสีม่วงซึ่งควบแน่นกลายเป็นผลึกสีดำ กูร์ตัวส์สงสัยว่าผลึกเหล่านี้เป็นธาตุใหม่ จึงส่งตัวอย่างไปให้นักเคมีคนอื่นๆ ตรวจสอบ ไอโอดีนได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นธาตุใหม่โดยโจเซฟ เกย์-ลูแซค[ 8 ]
ในปี พ.ศ. 2474 เฟรด อัลลิสันอ้างว่าได้ค้นพบธาตุที่ 85 ด้วยเครื่องแมกนีโตออปติคอลและตั้งชื่อธาตุนี้ว่า อลาบามีน แต่เขาเข้าใจผิด ในปี พ.ศ. 2480 ราเจนดราลัล เดอ้างว่าได้ค้นพบธาตุที่ 85 ในแร่ธาตุ และเรียกธาตุนี้ว่า ดาคีน แต่เขาก็เข้าใจผิดเช่นกัน ความพยายามในการค้นพบธาตุที่ 85 ในปี พ.ศ. 2482 โดยโฮเรีย ฮูลูเบอีและอีเวตต์ คอชัวส์ผ่านทางสเปกโทรสโกปีก็ไม่ประสบความสำเร็จ เช่นเดียวกับความพยายามในปีเดียวกันโดยวอลเตอร์ มินเดอร์ซึ่งค้นพบธาตุคล้ายไอโอดีนที่เกิดจากการสลายตัวแบบเบตาของโพโลเนียมธาตุที่ 85 ซึ่งปัจจุบันมีชื่อว่าแอสตาทีนถูกผลิตขึ้นได้สำเร็จในปี พ.ศ. 2483 โดยเดล อาร์. คอร์สัน , เคอาร์. แมคเคนซีและเอมิลิโอ จี. เซเกรซึ่งทำการยิงบิสมัทด้วยอนุภาคอัลฟา[ 8 ]
ในปี 2010 ทีมที่นำโดยนักฟิสิกส์นิวเคลียร์Yuri Oganessianซึ่งประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์จากJINR , ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge , ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermoreและมหาวิทยาลัย Vanderbiltประสบความสำเร็จในการยิงอะตอมเบอร์เคเลียม-249 ด้วยอะตอมแคลเซียม-48 เพื่อสร้างเทนเนสซีน[ 9 ]
นิรุกติศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1811 นักเคมีชาวเยอรมันโยฮันน์ ชไวเกอร์เสนอให้ใช้ชื่อ "ฮาโลเจน" ซึ่งหมายถึง "ผู้ผลิตเกลือ" มาจากคำว่า αλς [hals] "เกลือ" และ γενειν [genein] "ให้กำเนิด" แทนชื่อ "คลอรีน" ซึ่งนักเคมีชาวอังกฤษฮัมฟรี เดวีได้ เสนอไว้ [ 10 ] ชื่อของธาตุที่เดวีตั้งขึ้นนั้นได้รับการยอมรับ[ 11 ]อย่างไรก็ตาม ในปี ค.ศ. 1826 นักเคมีชาวสวีเดน บารอนยอนส์ จาคอบ เบอร์เซลิอุสได้เสนอคำว่า "ฮาโลเจน" สำหรับธาตุฟลูออรีน คลอรีน และไอโอดีน ซึ่งจะสร้าง สารคล้าย เกลือทะเลเมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไลน์[ 12 ] [ 13 ]
ชื่อภาษาอังกฤษของธาตุเหล่านี้ทั้งหมดลงท้ายด้วย-ineชื่อของฟลูออรีนมาจากคำภาษาละตินfluereซึ่งหมายถึง "ไหล" เนื่องจากได้มาจากแร่ฟลูออไรต์ซึ่งใช้เป็นฟลักซ์ในการทำโลหะ ชื่อของคลอรีนมาจากคำภาษากรีกchlorosซึ่งหมายถึง "สีเหลืองอมเขียว" ชื่อของโบรมีนมาจากคำภาษากรีกbromosซึ่งหมายถึง "กลิ่นเหม็น" ชื่อของไอโอดีนมาจากคำภาษากรีกiodesซึ่งหมายถึง "สีม่วง" ชื่อของแอสตาไทน์มาจากคำภาษากรีกastatosซึ่งหมายถึง "ไม่เสถียร" [ 8 ]เทนเนสซีนตั้งชื่อตามรัฐเทนเนสซี ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นสถานที่สังเคราะห์
ลักษณะเฉพาะ
เคมี
ธาตุฮาโลเจน ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน และไอโอดีน เป็นอโลหะคุณสมบัติทางเคมีของแอสตาทีนและเทนเนสซีน ซึ่งเป็นธาตุหนักที่สุดสอง ชนิดในหมู่ 17 ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างแน่ชัด ธาตุฮาโลเจนแสดงแนวโน้มของพลังงานพันธะเคมีที่เคลื่อนจากบนลงล่างของคอลัมน์ตารางธาตุ โดยฟลูออรีนเบี่ยงเบนเล็กน้อย ฟลูออรีนมีแนวโน้มที่จะมีพลังงานพันธะสูงสุดในสารประกอบกับอะตอมอื่น ๆ แต่มีพันธะที่อ่อนมากภายในโมเลกุลไดอะตอมิก F₂ หมายความว่ายิ่งลงไปในหมู่ 17 ในตารางธาตุ ปฏิกิริยาของธาตุจะลดลงเนื่องจากขนาดของอะตอมที่เพิ่มขึ้น[ 14 ]
| X | คูณ | HX | บีเอ็กซ์ | อัลเอ็กซ์ | ซีเอ็กซ์ |
|---|---|---|---|---|---|
| เอฟ | 159 | 574 | 645 | 582 | 456 |
| คล. | 243 | 428 | 444 | 427 | 327 |
| บร | 193 | 363 | 368 | 360 | 272 |
| ฉัน | 151 | 294 | 272 | 285 | 239 |
