ทำไมจุดเดือดเพิ่มขึ้นเมื่อรัศมีอะตอมเพิ่มขึ้นในฮาโลเจน?

ฮาโลเจนได้แก่ ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน และแอสทาทีน ที่อุณหภูมิห้อง ฮาโลเจนที่เบากว่าคือก๊าซ โบรมีนเป็นของเหลว และฮาโลเจนที่หนักกว่าคือของแข็ง ซึ่งสะท้อนช่วงของจุดเดือดที่พบในกลุ่ม จุดเดือดของฟลูออรีนคือ -188 องศาเซลเซียส (-306 องศาฟาเรนไฮต์) ในขณะที่จุดเดือดของไอโอดีนคือ 184 องศาเซลเซียส (363 องศาฟาเรนไฮต์) ซึ่งแตกต่างจากรัศมีอะตอมที่เกี่ยวข้องกับอะตอมที่สูงขึ้น มวล.

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ฮาโลเจนที่หนักกว่ามีอิเล็กตรอนมากกว่าในเปลือกเวเลนซ์ สิ่งนี้สามารถทำให้กองกำลัง Van der Waals แข็งแกร่งขึ้น ทำให้จุดเดือดเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

ฮาโลเจนเป็นสมาชิกของกลุ่มที่ 17 ในตารางธาตุซึ่งมีชื่อเนื่องจากเป็นตัวแทนของคอลัมน์ที่สิบเจ็ดจากด้านซ้าย ฮาโลเจนทั้งหมดมีอยู่ในรูปของโมเลกุลไดอะตอมในธรรมชาติ กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกมันมีอยู่เป็นสองอะตอมที่เชื่อมต่อกันของธาตุ ฮาโลเจนทำปฏิกิริยากับโลหะเพื่อสร้างเฮไลด์และเป็นตัวออกซิไดซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟลูออรีน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติเอทีฟมากที่สุด ฮาโลเจนที่เบากว่าจะมีอิเลคโตรเนกาติเอทีฟมากกว่า มีสีอ่อนกว่า และมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่าฮาโลเจนที่หนักกว่า

แรงที่ยึดโมเลกุลของฮาโลเจนไว้ด้วยกันเรียกว่าแรงกระจายของ Van der Waals สิ่งเหล่านี้คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่ต้องเอาชนะเพื่อให้ฮาโลเจนเหลวถึงจุดเดือด อิเล็กตรอนเคลื่อนที่แบบสุ่มรอบนิวเคลียสของอะตอม ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง อาจมีอิเล็กตรอนมากกว่าที่ด้านหนึ่งของโมเลกุล สร้างประจุลบชั่วคราวที่ด้านนั้น และประจุบวกชั่วคราวในอีกด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นไดโพลชั่วขณะ ขั้วลบและขั้วบวกชั่วคราวของโมเลกุลต่าง ๆ ดึงดูดกัน และผลรวมของแรงชั่วคราวส่งผลให้เกิดแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอ

รัศมีอะตอมมีแนวโน้มที่จะเล็กลงเมื่อคุณเลื่อนจากซ้ายไปขวาตามตารางธาตุ และมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อคุณเลื่อนลงมาตามตารางธาตุ ฮาโลเจนเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มเดียวกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณเลื่อนลงมาตามตารางธาตุ ฮาโลเจนที่มีเลขอะตอมมากกว่าจะหนักกว่า มีรัศมีอะตอมที่ใหญ่กว่า และมีโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนมากกว่า รัศมีอะตอมไม่ส่งผลต่อจุดเดือด แต่ทั้งคู่ได้รับอิทธิพลจากจำนวนอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับฮาโลเจนที่หนักกว่า

ฮาโลเจนที่หนักกว่ามีอิเลคตรอนมากกว่าในเปลือกวาเลนซ์ ทำให้มีโอกาสมากขึ้นสำหรับความไม่สมดุลชั่วคราวที่สร้างกองกำลัง Van der Waals ด้วยโอกาสที่มากขึ้นในการสร้างไดโพลในทันที ไดโพลจึงเกิดขึ้นบ่อยขึ้น ทำให้แรง Van der Waals แข็งแกร่งขึ้นระหว่างโมเลกุลของฮาโลเจนที่หนักกว่า ต้องใช้ความร้อนมากขึ้นในการเอาชนะแรงที่แรงกว่าเหล่านี้ ซึ่งหมายความว่าจุดเดือดจะสูงกว่าสำหรับฮาโลเจนที่หนักกว่า แรงกระจายของ Van der Waals เป็นแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอที่สุด ดังนั้นจุดเดือดของฮาโลเจนในกลุ่มโดยทั่วไปจึงต่ำ