Halogenerna innefattar fluor, klor, brom, jod och astatin. Vid rumstemperatur är de lättare halogenerna gaser, brom är en vätska och de tyngre halogenerna är fasta ämnen, vilket återspeglar det kokpunktsintervall som finns i gruppen. Fluors kokpunkt är -188 grader Celsius (-306 grader Fahrenheit), medan jodens kokpunkt är 184 grader Celsius (363 grader Fahrenheit), en skillnad som, liksom atomradie, är förknippad med högre atomär massa.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Tyngre halogener har fler elektroner i sina valensskal. Detta kan göra Van der Waals styrkor starkare, något ökar kokpunkten.
Halogenerna
Halogenerna är medlemmar i det som kallas grupp 17 på det periodiska systemet, som namnges eftersom de representerar den sjutton kolumnen från vänster. Halogenerna finns alla som diatomiska molekyler i naturen. Med andra ord finns de som två förenade atomer i elementet. Halogener reagerar med metaller för att bilda halider och är oxidationsmedel, särskilt fluor, som är det mest elektronegativa elementet. Lättare halogener är mer elektronegativa, ljusare i färg och har lägre smält- och kokpunkter än tyngre halogener.
Van der Waals dispersionsstyrkor
Krafterna som håller halogenmolekylerna samman kallas Van der Waals-dispersionskrafter. Dessa är krafterna för intermolekylär attraktion som måste övervinnas för att flytande halogener ska nå sina kokpunkter. Elektroner rör sig på ett slumpmässigt sätt runt kärnan i en atom. När som helst kan det finnas fler elektroner på ena sidan av en molekyl, vilket skapar en tillfällig negativ laddning på den sidan och en tillfällig positiv laddning på den andra sidan - en ögonblicklig dipol. De tillfälliga negativa och positiva polerna i olika molekyler lockar varandra och summan av de tillfälliga krafterna resulterar i en svag intermolekylär kraft.
Atomic Radii och Atomic Mass
Atomerradier tenderar att bli mindre när du rör dig från vänster till höger längs det periodiska systemet och större när du rör dig ner i det periodiska systemet. Halogener ingår alla i samma grupp. Men när du rör dig ner i det periodiska systemet är halogenerna med större atomnummer tyngre, de har större atomradier och har fler protoner, neutroner och elektroner. Atomradien påverkar inte kokpunkten, men båda påverkas av antalet elektroner som är associerade med de tyngre halogenerna.
Effekten på kokpunkten
De tyngre halogenerna har fler elektroner i sina valansskal, vilket ger fler möjligheter till tillfälliga obalanser som skapar Van der Waals-krafter. Med fler möjligheter att skapa momentana dipoler uppträder dipolerna oftare, vilket gör Van der Waals-krafter starkare mellan molekylerna av tyngre halogener. Det tar mer värme att övervinna dessa starkare krafter, vilket innebär att kokpunkterna är högre för tyngre halogener. Van der Waals-spridningskrafter är de svagaste intermolekylära krafterna, så halogenernas kokpunkter som grupp är i allmänhet låga.