ธาตุฮาโลเจนมีความไวต่อปฏิกิริยา สูงมาก และอาจเป็นอันตรายหรือถึงแก่ชีวิตต่อสิ่งมีชีวิตได้หากมีปริมาณมากพอ ความไวต่อปฏิกิริยาสูงนี้เกิดจาก ค่า อิเล็กโทรเนกาติวิตี สูง ของอะตอมอันเนื่องมาจาก ประจุไฟฟ้าใน นิวเคลียสที่มีประสิทธิภาพ สูง เนื่องจากธาตุฮาโลเจนมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์เจ็ดตัวในระดับพลังงานนอกสุด จึงสามารถรับอิเล็กตรอนได้โดยการทำปฏิกิริยากับอะตอมของธาตุอื่น ๆ เพื่อให้เป็นไปตามกฎออกเตตฟลูออรีน เป็นธาตุที่มีความไวต่อปฏิกิริยาสูงที่สุดในบรรดาธาตุทั้งหมด เป็นธาตุเดียวที่มีค่าอิเล็ก โทร เนกาติวิตี สูงกว่าออกซิเจน มันสามารถกัดกร่อนวัสดุเฉื่อยอย่างเช่นแก้ว และสามารถสร้างสารประกอบกับก๊าซเฉื่อย ทั่วไปได้ นอกจากนี้ ยังเป็น ก๊าซ ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและเป็นพิษสูง ความไวต่อปฏิกิริยาของฟลูออรีนนั้นสูงมากจนหากนำไปใช้หรือเก็บไว้ในเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ มันสามารถทำปฏิกิริยากับแก้วได้ในที่ที่มีน้ำปริมาณเล็กน้อยเพื่อสร้างซิลิคอนเตตระฟลูออไรด์ ( ) ดังนั้น ฟลูออรีนจึงต้องได้รับการจัดการด้วยสารต่างๆ เช่นเทฟลอน (ซึ่งเป็น สารประกอบ ออร์กาโนฟลูออรีน เช่นกัน ) กระจกที่แห้งสนิท หรือโลหะ เช่น ทองแดงหรือเหล็ก ซึ่งจะสร้างชั้นฟลูออไรด์ป้องกันบนพื้นผิวของโลหะเหล่านั้น
ปฏิกิริยาที่รุนแรงของฟลูออรีนช่วยให้เกิดพันธะที่แข็งแรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับคาร์บอน ตัวอย่างเช่น เทฟลอนคือฟลูออรีนที่เชื่อมต่อกับคาร์บอน มีความทนทานต่อความร้อนและการกัดกร่อนทางเคมีสูงมาก และมีจุดหลอมเหลวสูง
โมเลกุล
โมเลกุลไดอะตอมิกฮาโลเจน
ธาตุฮาโลเจนที่มีเสถียรภาพจะรวมตัวกันเป็นโมเลกุลไดอะตอ มิกแบบ โฮโมโนเคลียร์ เนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลค่อนข้างอ่อน คลอรีนและฟลูออรีนจึงจัดอยู่ในกลุ่มที่เรียกว่า "ก๊าซธาตุ"
| ฮาโลเจน | โมเลกุล | โครงสร้าง | แบบอย่าง | d (X−X) / pm (เฟสแก๊ส) | d (X−X) / pm (เฟสของแข็ง) |
|---|---|---|---|---|---|
| ฟลูออรีน | เอฟ | 143 | 149 | ||
| คลอรีน | Cl | 199 | 198 | ||
| โบรมีน | บร | 228 | 227 | ||
| ไอโอดีน | ฉัน | 266 | 272 |
ธาตุต่างๆ จะมีปฏิกิริยาน้อยลงและมีจุดหลอมเหลวสูงขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวที่สูงขึ้นเกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอมของลอนดอน ที่แข็งแรงขึ้นอัน เนื่องมาจากจำนวนอิเล็กตรอนที่มากขึ้น
สารประกอบ
ไฮโดรเจนเฮไลด์
พบว่าธาตุฮาโลเจนทั้งหมดทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพื่อสร้างไฮโดรเจนเฮไลด์สำหรับฟลูออรีน คลอรีน และโบรมีน ปฏิกิริยานี้อยู่ในรูปแบบดังนี้:
- H + X → 2HX
อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนไอโอไดด์และไฮโดรเจนแอสตาไทด์สามารถแยกกลับไปเป็นองค์ประกอบได้[ 16 ]
ปฏิกิริยาไฮโดรเจน-ฮาโลเจนจะค่อยๆ มีปฏิกิริยาน้อยลงเมื่อเข้าใกล้ฮาโลเจนที่หนักกว่า ปฏิกิริยาฟลูออรีน-ไฮโดรเจนจะระเบิดได้แม้ในที่มืดและเย็น ปฏิกิริยาคลอรีน-ไฮโดรเจนก็ระเบิดได้เช่นกัน แต่จะระเบิดได้ก็ต่อเมื่อมีแสงและความร้อน ปฏิกิริยาโบรมีน-ไฮโดรเจนจะระเบิดน้อยกว่ามาก จะระเบิดได้ก็ต่อเมื่อสัมผัสกับเปลวไฟ ไอโอดีนและแอสตาทีนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพียงบางส่วนเท่านั้น โดยเกิดสมดุลขึ้น[ 16 ]
ฮาโลเจนทั้งหมดสร้างสารประกอบไบนารีกับไฮโดรเจนที่เรียกว่าไฮโดรเจนเฮไลด์ ได้แก่ไฮโดรเจนฟลูออไร ด์ (HF), ไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl), ไฮโดรเจนโบรไมด์ (HBr), ไฮโดรเจนไอโอไดด์ (HI) และไฮโดรเจนแอสตาไทด์ (HAt) สารประกอบเหล่านี้ทั้งหมดก่อให้เกิดกรดเมื่อผสมกับน้ำ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์เป็นไฮโดรเจนเฮไลด์เพียงชนิดเดียวที่สร้างพันธะไฮโดรเจนกรดไฮโดรคลอริก กรดไฮโดรโบรมิก กรดไฮโดรไอโอไดด์ และกรด ไฮโดรแอ สตา ไทด์ ล้วนเป็นกรดแก่แต่กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นกรดอ่อน[ 17 ]
