هالوژن ها گروهی از عناصر جدول تناوبی هستند. این تنها گروهی است که شامل عناصری است که می توانند در سه حالت از چهار حالت اصلی ماده در دمای اتاق وجود داشته باشند: جامد، مایع و گاز.

کلمه هالوژن به معنای “نمک ساز” است، زیرا هالوژن ها با فلزات واکنش داده و نمک های مهم زیادی تولید می کنند. در واقع، هالوژن ها آنقدر واکنش پذیر هستند که به عنوان عناصر آزاد در طبیعت وجود ندارند. با این حال، بسیاری از آنها در ترکیب با عناصر دیگر مشترک هستند در اینجا نگاهی به هویت این عناصر، مکان آنها در جدول تناوبی، و ویژگی های مشترک آنها است.

محل قرارگیری هالوژن ها در جدول تناوبی

این ترکیبات در گروه VIIA جدول تناوبی یا گروه ۷ با استفاده از نامگذاری IUPAC قرار دارند. از نظر عنصری این گروه در دسته خاصی از نافلزات قرار دارند.

فهرست عناصر هالوژن

بسته به میزان دقیق تعریف گروه، پنج یا شش عنصر هالوژن وجود دارد که عبارتند از:

• فلوئور (F)
• کلر (Cl)
• برم (Br)
• ید (I)
• استاتین (AT)

اگرچه عنصر ۱۱۷ در گروه VIIA قرار دارد، دانشمندان پیش‌ بینی می ‌کنند که ممکن است بیشتر شبیه یک متالوئید باشد تا یک هالوژن. با این حال، برخی از ویژگی های مشترک را با سایر عناصر گروه خود به اشتراک می گذارد.

خواص فیزیکی و شیمیایی هالوژن ها

این نافلزات واکنش پذیر دارای هفت الکترون ظرفیت هستند. به عنوان یک گروه، هالوژن ها خواص فیزیکی بسیار متغیری از خود نشان می دهند. هالوژن ها از جامد (I2) تا مایع (Br2) تا گاز (F2 و Cl2) در دمای اتاق متغیر هستند. به عنوان عناصر خالص، مولکول های دو اتمی را با اتم هایی که با پیوندهای کووالانسی غیرقطبی به هم متصل می شوند، تشکیل می دهند.

خواص شیمیایی این گروه یکنواخت تر است. هالوژن ها الکترونگاتیو بسیار بالایی دارند. فلوئور بالاترین الکترونگاتیوی را در بین تمام عناصر دارد. آنها به ویژه با فلزات قلیایی و خاک های قلیایی واکنش نشان می دهند و کریستال های یونی پایدار را تشکیل می دهند.

خلاصه خواص مشترک هالوژن ها

• الکترونگاتیوی بسیار بالایی دارند.
• آنها هفت الکترون ظرفیت دارند (یکی کمتر از یک اکتت پایدار).
• آنها به ویژه با فلزات قلیایی و قلیایی خاکی بسیار واکنش پذیر هستند. هالوژن ها واکنش پذیرترین نافلزات هستند.

از آنجایی که هالوژن های عنصری بسیار واکنش پذیر هستند، سمی و بالقوه کشنده هستند. سمیت هالوژن های سنگین کاهش می یابد تا زمانی که به استاتین برسید که به دلیل رادیواکتیویته خطرناک است.

با حرکت به سمت پایین گروه، وضعیت ماده در STP تغییر می کند. فلوئور و کلر گاز هستند در حالی که برم مایع و ید و استاتین جامد هستند. انتظار می رود که عنصر ۱۱۷ نیز در شرایط عادی جامد باشد. نقطه جوش در حال حرکت به سمت پایین گروه افزایش می یابد زیرا نیروی واندروالس با افزایش اندازه و جرم اتمی بیشتر می شود.

آشنایی با هالوژن ها و خواص فیزیکی و شیمیایی آنها

کاربرد هالوژن ها

استفاده گسترده از این ترکیبات در محصولات الکتریکی و الکترونیکی را می توان به سه عامل نسبت داد: ویژگی های عملکردی آنها، هزینه نسبی کم و فراوانی مواد خام. مهمتر از همه آنها به عنوان بازدارنده شعله استفاده می شوند زیرا برخی از ترکیبات مشتق از هالوژن مقاومت بسیار بالایی در برابر گرما ایجاد می کنند که می تواند احتراق را در آتش محدود کند.

