హేలోజన్

హాలోజన్లు ఆవర్తన పట్టికలో ఐదు లేదా ఆరు మూలకాలతో కూడిన గ్రూపు. ఇందులో ఫ్లోరిన్ (F), క్లోరిన్ (Cl), బ్రోమిన్ (Br), అయోడిన్ (I), అస్టాటిన్ (At) లు ఉన్నాయి. కృత్రిమంగా సృష్టించబడిన మూలకం 117, టెన్నెస్సిన్ (Ts), కూడా హాలోజనే కావచ్చు. ఆధునిక IUPAC నామకరణంలో, ఈ గ్రూపును గ్రూపు 17 అని అంటారు. 

ఆవర్తన పట్టిక హాలోజన్ల గ్రూపులో మాత్రమే ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత, పీడనాల వద్ద పదార్థపు మూడు ప్రధాన స్థితుల లోనూ ఉండే మూలకాలు ఉన్నాయి. హైడ్రోజన్‌తో చర్య జరిపినపుడు హాలోజన్‌లన్నీ ఆమ్లాలను ఏర్పరుస్తాయి. చాలా హాలోజన్లు సాధారణంగా ఖనిజాలు లేదా లవణాల నుండి ఉత్పత్తి అవుతాయి. మధ్య హాలోజన్లైన క్లోరిన్, బ్రోమిన్, అయోడిన్లను క్రిమిసంహారకాలుగా ఉపయోగిస్తారు. ఆర్గానోబ్రోమైడ్‌లు అగ్ని మాపకాలలో అత్యంత ముఖ్యమైన తరగతి, అయితే మౌలిక హాలోజన్‌లు ప్రమాదకరమైనవి, విషపూరితమైనవి కూడా కావచ్చు.

 లక్షణాలు 

 రసాయన 
ఫ్లోరిన్, క్లోరిన్, బ్రోమిన్, అయోడిన్ హాలోజన్లు అలోహాలు; ఈ గ్రూపు 17 లోని రెండు భారీ మూలకాల రసాయన లక్షణాల గురించి నిశ్చయాత్మకంగా తెలియదు. హాలోజన్‌లు ఆవర్తన పట్టిక కాలమ్‌లో పై నుండి క్రిందికి వస్తూంటే రసాయన బంధ శక్తిలో ఒక ధోరణిని ప్రదర్శిస్తాయి. దీనికి ఫ్లోరిన్ కొద్దిగా తేడా చూపుతుంది. ఇది ఇతర పరమాణువులతో కూడిన సమ్మేళనాలలో అత్యధిక బంధ శక్తిని కలిగి ఉండే ధోరణిని ప్రదర్శిస్తుంది. అయితే ఇది డయాటోమిక్ F2 అణువులో చాలా బలహీనమైన బంధాలను కలిగి ఉంటుంది. దీని అర్థం ఆవర్తన పట్టికలో గ్రూపు17 లో మరింత దిగువకు వెళ్తే, పరమాణువుల పరిమాణం పెరగడం వల్ల మూలకాల క్రియాశీలత తగ్గుతుంది. Page 43, Edexcel International GCSE chemistry revision guide, Curtis 2011
హాలోజన్ బాండ్ ఎనర్జీలు (kJ/mol)  X X 2 HX BX 3 AlX 3 CX 4 ఎఫ్ 159 574 645 582 456 Cl 243 428 444 427 327 బ్ర 193 363 368 360 272 I 151 294 272 285 239
హాలోజెన్‌లు చాలా రియాక్టివ్‌గా ఉంటాయి. తగినంత పరిమాణంలో జీవులకు హానికరం లేదా ప్రాణాంతకం కూడా కావచ్చు. అధిక ప్రభావవంతమైన న్యూక్లియర్ ఛార్జ్ వలన పరమాణువులకు కలిగిన అధిక ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ కారణంగా ఈ అధిక రియాక్టివిటీ ఏర్పడింది. హాలోజన్‌లు వాటి బయటి శక్తి స్థాయిలో ఏడు వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉన్నందున, అవి ఆక్టేట్ నియమాన్ని సంతృప్తి పరచడానికి ఇతర మూలకాల పరమాణువులతో చర్య జరిపి ఎలక్ట్రాన్‌ను పొందగలవు. 