ไฮโดรเจนเฮไลด์ทั้งหมดเป็นสารระคายเคืองไฮโดรเจนฟลูออไรด์และไฮโดรเจนคลอไรด์มีฤทธิ์เป็นกรด สูง ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ใช้เป็น สารเคมี ในอุตสาหกรรมและเป็นพิษสูง ทำให้เกิดอาการบวมน้ำในปอดและทำลายเซลล์[ 18 ]ไฮโดรเจนคลอไรด์ก็เป็นสารเคมีอันตรายเช่นกัน การสูดดมก๊าซที่มีไฮโดรเจนคลอไรด์มากกว่า 50 ส่วนต่อล้านส่วนอาจทำให้มนุษย์เสียชีวิตได้[ 19 ]ไฮโดรเจนโบรไมด์เป็นพิษและระคายเคืองยิ่งกว่าไฮโดรเจนคลอไรด์ การสูดดมก๊าซที่มีไฮโดรเจนโบรไมด์มากกว่า 30 ส่วนต่อล้านส่วนอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อมนุษย์ได้[ 20 ]ไฮโดรเจนไอโอไดด์ เช่นเดียวกับไฮโดรเจนเฮไลด์อื่นๆ เป็นพิษ[ 21 ]
โลหะเฮไลด์
ธาตุฮาโลเจนทั้งหมดทำปฏิกิริยากับโซเดียม เกิดเป็นโซเดียมฟลูออไรด์ โซเดียมคลอไรด์โซเดียมโบรไมด์โซเดียมไอโอไดด์และโซเดียมแอสตาไทด์ ปฏิกิริยาของโซเดียมที่ถูกความร้อนกับธาตุฮาโลเจนจะทำให้เกิดเปลวไฟสีส้มสดใส ปฏิกิริยาของโซเดียมกับคลอรีนอยู่ในรูปแบบดังนี้:
- 2Na + Cl → 2NaCl [ 16 ]
เหล็กทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน คลอรีน และโบรมีน เพื่อสร้างเหล็ก(III) เฮไลด์ ปฏิกิริยาเหล่านี้อยู่ในรูปแบบดังต่อไปนี้:
- 2Fe + 3X → 2FeX [ 16 ]
อย่างไรก็ตาม เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับไอโอดีน จะเกิดเป็นเหล็ก(II) ไอโอไดด์เท่านั้น
- Fe + I → FeI
ใยเหล็กสามารถทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนได้อย่างรวดเร็วเพื่อสร้างสารประกอบสีขาวคือเหล็ก(III)ฟลูออไรด์แม้ในอุณหภูมิต่ำ เมื่อคลอรีนสัมผัสกับเหล็กที่ร้อน พวกมันจะทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างเหล็ก(III)คลอไรด์ สีดำ อย่างไรก็ตาม หากสภาวะของปฏิกิริยามีความชื้น ปฏิกิริยานี้จะส่งผลให้เกิดผลิตภัณฑ์สีน้ำตาลแดงแทน เหล็กยังสามารถทำปฏิกิริยากับโบรมีนเพื่อสร้างเหล็ก(III)โบรไมด์สารประกอบนี้มีสีน้ำตาลแดงในสภาวะแห้ง ปฏิกิริยาของเหล็กกับโบรมีนมีความไวต่อปฏิกิริยาน้อยกว่าปฏิกิริยาของเหล็กกับฟลูออรีนหรือคลอรีน เหล็กที่ร้อนยังสามารถทำปฏิกิริยากับไอโอดีนได้ แต่จะเกิดเป็นเหล็ก(II)ไอโอไดด์ สารประกอบนี้อาจมีสีเทา แต่ปฏิกิริยามักปนเปื้อนด้วยไอโอดีนส่วนเกิน ดังนั้นจึงไม่แน่ชัด ปฏิกิริยาของเหล็กกับไอโอดีนมีความรุนแรงน้อยกว่าปฏิกิริยาของเหล็กกับฮาโลเจนที่เบากว่า[ 16 ]
สารประกอบอินเตอร์ฮาโลเจน
สารประกอบอินเตอร์ฮาโลเจนอยู่ในรูป XYn ที่ X และ Y เป็นฮาโลเจน และ n คือหนึ่ง สาม ห้า หรือเจ็ด สารประกอบอินเตอร์ฮาโลเจนประกอบด้วยฮาโลเจนที่แตกต่างกันไม่เกินสองชนิด อินเตอร์ฮาโลเจนขนาดใหญ่ เช่นสามารถผลิตได้จากปฏิกิริยาของฮาโลเจนบริสุทธิ์กับอินเตอร์ฮาโลเจนขนาดเล็ก เช่นClF อินเตอร์ฮาโล ทั้งหมด ยกเว้นIF7สามารถผลิตได้โดยการรวมฮาโลเจนบริสุทธิ์เข้าด้วยกันโดยตรงภายใต้เงื่อนไขต่างๆ[ 22 ]
โดยทั่วไปแล้ว อินเตอร์ฮาโลเจนจะมีปฏิกิริยามากกว่าโมเลกุลไดอะตอมิกฮาโลเจนทั้งหมด ยกเว้น F2 พันธะอินเตอร์ฮาโลเจนอ่อนกว่า อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางเคมีของอินเตอร์ฮาโลเจนยังคงใกล้เคียงกับ ไดอะตอ มิกฮาโลเจน อินเตอร์ฮาโลเจนหลายชนิดประกอบด้วยอะตอมฟลูออรีนหนึ่งอะตอมหรือมากกว่าที่เชื่อมต่อกับฮาโลเจนที่หนักกว่า คลอรีนและโบรมีนสามารถเชื่อมต่อกับอะตอมฟลูออรีนได้ถึงห้าอะตอม และไอโอดีนสามารถเชื่อมต่อกับอะตอมฟลูออรีนได้ถึงเจ็ดอะตอม สารประกอบอินเตอร์ฮาโลเจนส่วนใหญ่เป็น ก๊าซ โคเวเลนต์อย่างไรก็ตาม อินเตอร์ฮาโลเจนบางชนิดเป็นของเหลว เช่น BrF3 อินเตอร์ฮาโลเจนที่มีไอโอดีนหลายชนิดเป็นของแข็ง[ 22 ]
สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจน
สารประกอบอินทรีย์สังเคราะห์หลายชนิดเช่นโพลิเมอร์พลาสติก และสารประกอบอินทรีย์ธรรมชาติบางชนิด มีอะตอมของฮาโลเจนอยู่ ซึ่งเรียกว่าสารประกอบฮาโลเจน หรือ เฮไลด์อินทรีย์คลอรีนเป็นฮาโลเจนที่มีมากที่สุดในน้ำทะเล และเป็นฮาโลเจนเพียงชนิดเดียวที่มนุษย์ต้องการในปริมาณมาก (ในรูปของไอออนคลอไรด์) ตัวอย่างเช่น ไอออนคลอไรด์มีบทบาทสำคัญใน การทำงาน ของสมองโดยเป็นตัวกลางในการทำงานของสารสื่อประสาทชนิดยับยั้งGABAและร่างกายยังใช้ไอออนคลอไรด์ในการผลิตกรดในกระเพาะอาหาร ไอโอดีนจำเป็นในปริมาณเล็กน้อยสำหรับการผลิต ฮอร์โมน ไทรอยด์เช่นไทรอกซิน สารประกอบ อินทรีย์ฮาโลเจนยังถูกสังเคราะห์ขึ้นผ่านปฏิกิริยาการดึงนิวคลีโอ ฟิลิกด้วย [ 23 ]
