Die Halogene
Die VII. Hauptgruppe des Periodensystem: Die Halogene
- Zu der Gruppe der Halogene gehören die Elemente Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Iod (I) und Astat (As).
- Astat ist radioaktiv und kommt in der Natur nur in verschwindend geringen Mengen vor.
Den Namen der Halogene (Salzbildner) tragen die Elemente, weil sie mit Metallen salze bilden. Die Salze heißen Halogenide.
- Die Halogene gehören zu den Nichtmetallen.
- Sie liegen im Gaszustand als zweiatomige Moleküle vor.
- Innerhalb der Elementgruppe lässt sich eine regelmäßige Abstufung der Eigenschaften erkennen. So ändert sich der Aggregatzustand von gasförmig über flüssig zu fest: Fluor und Chlor sind unter Normalbedingungen gasförmig,
- Brom ist das einzige flüssige Nichtmetall und Iod ist ein Feststoff.
- Auch die Farbe vertieft sich vom Fluor zum Iod
Element Symbol Atommasse Schmelzp. Siedep. Farbe im Gaszustand
Fluor F 19 -219 -188 schwach gelblich
Chlor Cl 35,5 -101 -34 Gelbgrün
Brom Br 79,9 -7 5 Rotbraun
Iod I 126,9 113 185 Violett
Eigenschaften der Halogene
- Fluor ist schwach gelblich, Chlor ist grünlichgelb, Brom rotbraun, und Iod ist im Festzustand grauschwarz gefärbt. Brom entwickelt schon bei Raumtemperatur braune Dämpfe, Iod sublimiert beim Erwärmen unter Bildung violetter Ioddämpfe.
- Die Halogene sind sehr reaktionsfreudige Elemente. Aus diesem Grund kommen sie in der Natur nicht frei, sondern nur in Verbindungen vor. Innerhalb der Gruppe nimmt die Reaktionsfähigkeit vom Fluor zum Iod hin ab. Fluor ist überhaupt das reaktionsfähigste aller Elemente.
- Fluor, Chlor und Brom sind in gasförmigem Zustand starke Atemgifte. Schon in geringen Mengen eingeatmet, greifen sie die Atmungsorgana an. Flüssiges Brom führt auf der Haut zu schweren Verätzungen. Iod ist nur in höheren Konzentrationen giftig.
- Charakteristisch ist sein stechender Geruch. Im Labor werden versuche mit Halogenen deshalb stets unter dem Abzug durchgeführt, wobei Schutzbrille und Schutzhandschuhe unentbehrlich sind.
Fluor
Vorkommen:
Fluor kommt in der Natur vor allem Flussspat CaF2, Apatit Ca5(PO4)3F und als Kryolith Na3AlF6 vor.
Eigenschaften:
- Fluor ist ein schwach gelblich gefärbtes, stechend riechendes, sehr giftiges Gas. Auf der Haut wirkt es verbrennend und ätzend.
- Fluor ist das reaktionsfähigste aller Elemente und das stärkste Oxidationsmittel überhaupt. Es setzt sich mit allen Elementen außer Helium, Neon und Argon schon in der Kälte um und greift viele Werkstoffe wie zum Beispiel Glas und Gummi an.
- Es muss in Kupferbehältern gelagert werden.
- Seine Salze heißen Fluoride.
Darstellung:
Fluor wird elektrochemisch aus wasserfreiem Schmelzen von Fluorwasserstoff und Kaliumfluorid dargestellt.
Verwendung:
- Fluor wird unter anderem zur Produktion von anorganischen Fluorverbindungen, wie Schwefelhexafluorid, fluorierten Kunststoffen (z.B Polytetrafluorehtylen PTFE) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKW verwendet.
Chlor
Vorkommen:
Wichtige Chlorverbindungen sind Steinsalz NaCl, Sylvin KCl und Carnallit KCl •MgCl2• 6 H2O.
Eigenschaften:
- Chlor ist ein gelbgrünes, erstickend riechendes, sehr giftiges Gas, das die Schleimhäute angreift und zweimal so schwer wie Luft ist.