మూలకాలన్నిటి లోకీ ఫ్లోరిన్ అత్యంత రియాక్టివుగా ఉంటుంది; ఇది ఆక్సిజన్ కంటే ఎక్కువ ఎలెక్ట్రోనెగటివ్ మూలకం. ఇది గాజు వంటి జడ పదార్థాలపై దాడి చేస్తుంది. ఇది సాధారణంగా జడంగా ఉండే జడ వాయువులతో కూడా సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది కరోజను కలగజేసే, అత్యంత విషపూరిత వాయువు. ఫ్లోరిన్ యొక్క రియాక్టివిటీ ఎంతలా ఉంటుందంటే, ప్రయోగశాల లోని గాజు సామానులో దీన్ని పోసినా, నిల్వ చేసినా అది తక్కువ మొత్తంలోనే నీటి సమక్షంలో గాజుతో చర్య జరిపి సిలికాన్ టెట్రాఫ్లోరైడ్ (SiF4) ను ఏర్పరుస్తుంది. అందువల్ల, ఫ్లోరిన్‌ను టెఫ్లాన్ (ఇది స్వయంగా ఆర్గానోఫ్లోరిన్ సమ్మేళనం), చాలా పొడి గాజు లేదా రాగి లేదా ఉక్కు వంటి లోహాల పాత్రల్లో వాడాలి. ఇవి వాటి ఉపరితలంపై ఫ్లోరైడ్ నుండి రక్షించుకునే పొరను ఏర్పరుచుకుంటాయి.

ఫ్లోరిన్ యొక్క అధిక క్రియాశీలత కారణంగా అది కొన్ని బలమైన బంధాలను, ముఖ్యంగా కార్బన్‌తో, ఏర్పరుస్తుంది. ఉదాహరణకు, టెఫ్లాన్ కార్బన్‌తో ఫ్లోరిన్ బంధం కలిగి, ఉష్ణ రసాయన దాడులకు చాలా నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. దీని ద్రవీభవన స్థానం కూడా ఎక్కువ. 

 అణువులు 

 డయాటోమిక్ హాలోజన్ అణువులు 
స్థిరమైన హాలోజన్లు హోమోన్యూక్లియర్ డయాటోమిక్ అణువులను ఏర్పరుస్తాయి. సాపేక్షంగా బలహీనమైన ఇంటర్‌మోలిక్యులర్ శక్తుల కారణంగా, క్లోరిన్, ఫ్లోరిన్‌లు "ఎలిమెంటల్ వాయువులు" లో భాగంగా ఉన్నాయి. 
లవజని అణువు నిర్మాణం మోడల్ d (X−X) / pm(గ్యాస్ దశ) d (X−X) / pm(ఘన దశ) ఫ్లోరిన్ F 245x45px45x45px 143 149 క్లోరిన్ Cl 270x70px63x63px 199 198 బ్రోమిన్ Br 280x80px72x72px 228 227 అయోడిన్ I 270x70px84x84px 266 272
పరమాణు సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ ఈ మూలకాలు తక్కువ రియాక్టివ్‌గా మారతాయి, అధిక ద్రవీభవన బిందువులను కలిగి ఉంటాయి.