ترکیب محبوب مبتنی بر هالوژن، پلی وینیل کلراید (PVC) به دلیل مقاومت در برابر شعله، رطوبت و سایش، یکی از پرکاربردترین پلاستیک ها در صنعت الکترونیک است. سایر ترکیبات مبتنی بر هالوژن به دلیل توانایی آنها در مقاومت در برابر مواد شیمیایی و حلال های خاص توسعه یافته اند. ترکیب مشتق شده از هالوژن، اتیلن پروپیلن فلوئوردار (FEP)، با توجه به توانایی آن در مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، اغلب برای عایق کاری کابل ها استفاده می شود.

در بسیاری از موارد، مواد هالوژنه می توانند عملکرد محصول ضروری را با هزینه کمتر در مقایسه با راه حل های جایگزین ارائه دهند. واکنش پذیری بالا باعث می شود هالوژن ها ضدعفونی کننده های عالی باشند. سفید کننده کلر و تنتور ید دو نمونه شناخته شده هستند.

ترکیبات ارگانوبرومین – که به آنها ارگانوبرومیدها نیز گفته می شود – به عنوان بازدارنده شعله استفاده می شوند. این ترکیبات با فلزات واکنش داده و نمک تشکیل می دهند.

یون کلر که معمولاً از نمک خوراکی (NaCl) به دست می آید برای زندگی انسان ضروری است. فلوئور به شکل فلوراید برای جلوگیری از پوسیدگی دندان استفاده می شود. از این ترکیبات در لامپ ها و مبردها نیز استفاده می شود.

خطرات هالوژن ها

در حالی که این ترکیبات می توانند فواید زیادی داشته باشند، اما با خطراتی نیز همراه هستند. ترکیبات هالوژن اگر در آتش مشتعل شوند، گازهای خورنده و سمی آزاد می کنند. در طول جنگ جهانی اول، هالوژن ها یک ماده فعال در گاز بدنام خردل بودند که باعث کوری و خفگی می شد.

بخارات سمی ساطع شده از ترکیبات هالوژن دلیل دیگری برای نگرانی است. علاوه بر خسارات مادی ناشی از آتش سوزی دودهای سمی ساطع شده از وسایل الکترونیکی در حال سوختن منجر به استنشاق دود شیمیایی توسط برخی از آتش نشانان می شود.

از آنجا که سوزاندن مواد هالوژنه باعث آزاد شدن سموم در جو می شود، خطرات ایجاد زباله سمی در کشورهایی وجود دارد که دفع کالاهای الکتریکی و الکترونیکی به خوبی مدیریت نمی شود.

در نتیجه، برخی از کشورها مقرراتی را برای محدود کردن استفاده از برخی مواد خطرناک وضع کرده اند. در اروپا، برخی از ترکیبات هالوژنه به دلیل سمیت بالا محدود شده اند.

علاوه بر این، تعدادی از کمیته‌های فنی IEC استانداردهایی را ایجاد کرده ‌اند که شامل معیارهایی برای محدود کردن مقدار هالوژن در کاربردهایی است که ایمنی در مواقع آتش ‌سوزی باید محافظت شود، مانند کابل‌ های برق.

اخیراً این تریکبات با توجه به کمبود منابع و توجه فزاینده ای که به بازیافت موادی مانند بازدارنده های شعله داده شده است، مورد بررسی قرار گرفته اند. در اروپا، قوانینی وضع شده است که استفاده از بازدارنده های هالوژنه شعله را در برخی از پلاستیک ها مانند آنهایی که برای محفظه نمایشگرهای الکترونیکی استفاده می شوند، محدود می کند.

تولیدکنندگان همچنین با توسعه محصولاتی با محتوای هالوژن محدود شروع به رفع نگرانی در مورد برخی از مواد هالوژن کرده اند. با این حال، اصطلاحات به کار رفته برای توصیف محتوای هالوژن استاندارد نیستند و اغلب بسته به سازنده، صنعت یا محصولاتی که مواد برای آنها استفاده می‌شود، معانی متفاوتی دارند.