สารประกอบโพลีฮาโลเจน
สารประกอบโพลีฮาโลเจนเป็นสารประกอบที่ผลิตขึ้นในอุตสาหกรรม โดยมีการแทนที่ฮาโลเจนหลายอะตอม สารประกอบเหล่านี้หลายชนิดมีพิษร้ายแรงและสะสมในร่างกายมนุษย์ อีกทั้งยังมีการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นสาร PCBs , PBDEsและสารประกอบเพอร์ฟลูออริเนต (PFCs) รวมถึงสารประกอบอื่นๆ อีกมากมาย
ปฏิกิริยา
ปฏิกิริยากับน้ำ
ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างรุนแรงเพื่อผลิตออกซิเจน (O ) และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF): [ 24 ]
- 2 F (g) + 2 H O(l) → O (g) + 4 HF(aq)
คลอรีนมีความสามารถในการละลายสูงสุดประมาณ 7.1 กรัม Cl ต่อกิโลกรัมของน้ำที่อุณหภูมิห้อง (21 °C) [ 25 ] คลอรีนที่ละลายแล้วจะทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างกรดไฮโดรคลอริก (HCl) และกรดไฮโปคลอรัส ซึ่งเป็น สารละลายที่สามารถใช้เป็นสารฆ่าเชื้อหรือสารฟอกขาวได้
- Cl (g) + H O(l) → HCl(aq) + HClO(aq)
โบรมีนมีความสามารถในการละลาย 3.41 กรัมต่อน้ำ 100 กรัม[ 26 ]แต่จะทำปฏิกิริยาอย่างช้าๆ เพื่อสร้างไฮโดรเจนโบรไมด์ (HBr) และกรดไฮโปโบรมัส (HBrO)
- Br (g) + H O(l) → HBr(aq) + HBrO(aq)
อย่างไรก็ตาม ไอโอดีนละลายในน้ำได้น้อยมาก (0.03 กรัม/100 กรัมน้ำที่ 20 °C) และไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ[ 27 ] แต่ไอโอดีนจะก่อตัวเป็นสารละลายในน้ำเมื่อมีไอโอไดด์ไอออนอยู่ด้วย เช่น โดยการเติมโพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) เนื่องจากไตรไอโอไดด์ไอออนจะเกิดขึ้น
ทางกายภาพและอะตอม
ตารางด้านล่างนี้สรุปคุณสมบัติทางกายภาพและอะตอมที่สำคัญของธาตุฮาโลเจน ข้อมูลที่มีเครื่องหมายคำถามกำกับไว้ เป็นข้อมูลที่ไม่แน่นอนหรือไม่ก็เป็นการประมาณการโดยอาศัยแนวโน้มตามคาบเวลามากกว่าการสังเกตการณ์โดยตรง
| ฮาโลเจน | น้ำหนักอะตอมมาตรฐาน( Da ) [ n 2 ] [ 29 ] | จุดหลอมเหลว ( K ) | จุดหลอมเหลว ( °C ) | จุดเดือด ( K ) [ 30 ] | จุดเดือด ( °C ) [ 30 ] | ความหนาแน่น (กรัม/ซม³ที่ 25 °C) | ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี ( พอลลิง ) | พลังงานไอออนไนเซชันแรก( kJ· mol⁻¹ ) | รัศมีโควาเลนต์ ( pm ) [ 31 ] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ฟลูออรีน | 18.9984032(5) | 53.53 | −219.62 | 85.03 | −188.12 | 0.0017 | 3.98 | 1681.0 | 71 |
| คลอรีน | [35.446; 35.457] [ n 3 ] | 171.6 | −101.5 | 239.11 | −34.04 | 0.0032 | 3.16 | 1251.2 | 99 |
| โบรมีน | 79.904(1) | 265.8 | −7.3 | 332.0 | 58.8 | 3.1028 | 2.96 | 1139.9 | 114 |
| ไอโอดีน | 126.90447(3) | 386.85 | 113.7 | 457.4 | 184.3 | 4.933 | 2.66 | 1008.4 | 133 |
| แอสทาทีน | [210] [ n 4 ] | 575 | 302 | ? 610 | ? 337 | ? 6.2–6.5 [ 32 ] | 2.2 | 899.0 [ 33 ] | ? 145 [ 34 ] |
| เทนเนสซีน | [294] [ n 4 ] | ? 623-823 [ 35 ] | ? 350-550 [ 35 ] | ? 883 [ 35 ] | ? 610 [ 35 ] | ? 7.1-7.3 [ 35 ] | - | ? 743 [ 36 ] | ? 157 [ 35 ] |
| ซ | องค์ประกอบ | อิเล็กตรอนต่อเปลือก |
|---|---|---|
| 9 | ฟลูออรีน | 2, 7 |
| 17 | คลอรีน | 2, 8, 7 |
| 35 | โบรมีน | 2, 8, 18, 7 |
| 53 | ไอโอดีน | 2, 8, 18, 18, 7 |
| 85 | แอสทาทีน | 2, 8, 18, 32, 18, 7 |
| 117 | เทนเนสซีน | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 7 (คาดการณ์) [ 37 ] |

| Tmelt ( о С) | −100.7 | −7.3 | 112.9 | |
| log(P[Pa]) | มม.ปรอท | Cl | บร | ฉัน |
|---|---|---|---|---|
| 2.12490302 | 1 | −118 | −48.7 | 38.7 |
| 2.82387302 | 5 | −106.7 | −32.8 | 62.2 |
| 3.12490302 | 10 | −101.6 | −25 | 73.2 |
| 3.42593302 | 20 | −93.3 | −16.8 | 84.7 |
| 3.72696301 | 40 | −84.5 | −8 | 97.5 |
| 3.90305427 | 60 | −79 | -0.6 | 105.4 |