 భౌతిక, పరమాణు 
దిగువ పట్టిక హాలోజన్‌ల కీలకమైన భౌతిక పరమాణు లక్షణాల సారాంశం. ప్రశ్న గుర్తులతో గుర్తించబడిన డేటా అనిశ్చితంగా ఉంటుంది లేదా పరిశీలనల కంటే ఆవర్తన పోకడల ఆధారంగా పాక్షికంగా అంచనా వేయబడుతుంది.
లవజని ప్రామాణిక అణు బరువు (u)   ద్రవీభవన స్థానం( కె ) ద్రవీభవన స్థానం ( °C ) మరుగు స్థానము( కె )  మరుగు స్థానము ( °C )  సాంద్రత(25 వద్ద g/cm 3 °C) ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ( పాలింగ్ ) మొదటి అయనీకరణ శక్తి( kJ·mol−1 ) సమయోజనీయ వ్యాసార్థం( pm )  ఫ్లోరిన్ 18.9984032(5) 53.53 -219.62 85.03 −188.12 0.0017 3.98 1681.0 71 క్లోరిన్ [35.446; 35.457] 171.6 −101.5 239.11 -34.04 0.0032 3.16 1251.2 99 బ్రోమిన్ 79.904(1) 265.8 −7.3 332.0 58.8 3.1028 2.96 1139.9 114 అయోడిన్ 126.90447(3) 386.85 113.7 457.4 184.3 4.933 2.66 1008.4 133 అస్టాటిన్ [210] 575 302 ? 610 ? 337 ? 6.2–6.5  2.2 ? 887.7 ? 145  టెన్నెస్సిన్ [294]  ? 623-823  ? 350-550  ? 883  ? 610  ? 7.1-7.3  - ? 743  ? 157 
Z మూలకం ఎలక్ట్రాన్లు/షెల్ సంఖ్య 9 ఫ్లోరిన్ 2, 7 17 క్లోరిన్ 2, 8, 7 35 బ్రోమిన్ 2, 8, 18, 7 53 అయోడిన్ 2, 8, 18, 18, 7 85 అస్టాటిన్ 2, 8, 18, 32, 18, 7 117 టెన్నెస్సిన్ 2, 8, 18, 32, 32, 18, 7 (అంచనా) 
+వివిధ ఒత్తిళ్ల వద్ద హాలోజన్‌ల సబ్లిమేషన్ లేదా మరిగే స్థానం ( o C)  Tmelt ( о С) -100.7 -7.3 112.9 లాగ్ (P[Pa]) mmHg Cl 2 Br 2 I 2 2.12490302 1 -118 -48.7 38.7 2.82387302 5 -106.7 -32.8 62.2 3.12490302 10 -101.6 -25 73.2 3.42593302 20 -93.3 -16.8 84.7 3.72696301 40 -84.5 -8 97.5 3.90305427 60 -79 -0.6 105.4 4.12490302 100 -71.7 9.3 116.5 4.42593302 200 -60.2 24.3 137.3 4.72696301 400 -47.3 41 159.8 5.00571661 760 -33.8 58.2 183 లాగ్ (P[Pa]) atm Cl 2 Br 2 I 2 5.00571661 1 -33.8 58.2 183 5.30674661 2 -16.9 78.8 5.70468662 5 10.3 110.3 6.00571661 10 35.6 139.8 6.30674661 20 65 174 6.48283787 30 84.8 197 6.6077766 40 101.6 215 6.70468662 50 115.2 230 6.78386786 60 127.1 243.5

 ఉత్పత్తి 
ప్రతి సంవత్సరం దాదాపు ఆరు మిలియన్ మెట్రిక్ టన్నుల ఫ్లోరిన్ ఖనిజం ఫ్లోరైట్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. ప్రతి సంవత్సరం నాలుగు లక్షల మెట్రిక్ టన్నుల హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ తయారవుతుంది. ఫాస్పోరిక్ యాసిడ్ తయారీలో ఉప ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి చేయబడిన హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం నుండి ఫ్లోరిన్ వాయువును తయారు చేస్తారు. సంవత్సరానికి సుమారు 15,000 మెట్రిక్ టన్నుల ఫ్లోరిన్ గ్యాస్ తయారవుతుంది. 

హాలైట్ ఖనిజం క్లోరిన్ కోసం తవ్వబడే ఖనిజం. అయితే కార్నలైట్, సిల్వైట్ అనే ఖనిజాలను కూడా క్లోరిన్ కోసం తవ్వుతారు. ఉప్పునీటి విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా ప్రతి సంవత్సరం 4 కోట్ల మెట్రిక్ టన్నుల క్లోరిన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. 

ప్రతి సంవత్సరం సుమారు 4,50,000 మెట్రిక్ టన్నుల బ్రోమిన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఉత్పత్తయిన మొత్తం బ్రోమిన్‌లో యాభై శాతం యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో, 35% ఇజ్రాయెల్‌లో, మిగిలినది చైనాలో ఉత్పత్తి అవుతాయి. చారిత్రికంగా, సహజ ఉప్పునీటికి సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్, బ్లీచింగ్ పౌడర్ జోడించడం ద్వారా బ్రోమిన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. అయితే, ఆధునిక కాలంలో, బ్రోమిన్‌ను విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. ఈ పద్ధతిని హెర్బర్ట్ డౌ కనుగొన్నాడు. సముద్రపు నీటి గుండా క్లోరిన్‌ను పంపడం ద్వారా, సముద్రపు నీటి ద్వారా గాలిని పంపడం ద్వారానూ కూడా బ్రోమిన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యమే. 

