reaktioner og forbindelser af halogener

fluor er det mest reaktive element i det periodiske system, der danner forbindelser med alle andre grundstoffer undtagen helium, neon og argon. Reaktionerne af fluor med de fleste andre elementer spænder fra kraftig til eksplosiv; kun O2, N2 og Kr reagerer langsomt. Der er tre grunde til fluorens høje reaktivitet:

1. fordi fluor er så elektronegativ, er det i stand til at fjerne eller i det mindste dele valenselektronerne af stort set ethvert andet element.
2. på grund af sin lille størrelse har fluor tendens til at danne meget stærke bindinger med andre elementer, hvilket gør dets forbindelser termodynamisk stabile.
3. f-f-bindingen er svag på grund af frastødning mellem ensomme par elektroner på tilstødende atomer, hvilket reducerer både de termodynamiske og kinetiske barrierer for reaktion.

med stærkt elektropositive elementer danner fluor ioniske forbindelser, der indeholder den lukkede skal F-ion. I modsætning hertil danner fluor med mindre elektropositive elementer (eller med metaller i meget høje iltningstilstande) kovalente forbindelser, der indeholder terminale f-atomer, såsom SF6. På grund af sin høje elektronegativitet og 2s22p5 valenselektronkonfiguration deltager fluor normalt kun i en elektronpar-binding. Kun en meget stærk Livis syre, såsom AlF3, kan dele et ensomt par elektroner med en fluoridion, der danner AlF63−.

Oksidativ styrke falder ned gruppe 17.

halogenerne (H2) reagerer med metaller (M) i henhold til den generelle ligning

\

for elementer, der udviser flere iltningstilstande fluor har tendens til at producere den højest mulige iltningstilstand og jod den laveste. For eksempel reagerer vanadium med halogenerne for at give VF5, VCl4, VBr4 og VI3.

metalhalogenider i +1 eller +2 iltningstilstand, såsom CaF2, er typisk Ioniske halogenider, som har høje smeltepunkter og ofte er opløselige i vand. Når metalets iltningstilstand øges, øges halogenidets kovalente karakter på grund af polarisering af bindingen. Med sin høje elektronegativitet er fluor den mindst polariserbare, og iodid med den laveste elektronegativitet er den mest polariserbare af halogenerne. Halogenider af små trivalente metalioner såsom Al3+ har tendens til at være relativt kovalente. For eksempel er AlBr3 et flygtigt fast stof, der indeholder bromid-broede al2br6 molekyler. I modsætning hertil er halogeniderne af større trivalente metaller, såsom lanthaniderne, i det væsentlige Ioniske. For eksempel er indium tribromid (InBr3) og lanthanid tribromid (LnBr3) alle faste stoffer med højt smeltepunkt, der er ret opløselige i vand.

når metalets iltningstilstand øges, øges den kovalente karakter af de tilsvarende metalhalogenider også på grund af polarisering af M–H-bindingen.

alle halogener reagerer kraftigt med hydrogen for at give hydrogenhalogeniderne. Fordi H–F–bindingen i HF er stærkt polariseret (h− Kr+ – F kr -), flydende HF har omfattende hydrogenbindinger, hvilket giver det et usædvanligt højt kogepunkt og en høj dielektrisk konstant. Som et resultat er flydende HF et polært opløsningsmiddel, der på nogle måder ligner vand og flydende ammoniak; efter en reaktion kan produkterne genvindes ved blot at fordampe HF-opløsningsmidlet. (Hydrogenfluorid skal håndteres med ekstrem forsigtighed, fordi kontakt af HF med hud forårsager ekstraordinært smertefulde forbrændinger, der er langsomme til at helbrede.) Fordi fluor har en høj affinitet for silicium, anvendes vandig flussyre til at ætse glas og opløse SiO2 for at give opløsninger af den stabile SiF62− ion.

glas ætset med brintflourid. Med undtagelse af fluor reagerer alle halogener med vand i en disproportioneringsreaktion, hvor Cl, Br eller I:

\

de mest stabile oksocider er perhalinsyrerne, som indeholder halogener i deres højeste oksideringstilstand (+7). Syrestyrkerne i halogenernes oksesyrer stiger med stigende iltningstilstand, mens deres stabilitet og syrestyrke falder ned i gruppen. Således er perchlorsyre (HOClO3, normalt skrevet som HClO4) en mere potent syre og stærkere iltningsmiddel end perbromsyre. Selvom alle oksoaciderne er stærke oksidanter, reagerer nogle, såsom HClO4, temmelig langsomt ved lave temperaturer. Derfor er blandinger af halogenoksoacider eller oksoanioner med organiske forbindelser potentielt eksplosive, hvis de opvarmes eller endda omrøres mekanisk for at starte reaktionen. På grund af eksplosionsfare bør oksoacider og oksoanioner af halogener aldrig få lov til at komme i kontakt med organiske forbindelser.

både syrestyrken og den iltende effekt af halogenoksoaciderne falder ned i gruppen.

halogenerne reagerer med hinanden for at producere interhalogenforbindelser, såsom ICl3, BrF5 og IF7. I alle tilfælde er det tungere halogen, som har den lavere elektronegativitet, det centrale atom. Den maksimale iltningstilstand og antallet af terminale halogener øges jævnt, når ioniseringsenergien i det centrale halogen falder, og elektronegativiteten af det terminale halogen øges. Afhængigt af forholdene reagerer jod således med de andre halogener for at danne IFn (n = 1-7), ICl eller ICl3 eller IBr, mens brom reagerer med fluor for kun at danne BrF, BrF3 og BrF5, men ikke BrF7. Interhalogenforbindelserne er blandt de mest kraftfulde kendte syrer med en stærk tendens til at reagere med halogenidioner for at give komplekser med højere koordinationstal, såsom IF8-ion:

\

alle gruppe 17 elementer danner forbindelser i ulige iltningstilstande (-1, +1, +3, +5, +7). Interhalogenforbindelserne er også potente iltningsmidler og stærke fluoreringsmidler; kontakt med organiske materialer eller vand kan resultere i en eksplosion.

alle gruppe 17 elementer danner forbindelser i ulige iltningstilstande (-1, +1, +3, +5, +7), men betydningen af de højere iltningstilstande falder generelt ned i gruppen.