Halogenams priklauso fluoras, chloras, bromas, jodas ir astatinas. Kambario temperatūroje lengvesni halogenai yra dujos, bromas yra skystis, o sunkesni halogenai - kietosios medžiagos, atspindinčios grupėje virimo taškų diapazoną. Fluoro virimo temperatūra yra –188 laipsniai Celsijaus (–306 laipsniai pagal Celsijų), o jodo virimo temperatūra yra 184 laipsniai laipsnių Celsijaus (363 laipsniai pagal Celsijų), skirtumas, kuris, kaip ir atominis spindulys, yra susijęs su masės.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Sunkesnių halogenų valentiniuose apvalkaluose yra daugiau elektronų. Tai gali padaryti Van der Waalso jėgas stipresnes, šiek tiek padidinant virimo temperatūrą.
Halogenai
Halogenai yra periodinės lentelės vadinamosios 17 grupės nariai, kurie pavadinti todėl, kad jie reiškia kairėje pusėje septynioliktą stulpelį. Visi halogenai gamtoje egzistuoja kaip diatominės molekulės. Kitaip tariant, jie egzistuoja kaip du sujungti elemento atomai. Halogenai reaguoja su metalais, kad susidarytų halogenidai ir yra oksidatoriai, ypač fluoras, kuris yra labiausiai elektronegatyvus elementas. Lengvesni halogenai yra labiau elektronegatyvūs, šviesesnės spalvos, jų lydymosi ir virimo temperatūros yra žemesnės nei sunkesnių halogenų.
Van der Waalso dispersijos pajėgos
Jėgos, kurios kartu laiko halogenų molekules, vadinamos Van der Waalso sklaidos jėgomis. Tai yra tarpmolekulinės traukos jėgos, kurias reikia įveikti, kad skysti halogenai pasiektų virimo tašką. Elektronai atsitiktinai juda aplink atomo branduolį. Vienu metu vienoje molekulės pusėje gali būti daugiau elektronų, sukurdamas laikiną neigiamą krūvį toje pusėje ir laikiną teigiamą krūvį kitoje pusėje - momentinį dipolį. Laikinas neigiamas ir teigiamas skirtingų molekulių poliai traukia vienas kitą, o laikinų jėgų suma lemia silpną tarpmolekulinę jėgą.
Atominiai spinduliai ir atominės mišios
Atomo spinduliai linkę mažėti, kai juda iš kairės į dešinę palei periodinę lentelę, ir didesni, kai eini žemyn periodine lentele. Halogenai yra visos tos pačios grupės dalis. Tačiau judant žemyn periodine lentele, didesnį atomų skaičių turintys halogenai yra sunkesni, jų atominiai spinduliai yra didesni, juose yra daugiau protonų, neutronų ir elektronų. Atomo spindulys neturi įtakos virimo temperatūrai, tačiau abiem įtakos turi elektronų, susijusių su sunkesniais halogenais, skaičius.
Poveikis virimo temperatūrai
Sunkesnių halogenų valentiniuose apvalkaluose yra daugiau elektronų, todėl atsiranda daugiau galimybių laikinai disbalansui, kuris sukuria Van der Waalso jėgas. Turint daugiau galimybių sukurti momentinius dipolius, dipoliai pasitaiko dažniau, todėl Van der Waalso jėgos tampa stipresnės tarp sunkesnių halogenų molekulių. Norint įveikti šias stipresnes jėgas, reikia daugiau šilumos, o tai reiškia, kad virimo temperatūra yra aukštesnė sunkesniems halogenams. Van der Waalso sklaidos jėgos yra silpniausios tarpmolekulinės jėgos, todėl halogenų, kaip grupės, virimo taškai paprastai yra žemi.