2003లో 22,000 మెట్రిక్ టన్నుల అయోడిన్ ఉత్పత్తి అయింది. మొత్తం అయోడిన్‌లో చిలీ 40% ఉత్పత్తి చేస్తుంది, జపాన్ 30% ఉత్పత్తి చేస్తుంది. రష్యా, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లలో తక్కువ మొత్తంలో ఉత్పత్తి అవుతుంది. 1950ల వరకు, కెల్ప్ నుండి అయోడిన్ సంగ్రహించబడేది. అయితే, ఆధునిక కాలంలో, అయోడిన్‌ను ఇతర మార్గాల్లో ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. సల్ఫర్ డయాక్సైడ్‌ను నైట్రేట్ ఖనిజాలతో కలపడం, అయోడిన్ ఉత్పత్తి అయ్యే ఒక మార్గం. ఇందులో కొన్ని అయోడేట్‌లు ఉంటాయి. అయోడిన్‌ను సహజవాయు క్షేత్రాల నుండి కూడా సంగ్రహిస్తారు. 

అస్టాటిన్ సహజంగా లభిస్తున్నప్పటికీ, సాధారణంగా దీన్ని బిస్మత్‌పై ఆల్ఫా కణాలతో తాడించడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తారు. 

సైక్లోట్రాన్‌లో బెర్కెలియం-249, కాల్షియం-48 లను విలీనం చేసి టెన్నెస్సిన్-293, టెన్నెస్సిన్-294 లను తయారు చేస్తారు.

 అప్లికేషన్లు 

 క్రిమిసంహారకాలు 
క్లోరిన్, బ్రోమిన్ రెండింటినీ తాగునీరు, ఈత కొలనులు, తాజా గాయాలు, స్పాలు, వంటకాలు, ఉపరితలాలకు క్రిమిసంహారకాలుగా ఉపయోగిస్తారు. అవి స్టెరిలైజేషన్ అని పిలువబడే ప్రక్రియ ద్వారా బ్యాక్టీరియాను ఇతర హానికరమైన సూక్ష్మజీవులను చంపుతాయి. వాటి రియాక్టివిటీ బ్లీచింగ్‌లో కూడా ఉపయోగపడుతుంది. క్లోరిన్ నుండి ఉత్పత్తి అయిన సోడియం హైపోక్లోరైట్, చాలా ఫాబ్రిక్ బ్లీచ్‌లలో క్రియాశీల పదార్ధం. కొన్ని కాగితపు ఉత్పత్తులలో క్లోరిన్-ఉత్పన్నమైన బ్లీచ్‌లు ఉపయోగించబడతాయి. క్లోరిన్ సోడియంతో కూడా చర్య జరిపి సోడియం క్లోరైడ్‌ను సృష్టిస్తుంది. ఇదే సాధారణ ఉప్పు.

 లైటింగ్ 
హాలోజన్ ల్యాంప్‌లు అనేది బల్బులలో టంగ్‌స్టన్ ఫిలమెంట్‌ని ఉపయోగించే ఒక రకమైన ప్రకాశించే దీపం. వీటిలో అయోడిన్ లేదా బ్రోమిన్ వంటి హాలోజన్‌ చిన్న మొత్తంలో ఉంటుంది. ఒకే వాటేజ్‌లో హాలోజనేతర లైట్‌బల్బుల కంటే హాలోజెన్ దీపాలు చిన్నవిగా ఉంటాయి. గ్యాస్ ఫిలమెంట్ సన్నబడటాన్ని, బల్బ్ లోపలి భాగం నల్లబడటాన్నీ తగ్గిస్తుంది. ఫలితంగా బల్బ్ చాలా జీవితకాలం ఎక్కువగా ఉంటుంది. హాలోజన్ దీపాలు ఇతర ప్రకాశించే బల్బుల కంటే తెల్లటి రంగుతో అధిక ఉష్ణోగ్రత (2800 నుండి 3400 కెల్విన్‌లు ) వద్ద ప్రకాశిస్తాయి. అయితే, ఇది బల్బు పగలకుండా ఉండడం కోసం సిలికా గాజు కంటే ఫ్యూజ్డ్ క్వార్ట్జ్ తో బల్బులను తయారు చేయడం అవసరం. 

 విషప్రభావం 
భారీ హాలోజన్‌లకు వెళ్ళే కొద్దీ హాలోజెన్లలో విషం తగ్గుతుంది. 