| 4.12490302 | 100 | −71.7 | 9.3 | 116.5 |
| 4.42593302 | 200 | −60.2 | 24.3 | 137.3 |
| 4.72696301 | 400 | −47.3 | 41 | 159.8 |
| 5.00571661 | 760 | −33.8 | 58.2 | 183 |
| log(P[Pa]) | ATM | Cl | บร | ฉัน |
| 5.00571661 | 1 | −33.8 | 58.2 | 183 |
| 5.30674661 | 2 | −16.9 | 78.8 | |
| 5.70468662 | 5 | 10.3 | 110.3 | |
| 6.00571661 | 10 | 35.6 | 139.8 | |
| 6.30674661 | 20 | 65 | 174 | |
| 6.48283787 | 30 | 84.8 | 197 | |
| 6.6077766 | 40 | 101.6 | 215 | |
| 6.70468662 | 50 | 115.2 | 230 | |
| 6.78386786 | 60 | 127.1 | 243.5 | |
ไอโซโทป
ฟลูออรีนมีไอโซโทป ที่เสถียรและเกิดขึ้นตามธรรมชาติเพียงไอโซโทปเดียว คือ ฟลูออรีน-19 อย่างไรก็ตาม ในธรรมชาติยังพบไอโซโทปกัมมันตรังสีฟลูออรีน-23 ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งเกิดขึ้นจากการสลายตัวแบบคลัสเตอร์ของโปรแทคติเนียม-231 โดยรวมแล้วมีการค้นพบไอโซโทปของฟลูออรีนทั้งหมดสิบแปดไอโซโทป โดยมีมวลอะตอมตั้งแต่ 13 ถึง 31
คลอรีนมีไอโซโทป ที่เสถียรและเกิดขึ้นตามธรรมชาติ 2 ชนิด คือ คลอรีน-35 และคลอรีน-37 อย่างไรก็ตาม ในธรรมชาติมีไอโซโทปคลอรีน-36 ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งเกิดขึ้นจากการแตกตัวของอาร์กอน-36 มีการค้นพบไอโซโทปของคลอรีนทั้งหมด 24 ชนิด โดยมีมวลอะตอมตั้งแต่ 28 ถึง 51 [ 8 ]
โบรมีนมีไอโซโทปที่เสถียรและเกิดขึ้นตามธรรมชาติอยู่ 2 ชนิดคือ โบรมีน-79 และโบรมีน-81 โดยรวมแล้วมีการค้นพบไอโซโทปของโบรมีนทั้งหมด 33 ชนิด ซึ่งมีมวลอะตอมตั้งแต่ 66 ถึง 98
ไอโอดีน มีไอโซโทป ที่เสถียรและเกิดขึ้นตามธรรมชาติเพียงไอโซโทปเดียว คือไอโอดีน-127อย่างไรก็ตาม ไอโซโทปกัมมันตรังสีไอโอดีน-129 มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยในธรรมชาติ ซึ่งเกิดขึ้นจากการแตกตัวและการสลายตัวของยูเรเนียมในแร่ นอกจากนี้ ไอโซโทปกัมมันตรังสีอื่นๆ ของไอโอดีนยังเกิดขึ้นตามธรรมชาติจากการสลายตัวของยูเรเนียมอีกด้วย มีการค้นพบไอโซโทปของไอโอดีนทั้งหมด 38 ไอโซโทป โดยมีมวลอะตอมตั้งแต่ 108 ถึง 145 [ 8 ]
ไม่มีไอโซโทปที่เสถียรของแอสตาทีนอย่างไรก็ตาม มีไอโซโทปกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของแอสตาทีนอยู่ 4 ชนิด ซึ่งเกิดจากการสลายตัวของยูเรเนียมเนปทูเนียมและพลูโทเนียม ไอโซโทปเหล่านี้ได้แก่ แอสตาทีน-215 แอสตาทีน-217 แอสตาทีน-218 และแอสตาทีน-219 มีการค้นพบไอโซโทปของ แอสตาทีนทั้งหมด 31 ชนิด โดยมีมวลอะตอมตั้งแต่ 191 ถึง 227 [ 8 ]
เทนเนสซีน ไม่มีไอโซโทปที่ เสถียร เทนเนสซีนมี ไอโซโทปรังสีสังเคราะห์ที่รู้จักเพียงสองชนิดคือ เทนเนสซีน-293 และเทนเนสซีน-294
การผลิต

ในแต่ละปีมีการผลิต แร่ฟลูออไรต์ประมาณ 6 ล้านเมตริกตันในแต่ละปีมีการผลิตกรดไฮโดรฟลูออริกประมาณ 400,000 เมตริกตัน ก๊าซฟลูออรีนผลิตจากกรดไฮโดรฟลูออริกซึ่งเป็นผลพลอยได้จาก การผลิต กรดฟอสฟอริกในแต่ละปีมีการผลิตก๊าซฟลูออรีนประมาณ 15,000 เมตริกตัน[ 8 ]
แร่ฮาไลต์เป็นแร่ที่นิยมขุดมากที่สุดเพื่อผลิตคลอรีน แต่แร่คาร์นัลไลต์และซิลไวต์ก็ถูกขุดเพื่อผลิตคลอรีนเช่นกัน มีการผลิตคลอรีน 40 ล้านเมตริกตันต่อปีโดยการแยกน้ำเกลือด้วยไฟฟ้า[ 8 ]
มีการผลิตโบรมีนประมาณ 450,000 เมตริกตันในแต่ละปี ร้อยละ 50 ของโบรมีนทั้งหมดผลิตในสหรัฐอเมริการ้อยละ 35 ในอิสราเอลและส่วนที่เหลือส่วนใหญ่ในประเทศจีนในอดีต โบรมีนผลิตโดยการเติมกรดซัลฟิวริกและผงฟอกขาวลงในน้ำเกลือธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ในยุคปัจจุบัน โบรมีนผลิตโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส ซึ่งเป็นวิธีการที่คิดค้นโดยเฮอร์เบิร์ต ดาวนอกจากนี้ยังสามารถผลิตโบรมีนได้โดยการผ่านคลอรีนผ่านน้ำทะเลแล้วจึงผ่านอากาศผ่านน้ำทะเล[ 8 ]
ในปี พ.ศ. 2546 มีการผลิตไอโอดีน 22,000 เมตริกตัน ประเทศชิลีผลิตไอโอดีนได้ 40% ของปริมาณทั้งหมดประเทศญี่ปุ่นผลิตได้ 30% และประเทศรัสเซียและสหรัฐอเมริกาผลิตได้ในปริมาณที่น้อยกว่า จนถึงช่วงปี พ.ศ. 2493 ไอโอดีนถูกสกัดจากสาหร่ายทะเลอย่างไรก็ตาม ในยุคปัจจุบัน ไอโอดีนถูกผลิตด้วยวิธีอื่น วิธีหนึ่งในการผลิตไอโอดีนคือการผสมซัลเฟอร์ไดออกไซด์กับ แร่ ไน เตร ต ซึ่งมีไอโอเดต อยู่บ้าง นอกจากนี้ ไอโอดีนยังถูกสกัดจากแหล่งก๊าซธรรมชาติ อีกด้วย [ 8 ]
