De halogenen omvatten fluor, chloor, broom, jodium en astatine. Bij kamertemperatuur zijn de lichtere halogenen gassen, broom is een vloeistof en de zwaardere halogenen zijn vaste stoffen, wat het bereik van kookpunten in de groep weerspiegelt. Het kookpunt van fluor is -188 graden Celsius (-306 graden Fahrenheit), terwijl het kookpunt van jodium 184 is. graden Celsius (363 graden Fahrenheit), een verschil dat, net als de atoomstraal, wordt geassocieerd met een hogere atoom massa.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Zwaardere halogenen hebben meer elektronen in hun valentieschillen. Hierdoor kunnen Van der Waals-krachten sterker worden, waardoor het kookpunt iets stijgt.
De Halogenen
De halogenen zijn leden van wat in het periodiek systeem Groep 17 wordt genoemd, die worden genoemd omdat ze de zeventiende kolom van links vertegenwoordigen. De halogenen bestaan allemaal als diatomische moleculen in de natuur. Met andere woorden, ze bestaan als twee samengevoegde atomen van het element. Halogenen reageren met metalen om halogeniden te vormen en zijn oxidatiemiddelen, vooral fluor, dat het meest elektronegatieve element is. Lichtere halogenen zijn meer elektronegatief, lichter van kleur en hebben een lager smelt- en kookpunt dan zwaardere halogenen.
Van der Waals dispersiekrachten
De krachten die de moleculen van halogenen bij elkaar houden, worden Van der Waals-dispersiekrachten genoemd. Dit zijn de krachten van intermoleculaire aantrekkingskracht die moeten worden overwonnen om vloeibare halogenen hun kookpunt te laten bereiken. Elektronen bewegen op een willekeurige manier rond de kern van een atoom. Op elk moment kunnen er meer elektronen aan de ene kant van een molecuul zijn, waardoor een tijdelijke negatieve lading aan die kant en een tijdelijke positieve lading aan de andere kant ontstaat - een onmiddellijke dipool. De tijdelijke negatieve en positieve polen van verschillende moleculen trekken elkaar aan en de som van de tijdelijke krachten resulteert in een zwakke intermoleculaire kracht.
Atoomradii en Atoommassa
Atoomstralen hebben de neiging kleiner te worden als je van links naar rechts langs het periodiek systeem beweegt en groter als je naar beneden gaat in het periodiek systeem. Halogenen maken allemaal deel uit van dezelfde groep. Naarmate je verder door het periodiek systeem gaat, worden de halogenen met grotere atoomnummers zwaarder, hebben ze een grotere atoomstraal en hebben ze meer protonen, neutronen en elektronen. De atoomstraal heeft geen invloed op het kookpunt, maar beide worden beïnvloed door het aantal elektronen dat bij de zwaardere halogenen hoort.
Het effect op het kookpunt
De zwaardere halogenen hebben meer elektronen in hun volantschillen, waardoor er meer mogelijkheden zijn voor de tijdelijke onevenwichtigheden die Van der Waals-krachten creëren. Met meer mogelijkheden om instantane dipolen te maken, komen de dipolen vaker voor, waardoor de Van der Waals-krachten sterker worden tussen de moleculen van zwaardere halogenen. Er is meer warmte nodig om deze sterkere krachten te overwinnen, wat betekent dat de kookpunten hoger zijn voor zwaardere halogenen. Van der Waals-dispersiekrachten zijn de zwakste intermoleculaire krachten, dus de kookpunten van de halogenen als groep zijn over het algemeen laag.