ఫ్లోరిన్ వాయువు చాలా విషపూరితమైనది; మిలియన్‌కు 25 భాగాల సాంద్రతతో ఫ్లోరిన్‌ను పీల్చడం ప్రాణాంతకం. హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ కూడా విషపూరితమైనది. ఇది చర్మంలోకి చొచ్చుకుపోతుంది. చాలా తీవ్రమైన కాలిన గాయాలు అవుతాయి. పైగా, ఫ్లోరైడ్ అయాన్లు విషపూరితమైనవే గానీ స్వచ్ఛమైన ఫ్లోరిన్ అంత విషపూరితం కాదు. 5 నుండి 10 గ్రాముల పరిమాణంలో ఫ్లోరైడ్ తీసుకుంటే ప్రాణాంతకం కావచ్చు. 1.5 mg/L కంటే ఎక్కువ సాంద్రత కలిగిన ఫ్లోరైడ్ సుదీర్ఘ కాలం వినియోగిస్తే దంతాల డెంటల్ ఫ్లోరోసిస్ ప్రమాదకారక మౌతుంది.  4 mg/L కంటే ఎక్కువ సాంద్రతలలో, అస్థిపంజర ఫ్లోరోసిస్ వచ్చే ప్రమాదం ఉంది. ఈ పరిస్థితిలో ఎముకలు గట్టిపడటం వలన  ఎముక పగుళ్లు చాలా సాధారణం. నీటి ఫ్లోరైడేషన్‌లో ప్రస్తుత సిఫార్సు స్థాయిలు, దంత క్షయాలను నిరోధించే మార్గం, 0.7 నుండి 1.2 mg/L వరకు ఉంటుంది. ఫ్లోరైడ్ యొక్క హానికరమైన ప్రభావాలను నివారిస్తూ అదే సమయంలో ప్రయోజనాలను పొందుతుంది.  సాధారణ స్థాయిలు, అస్థిపంజర ఫ్లోరోసిస్‌కు అవసరమైన స్థాయిల మధ్య ఉన్న వ్యక్తులు ఆర్థరైటిస్ వంటి లక్షణాలు ఉంటాయి. 

క్లోరిన్ వాయువు అత్యంత విషపూరితమైనది. క్లోరిన్‌ను మిలియన్‌కు 3 భాగాల సాంద్రతతో పీలిస్తే వేగంగా విషపూరిత ప్రతిచర్యను కలిగిస్తుంది. క్లోరిన్‌ను మిలియన్‌కు 50 భాగాల సాంద్రతతో పీల్చడం అత్యంత ప్రమాదకరం. కొన్ని నిమిషాల పాటు క్లోరిన్‌ను మిలియన్‌కు 500 పార్ట్‌ల సాంద్రతతో పీల్చడం ప్రాణాంతకం. క్లోరిన్ వాయువును పీల్చడం చాలా బాధాకరమైనది. 

స్వచ్ఛమైన బ్రోమిన్ కొంతవరకు విషపూరితమైనది కానీ ఫ్లోరిన్, క్లోరిన్ ల కంటే తక్కువ విషపూరితమైనది. వంద మిల్లీగ్రాముల బ్రోమిన్ ప్రాణాంతకం.  బ్రోమైడ్ అయాన్లు కూడా విషపూరితమైనవే గానీ బ్రోమిన్ కంటే తక్కువ. 30 గ్రాముల బ్రోమైడ్ ప్రాణాంతకం. 

అయోడిన్ కొంతవరకు విషపూరితమైనది. ఊపిరితిత్తులు, కళ్ళను చికాకు పెట్టగలదు, క్యూబిక్ మీటరుకు 1 మిల్లీగ్రాముల భద్రతా పరిమితి ఉంటుంది. నోటి ద్వారా తీసుకున్నప్పుడు, 3 గ్రాముల అయోడిన్ ప్రాణాంతకం కావచ్చు. అయోడైడ్ అయాన్లు ఎక్కువగా విషపూరితం కావు, అయితే పెద్ద మొత్తంలో తీసుకుంటే ఇవి కూడా ప్రాణాంతకం కావచ్చు. 

అస్టాటిన్ చాలా రేడియోధార్మికత కలిగినది, అత్యంత ప్రమాదకరమైనది. కానీ ఇది స్థూల పరిమాణంలో ఉత్పత్తి అవదు. అందువల్ల సగటు వ్యక్తిపై అది విషప్రభావం కలిగించే సంభావ్యత అంతగా లేదు. 

టెన్నెస్సిన్ అర్ధ జీవితం ఎంత తక్కువగా ఉంటుందంటే, దాన్ని రసాయనికంగా పరిశోధించే వీలు లేదు. అయితే దాని రేడియోధార్మికత చాలా ప్రమాదకరమైనది.

 ఇవి కూడా చూడండి 

 హాలోజన్ దీపం
 హాలోజెనేషన్

 గమనికలు 

 మూలాలు