แม้ว่าแอสตาทีนจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่โดยทั่วไปแล้วจะผลิตโดยการยิงอนุภาคอัลฟาใส่บิสมัท[ 8 ]
เทนเนสซีนผลิตขึ้นโดยใช้ไซโคลตรอน โดยการหลอมรวมเบอร์คีเลียม-249 และแคลเซียม-48 เพื่อสร้างเทนเนสซีน-293 และเทนเนสซีน-294
แอปพลิเคชัน
น้ำยาฆ่าเชื้อ
ทั้งคลอรีนและโบรมีนใช้เป็นสารฆ่าเชื้อโรคในน้ำดื่ม สระว่ายน้ำ แผลสด สปา จานชาม และพื้นผิวต่างๆ นอกจากนี้ ทิงเจอร์ไอโอดีนยังใช้ในการรักษาบาดแผลด้วย สารเหล่านี้ฆ่าแบคทีเรีย และ จุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายอื่นๆผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการฆ่าเชื้อปฏิกิริยาของสารเหล่านี้ยังถูกนำไปใช้ในการฟอกขาวด้วยโซเดียมไฮโปคลอไรต์ซึ่งผลิตจากคลอรีน เป็นส่วนประกอบสำคัญของ สารฟอกขาว สำหรับผ้า ส่วนใหญ่ และสารฟอกขาวที่ได้จากคลอรีนก็ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์กระดาษ บางชนิด
แสงสว่าง
หลอดฮาโลเจน เป็น หลอดไฟไส้ชนิดหนึ่งที่ใช้ ไส้ ทังสเตนในหลอดไฟที่มีการเติมฮาโลเจนในปริมาณเล็กน้อย เช่น ไอโอดีนหรือโบรมีน ซึ่งทำให้สามารถผลิตหลอดไฟที่มีขนาดเล็กกว่าหลอดไฟไส้ ที่ไม่ใช้ฮาโลเจนที่มี กำลังวัตต์เท่ากันได้ก๊าซดังกล่าวช่วยลดการสึกหรอของไส้หลอดและการเกิดคราบดำภายในหลอด ทำให้หลอดไฟมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น หลอดฮาโลเจนเปล่งแสงที่อุณหภูมิสูงกว่า (2800 ถึง 3400 เคลวิน ) และมีสีขาวกว่าหลอดไฟไส้ชนิดอื่น อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องผลิตหลอดไฟจากควอตซ์หลอมเหลวแทนที่จะเป็นแก้วซิลิกาเพื่อลดการแตกหัก[ 39 ]
ส่วนประกอบของยา
ในการค้นพบยาการรวมอะตอมของฮาโลเจนเข้ากับตัวยาต้นแบบส่งผลให้เกิดอะนาล็อกที่มักจะชอบไขมัน มากกว่า และละลายน้ำได้น้อยกว่า[ 40 ]ด้วยเหตุนี้ อะตอมของฮาโลเจนจึงถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการซึมผ่านเยื่อหุ้มไขมันและเนื้อเยื่อ ส่งผลให้ยาที่มีฮาโลเจนบางชนิดมีแนวโน้มที่จะสะสมในเนื้อเยื่อไขมันการบำบัดด้วยไอโอดีนกัมมันตรังสีสามารถใช้รักษา ภาวะ ไทรอยด์ทำงานเกินและมะเร็งต่อมไทรอยด์ บางชนิด ได้[ 41 ]
ปฏิกิริยาทางเคมีของอะตอมฮาโลเจนขึ้นอยู่กับทั้งจุดที่ยึดติดกับตะกั่วและลักษณะของฮาโลเจน หมู่ฮาโลเจนอะ โรมาติกมีปฏิกิริยาน้อยกว่า หมู่ฮาโลเจนอะลิ ฟาติกซึ่งสามารถแสดงปฏิกิริยาทางเคมีได้มาก สำหรับพันธะคาร์บอน-ฮาโลเจนอะลิฟาติก พันธะ CF เป็นพันธะที่แข็งแรงที่สุดและโดยทั่วไปมีปฏิกิริยาทางเคมีน้อยกว่าพันธะ CH อะลิฟาติก พันธะฮาโลเจนอะลิฟาติกอื่นๆ นั้นอ่อนกว่า โดยปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเมื่อลงมาตามตารางธาตุ โดยทั่วไปแล้วพันธะเหล่านี้จะมีความว่องไวทางเคมีมากกว่าพันธะ CH อะลิฟาติก ดังนั้น การแทนที่ฮาโลเจนที่พบได้บ่อยที่สุดจึงเป็นหมู่ฟลูออรีนและคลอรีนอะโรมาติกที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่า
บทบาททางชีววิทยา
ไอออนฟลูออไรด์พบได้ในงาช้าง กระดูก ฟัน เลือด ไข่ ปัสสาวะ และเส้นผมของสิ่งมีชีวิต ไอออนฟลูออไรด์ในปริมาณน้อยมากอาจจำเป็นต่อมนุษย์[ 42 ]เลือดของมนุษย์มีฟลูออรีน 0.5 มิลลิกรัมต่อลิตร กระดูกของมนุษย์มีฟลูออรีน 0.2 ถึง 1.2% เนื้อเยื่อของมนุษย์มีฟลูออรีนประมาณ 50 ส่วนต่อพันล้านส่วน มนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัมโดยทั่วไปจะมีฟลูออรีน 3 ถึง 6 กรัม[ 8 ]
ไอออนคลอไรด์มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตหลายชนิด รวมทั้งมนุษย์ด้วย ความเข้มข้นของคลอรีนในน้ำหนักแห้งของธัญพืชอยู่ที่ 10 ถึง 20 ส่วนต่อล้านส่วน ในขณะที่ในมันฝรั่งมีความเข้มข้นของคลอไรด์อยู่ที่ 0.5% การเจริญเติบโตของพืชจะได้รับผลกระทบในทางลบหากระดับคลอไรด์ในดินลดลงต่ำกว่า 2 ส่วนต่อล้านส่วน เลือดของมนุษย์มีคลอรีนเฉลี่ย 0.3% กระดูกของมนุษย์โดยทั่วไปมีคลอรีน 900 ส่วนต่อล้านส่วน เนื้อเยื่อของมนุษย์มีคลอรีนประมาณ 0.2 ถึง 0.5% ในมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัมโดยทั่วไปจะมีคลอรีนทั้งหมด 95 กรัม[ 8 ]
