Die Halogene umfassen Fluor, Chlor, Brom, Jod und Astat. Bei Raumtemperatur sind die leichteren Halogene Gase, Brom ist eine Flüssigkeit und die schwereren Halogene sind Feststoffe, was den Siedepunktsbereich der Gruppe widerspiegelt. Der Siedepunkt von Fluor beträgt -188 Grad Celsius (-306 Grad Fahrenheit), während der Siedepunkt von Jod bei 184 ° C liegt Grad Celsius (363 Grad Fahrenheit), ein Unterschied, der wie der Atomradius mit einem höheren atomaren Masse.
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Schwerere Halogene haben mehr Elektronen in ihren Valenzschalen. Dies kann die Van-der-Waals-Kräfte stärker machen und den Siedepunkt leicht erhöhen.
Die Halogene
Die Halogene sind Mitglieder der sogenannten Gruppe 17 im Periodensystem, die so genannt werden, weil sie die siebzehnte Spalte von links darstellen. Die Halogene kommen in der Natur alle als zweiatomige Moleküle vor. Mit anderen Worten, sie existieren als zwei verbundene Atome des Elements. Halogene reagieren mit Metallen zu Halogeniden und sind Oxidationsmittel, insbesondere Fluor, das am stärksten elektronegativste Element ist. Leichtere Halogene sind elektronegativer, heller in der Farbe und haben niedrigere Schmelz- und Siedepunkte als schwerere Halogene.
Van-der-Waals-Dispersionskräfte
Die Kräfte, die die Halogenmoleküle zusammenhalten, werden Van-der-Waals-Dispersionskräfte genannt. Dies sind die intermolekularen Anziehungskräfte, die überwunden werden müssen, damit flüssige Halogene ihren Siedepunkt erreichen. Elektronen bewegen sich zufällig um den Kern eines Atoms. Zu jedem Zeitpunkt können sich auf einer Seite eines Moleküls mehr Elektronen befinden, die eine vorübergehende negative Ladung auf dieser Seite und eine vorübergehende positive Ladung auf der anderen Seite erzeugen – einen sofortigen Dipol. Die temporären negativen und positiven Pole verschiedener Moleküle ziehen sich an, und die Summe der temporären Kräfte führt zu einer schwachen intermolekularen Kraft.
Atomradien und Atommasse
Die Atomradien werden tendenziell kleiner, wenn Sie sich im Periodensystem von links nach rechts bewegen, und größer, wenn Sie sich im Periodensystem nach unten bewegen. Halogene gehören alle zur selben Gruppe. Wenn Sie sich jedoch im Periodensystem nach unten bewegen, werden die Halogene mit größeren Ordnungszahlen schwerer, haben größere Atomradien und haben mehr Protonen, Neutronen und Elektronen. Der Atomradius hat keinen Einfluss auf den Siedepunkt, aber beide werden durch die Anzahl der Elektronen beeinflusst, die mit den schwereren Halogenen verbunden sind.
Die Wirkung auf den Siedepunkt
Die schwereren Halogene haben mehr Elektronen in ihren Volantschalen, was mehr Möglichkeiten für die temporären Ungleichgewichte bietet, die Van-der-Waals-Kräfte erzeugen. Mit mehr Möglichkeiten, sofortige Dipole zu erzeugen, treten die Dipole häufiger auf, wodurch die Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen schwererer Halogene stärker werden. Es braucht mehr Wärme, um diese stärkeren Kräfte zu überwinden, was bedeutet, dass die Siedepunkte für schwerere Halogene höher sind. Van-der-Waals-Dispersionskräfte sind die schwächsten intermolekularen Kräfte, daher sind die Siedepunkte der Halogene als Gruppe im Allgemeinen niedrig.