- Nach Fluor gehört Chlor zu den reaktionsfähigsten Elementen.
- Es setzt sich mit fast allen Elementen (Ausnahme N2, O2, C und den Edelgasen) bei Raumtemperatur in exothermer Reaktion um.
- In Wasser ist Chlor mäßig löslich. Die Lösung wird Chlorwasser genannt.
Darstellung:
Großtechnisch wird Chlor durch Elektrolyse wässriger Natriumchloridlösungen (Chloralkali-Elektrolyse) Reaktionsgleichung dargestellt.
Verwendung:
- Chlor dient unter anderem wegen seiner bakterientötenden Wirkung als Desinfektionsmittel von Trink- und Badewasser, als Bleichmittel und zur Herstellung von organischen anorganischen Chlorverbindungen ( zum Beispiel Chlorwasserstoff HCl)
Brom:
Vorkommen:
- Gewöhnlich findet sich Brom in den Chlor analogen Verbindungen wie zum Beispiel Bromargyrit AgBr, zusammen mit den entsprechenden Chlorverbindungen, allerdings in wesentlich kleineren Mengen. Weiterhin kommt es im Meerwasser vor.
Eigenschaften:
Brom ist das bei Raumtemperatur enzige flüssige Nichtmetall.- Es ist eine rotbraune, schwere Flüssigkeit mit einer Dichte von 3,14 g/cm ^3, die an der Luft rotbraune Dämpfe entwickelt, die auf die Schleimhäute stark ätzend wirken.
- Brom ist weniger reaktionsfähig als Chlor und ist in Wasser besser löslich, die Lösung heißt Bromwasser.
Verwendung:
- Brom wird als Bleich-, Oxidations- und Desinfektionsmittel eingesetzt.
- Außerdem dient es zur Synthese organischer und anorganischer Bromverbindungen, wie zum Beispiel Bromwasserstoff HBr, Silberbromid AgBr ( für die Fotografie) und Dibromethylen CH2Br-CH2Br (Antiklopfmittel)
Iod
Vorkommen:
Iod ist in der Natur in gebundener Form zwar weit verbreitet, kommt aber jeweils nur in geringer Konzentration vor.- 1,0% Iod enthält Chilesalpeter NaNO3 in Form von Natriumiodat NaIO3. Organisch gebundenes Iod findet sich in der Schilddrüse.
Eigenschaften: - Iod ist bei Raumtemperatur ein fester, kristalliner Stoff, der grauschwarze, metallisch glänzende Plättchen bildet.
- Seine Dichte beträgt 4,94g/cm^3. Schon bei Raumtemperaturen ist Iod flüchtig und sublimiert unter Bildung violetter Ioddämpfe ,die die Schleimhäute reizen.
- Iod ist giftig und löst sich in Wasser nur in sehr geringen Mengen (Iodwasser).
- In seinen chemischen Eigenschaften ist es dem Chlor und Brom sehr ähnlich, regiert jedoch weit weniger heftig.
Nachweis:
- Charakteristisch für Iod ist die intensive Blaufärbung bei der Reaktion mit Stärkelösung. Sie wird Iod-Stärke-Reaktion genannt; mit ihr können noch kleinste Mengen Iod nachgewiesen werden.
Darstellung:
- Iod wird aus den iodhaltigen Mutterlaugen des Chilesalpeters durch Reaktion mit schwefliger Säure HSO3 nach folgender Reaktionsgleichung dargestellt:
2HI03 + 5 H2SO3 -> H2SO4 + H20 + I2
Verwendung:
- Iod dient zur Herstellung vieler organischer und anorganischer Iodverbindungen wie zum Beispiel AgI für die Fotoindustrie.
- In der Medizin wird es als Desinfektionsmittel (Iodtinktur: Lösung von KI, I2 in Ethanol) verwendet.
- Zur Verhinderung von Kropfbildungen bei idoarmer Kost wird es dem Speisesalz zugesetzt.