โบรมีนในรูปของแอนไอออนโบรไมด์มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด บทบาททางชีวภาพของโบรมีนในมนุษย์ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ แต่สิ่งมีชีวิตบางชนิดมีสารประกอบออร์กาโนโบรมีนมนุษย์โดยทั่วไปบริโภคโบรมีน 1 ถึง 20 มิลลิกรัมต่อวัน โดยทั่วไปจะมีโบรมีน 5 ส่วนต่อล้านส่วนในเลือดมนุษย์ 7 ส่วนต่อล้านส่วนในกระดูกมนุษย์ และ 7 ส่วนต่อล้านส่วนในเนื้อเยื่อมนุษย์ มนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัมโดยทั่วไปจะมีโบรมีน 260 มิลลิกรัม[ 8 ]
โดยทั่วไปมนุษย์บริโภคไอโอดีนน้อยกว่า 100 ไมโครกรัมต่อวัน การขาดไอโอดีนอาจทำให้เกิด ความบกพร่อง ทางสติปัญญาสารประกอบออร์กาโนไอโอดีน พบได้ในมนุษย์ใน ต่อมบางชนิดโดยเฉพาะต่อมไทรอยด์รวมถึงกระเพาะอาหารผิวหนังและระบบภูมิคุ้มกันอาหารที่มีไอโอดีน ได้แก่ปลาค็อดหอยนางรม กุ้งปลาเฮอริ่งกุ้งมังกรเมล็ดทานตะวันสาหร่ายทะเลและเห็ดอย่างไรก็ตาม ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าไอโอดีนมีบทบาททางชีวภาพในพืชหรือไม่ โดยทั่วไปเลือดมนุษย์จะมีไอโอดีน 0.06 มิลลิกรัมต่อลิตร กระดูกมนุษย์มีไอโอดีน 300 ส่วนต่อพันล้าน และเนื้อเยื่อมนุษย์มีไอโอดีน 50 ถึง 700 ส่วนต่อพันล้าน โดยทั่วไปมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัมจะมีไอโอดีน 10 ถึง 20 มิลลิกรัม[ 8 ]
แอสตาทีนแม้ว่าจะหายากมาก แต่ก็พบได้ในปริมาณไมโครกรัมในดิน[ 8 ]ไม่มีบทบาททางชีวภาพที่เป็นที่รู้จักเนื่องจากมีกัมมันตภาพรังสีสูง หายากมาก และมีครึ่งชีวิตเพียงประมาณ 8 ชั่วโมงสำหรับไอโซโทปที่เสถียรที่สุด
เทนเนสซีนเป็นสารที่มนุษย์สร้างขึ้นล้วนๆ และไม่มีบทบาทอื่นใดในธรรมชาติ
ความเป็นพิษ
ฮาโลเจนมีแนวโน้มที่จะลดความเป็นพิษลงเมื่อเข้าใกล้ฮาโลเจนที่มีน้ำหนักมากกว่า[ 43 ]
ก๊าซฟลูออรีนเป็นพิษร้ายแรงมาก การหายใจเอาฟลูออรีนเข้าไปที่ความเข้มข้น 25 ส่วนต่อล้านส่วนอาจถึงแก่ชีวิตได้ กรดไฮโดรฟลูออริกก็เป็นพิษเช่นกัน สามารถซึมผ่านผิวหนังและทำให้เกิดแผลไหม้ที่เจ็บปวดมากนอกจากนี้ ไอออนฟลูออไรด์ก็เป็นพิษ แต่ไม่เป็นพิษเท่าฟลูออรีนบริสุทธิ์ ฟลูออไรด์อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ในปริมาณ 5 ถึง 10 กรัม การบริโภคฟลูออไรด์เป็นเวลานานที่ความเข้มข้นสูงกว่า 1.5 มิลลิกรัมต่อลิตร มีความเสี่ยงต่อการ เกิด ฟลูออโรซิสในฟันซึ่งเป็นภาวะที่ไม่สวยงามของฟัน[ 44 ]ที่ความเข้มข้นสูงกว่า 4 มิลลิกรัมต่อลิตร มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นที่จะเกิดฟลูออโรซิสในกระดูกซึ่งเป็นภาวะที่กระดูกหักได้ง่ายขึ้นเนื่องจากกระดูกแข็งตัว ระดับที่แนะนำในปัจจุบันสำหรับการเติมฟลูออไรด์ในน้ำซึ่งเป็นวิธีป้องกันฟันผุอยู่ในช่วง 0.7 ถึง 1.2 มิลลิกรัมต่อลิตร เพื่อหลีกเลี่ยงผลเสียของฟลูออไรด์ในขณะเดียวกันก็ได้รับประโยชน์[ 45 ]ผู้ที่มีระดับระหว่างระดับปกติและระดับที่จำเป็นสำหรับภาวะฟลูออโรซิสของกระดูกมักจะมีอาการคล้ายกับโรคข้ออักเสบ[ 8 ]
ก๊าซคลอรีนเป็นพิษร้ายแรง การสูดดมคลอรีนที่ความเข้มข้น 3 ส่วนต่อล้านส่วนสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาเป็นพิษได้อย่างรวดเร็ว การสูดดมคลอรีนที่ความเข้มข้น 50 ส่วนต่อล้านส่วนเป็นอันตรายอย่างยิ่ง การสูดดมคลอรีนที่ความเข้มข้น 500 ส่วนต่อล้านส่วนเพียงไม่กี่นาทีก็ถึงแก่ชีวิตได้ นอกจากนี้ การสูดดมก๊าซคลอรีนยังทำให้เจ็บปวดอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติกัดกร่อน กรดไฮโดรคลอริกเป็นกรดของคลอรีน แม้ว่าจะไม่เป็นพิษมากนัก แต่ก็กัดกร่อนอย่างรุนแรงและปล่อยก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ระคายเคืองและเป็นพิษมากในอากาศ[ 43 ]
