Unterschiede in den Eigenschaften von Halogenen und Wasserstoff

Auf den ersten Blick mag es wie Wasserstoff aussehen und die Halogene sind ähnliche Elemente. Mit ähnlichen Elektronenkonfigurationen und molekularen Eigenschaften (Wasserstoff und alle Halogenelemente zweiatomige Moleküle bilden), gibt es definitiv einige Parallelen zwischen Wasserstoff und dem Halogen Elemente. Ein genauerer Blick auf diese Elemente zeigt jedoch, dass Wasserstoff von den Halogenelementen getrennt bleiben muss.

Während Wasserstoff ein einzelnes Element mit einzigartigen Eigenschaften ist, sind die Halogene eine Sammlung von Elementen. Insgesamt sind fünf Halogenelemente bekannt: Fluor, Chlor, Brom, Jod und Astat. Die Halogene besetzen die Gruppe 17 des Periodensystems.

Wasserstoff und die Halogene sind alle nichtmetallische Elemente, verhalten sich jedoch sehr unterschiedlich. Wasserstoff verbindet sich oft mit negativen, nichtmetallischen Ionen, um Säuren und organische Moleküle zu bilden. Halogene hingegen bilden nur negativ geladene Ionen, die mit metallischen, positiven Ionen zu ionischen Verbindungen wie Salzen reagieren.

Die prinzipielle Ähnlichkeit zwischen Wasserstoff und den Halogenen besteht in der Elektronenkonfiguration. Wasserstoff hat ein Elektron in seiner Elektronenhülle und benötigt ein zusätzliches Elektron, um diese Hülle zu füllen. Die Halogene haben alle sieben Elektronen in ihren äußeren Elektronenschalen. Diese Elektronenschalen benötigen alle acht Elektronen zur Vervollständigung, daher fehlt den Halogenen auch ein einzelnes Elektron. Dies hat zur Folge, dass sowohl Wasserstoff als auch die Halogenelemente negative Ionen durch die Addition eines Elektrons an die äußere Energiehülle bilden können. Wasserstoff bildet jedoch auch ein positives Ion, indem er sein einziges Elektron verliert; kein Halogen tut dies.

In seinem einfachsten natürlichen Zustand auf der Erde ist Wasserstoff ein zweiatomiges, molekulares Gas (H2). Dieses Gas ist geruchlos, farblos und brennbar. Von den Halogenen sind nur Fluor und Chlor natürliche Gase (F2 bzw. Cl2) auf der Erde. Beide sind giftig und Fluor hat eine grünliche Farbe, während Chlor grün ist. Die anderen Halogene sind flüssiger (Brom) oder fester (Jod und Astat) Natur.

Eine der Hauptursachen für die Unterschiede zwischen Wasserstoff und den Halogenen ist die Größe der beteiligten Atome. Wasserstoffatome sind das kleinste aller Elemente und bestehen nur aus einem Proton und einem Elektron. Halogenatome können dagegen ziemlich groß sein. Das kleinste Halogen ist Fluor, dessen Atome neun Protonen und Elektronen sowie 10 Neutronen haben. Das größte Halogen, Astat, hat 85 Protonen und 125 Neutronen, was den Atomen dieses Elements die 210-fache Masse eines Wasserstoffatoms verleiht.