โบรมีนบริสุทธิ์ค่อนข้างเป็นพิษ แต่เป็นพิษน้อยกว่าฟลูออรีนและคลอรีน โบรมีน 100 มิลลิกรัมก็เป็นอันตรายถึงชีวิตได้[ 8 ]ไอออนโบรไมด์ก็เป็นพิษเช่นกัน แต่เป็นพิษน้อยกว่าโบรมีน โบรไมด์มีปริมาณที่ทำให้ถึงชีวิตได้คือ 30 กรัม[ 8 ]
ไอโอดีนค่อนข้างเป็นพิษ สามารถระคายเคืองปอดและดวงตาได้ โดยมีขีดจำกัดความปลอดภัยที่ 1 มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตร เมื่อรับประทานเข้าไป ไอโอดีน 3 กรัมอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ ไอโอไดด์แอนไอออนส่วนใหญ่ไม่เป็นพิษ แต่ก็อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้หากรับประทานในปริมาณมาก[ 8 ]
แอสตาทีนเป็นสารกัมมันตรังสีและเป็นอันตรายอย่างยิ่ง แต่เนื่องจากยังไม่มีการผลิตในปริมาณมาก จึงไม่น่าเป็นไปได้ที่ความเป็นพิษของมันจะมีผลกระทบต่อบุคคลทั่วไปมากนัก[ 8 ]
ไม่สามารถตรวจสอบคุณสมบัติทางเคมีของเทนเนสซีนได้ เนื่องจากมีครึ่งชีวิตสั้นมาก แม้ว่ากัมมันตภาพรังสีของมันจะเป็นอันตรายอย่างยิ่งก็ตาม
ซูเปอร์ฮาโลเจน
ซูเปอร์ฮาโลเจนเป็นกลุ่มอะตอม ที่มี ความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนสูงกว่าคลอรีนซึ่งเป็นอะตอมที่มีความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนสูงสุด (3.62 eV) แนวคิดนี้ได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการครั้งแรกโดยGennady L. GutsevและAlexander I. Boldyrevในปี 1981 [ 46 ] [ 47 ]
กลุ่มอะลูมิเนียมบางกลุ่มมีคุณสมบัติซูเปอร์อะตอม กลุ่มอะลูมิเนียมเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นเป็นแอนไอออน (Al − โดยที่n = 1, 2, 3, ... ) ในก๊าซฮีเลียมและทำปฏิกิริยากับก๊าซที่มีไอโอดีน เมื่อวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรเมตรีมวล ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาหลักอย่างหนึ่งคือAl I − [ 48 ] กลุ่มของอะตอมอะลูมิเนียม 13 อะตอมที่มีอิเล็กตรอนเพิ่มเข้ามาดูเหมือนจะไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเมื่อถูก นำเข้ามาในกระแสแก๊สเดียวกัน สมมติว่าแต่ละอะตอมปลดปล่อยอิเล็กตรอนวาเลนซ์ 3 ตัว นั่นหมายความว่ามีอิเล็กตรอนอยู่ 40 ตัว ซึ่งเป็นหนึ่งในเลขมหัศจรรย์สำหรับโซเดียมและบ่งชี้ว่าตัวเลขเหล่านี้สะท้อนถึงก๊าซเฉื่อย
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนเพิ่มเติมนั้นตั้งอยู่ในคลัสเตอร์อะลูมิเนียมที่ตำแหน่งตรงข้ามกับอะตอมไอโอดีนโดยตรง ดังนั้นคลัสเตอร์จึงต้องมีความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนมากกว่าไอโอดีน และด้วยเหตุนี้คลัสเตอร์อะลูมิเนียมจึงเรียกว่าซูเปอร์ฮาโลเจน (กล่าวคือ พลังงานการแยกอิเล็กตรอนในแนวดิ่งของส่วนประกอบที่ประกอบเป็นไอออนลบนั้นมากกว่าของอะตอมฮาโลเจนใดๆ) [ 49 ]ส่วนประกอบคลัสเตอร์ใน ไอออน Al I −คล้ายกับไอออนไอโอไดด์หรือไอออนโบรไมด์ คลัสเตอร์ Al I − 2 ที่เกี่ยวข้อง คาดว่าจะแสดงพฤติกรรมทางเคมีเหมือนกับไอออนไตรไอโอ ไดด์ [ 50 ] [ 51 ]
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑กรณีนี้อาจเกิดขึ้นกับธาตุหมู่ 12 ได้เช่นกัน แม้ว่าจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของโคเปอร์นิเซียม จะยังไม่แน่นอนก็ตาม
- ↑ตัวเลขในวงเล็บหมายถึงค่าความคลาดเคลื่อนในการวัด ค่าความคลาดเคลื่อนนี้ใช้กับตัวเลขหลักที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของตัวเลขก่อนหน้าค่าในวงเล็บ (กล่าวคือ นับจากหลักขวาสุดไปซ้าย) ตัวอย่างเช่น1.007 94 (7)หมายถึง1.007 94 ± 0.000 07ในขณะที่1.007 94 (72)หมายถึง1.007 94 ± 0.000 72 . [ 28 ]
- ↑น้ำหนักอะตอมเฉลี่ยของธาตุนี้เปลี่ยนแปลงไปตามแหล่งที่มาของคลอรีน และค่าในวงเล็บคือขอบเขตบนและล่าง [ 29 ]
- 1 2ธาตุนี้ไม่มีนิวไคลด์ ที่เสถียร และค่าในวงเล็บแสดงถึงเลขมวล ของ ไอโซโทปที่มีอายุยืนยาวที่สุดของธาตุ [ 29 ]
บรรณานุกรม
- กรีนวูด, นอร์แมน เอ็น. ; เอิร์นชอว์, อลัน (1997). เคมีของธาตุ ( ฉบับที่ 2). บัตเตอร์เวิร์ธ-ไฮเนมันน์. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.