nnn

1. 12.SINIF KİMYA nnn

3. 10.1. Halojenlerin başlıca doğal bileşikleri, ad ve formülleri, Halojenler çok aktif elementler olduklarından doğada sadece bileşikler halinde bulunurlar. Doğadaki bollukları; flor, klor, brom ve iyot sırasına göre azalır. Florun en önemli kaynağı florit (CaF2) tir. Fluorit; CaF2 bileşiminde, saydam veya yarı saydam olan, sarı, yeşil, mavi, mor, kırmızı veya renksiz olabilen bir mineraldir. Doğada en fazla renk çeşitliliğine sahip minerallerden birisidir. Yoğunluğu 3,2 g/cm³, sertliği ise Mohs sertlik cetveline göre 4'tür. Kristal yapısı genelde kübik olmakla beraber oktahedral yapılara da rastlanmaktadır. Flor için en önemli kaynak olan CaF2 suda çok az çözündüğünden tortul kayalarda bulunur. Diğer kaynakları ise Na3AlF6 (kriyolit) ve Ca5(PO4)3F (apetit) dir. Apatit kristalde bulunan OH- ve F- , veya Cl- iyonlarının görece oranlarına göre adlandırılan hidroksiapatit, floroapatit ve kloroapatit gibi fosfat mineraller grubudur. Bu minerallerin formülleri; Ca5(PO4)3(OH), Ca5(PO4)3F and Ca5(PO4)3Cl şeklindedir. iyot, metal nitratlar içinde KIO3 şeklinde bulunur. Klor ve bromun en önemli kaynağı deniz suyudur. Bu elementler deniz suyunda halojenürler halinde bulunur. Halojenlerin son elementi olan astatin radyoaktiftir. Astatin 1940 yılında Carson ve Mackenzie tarafından 209Bi'nin α-parçacıkları ile bombardıman edilmesiyle elde edilmiştir:

4. 10.2.1. Halojenlerin elde ediliş yöntemleri , Flor Eldesi: Florun varlığı 19. yüzyılın başından beri bilinmekle birlikte, hiç kimse elementel floru, bileşenlerinden eldesi için kimyasal bir tepkime önermemiştir. H. Moissan 1886 yılında F2(g) gazını elektrolizle elde etmeyi başardı. Günümüzde bile en önemli ticari yöntem olan Moissan yönteminde, sıvı KHF2 içinde çözülen HF elektroliz edilir. Klor Eldesi: Klor, sanayide NaCl(aq) çözeltisinin elektrolizi ile elde edilir. Kimi zaman da erimiş sodyum klorürden elde edilir.

5. 10.2.1. Halojenlerin elde ediliş yöntemleri , Brom Eldesi: Brom deniz suyundan ya da iç deniz ve göllerin tuzlu sularından elde edilir. Deniz suyunda yaklaşık 70 ppmBr- iyonu vardır. pH=3,5 değerine ayarlanan deniz suyuna ya da tuzlu suya Cl2(g) gönderilerek, ortamdaki Br- iyonunun elementel broma (Br2) yükseltgenmesi sağlanır. Açığa çıkan Br2, deniz suyundan hava akımıyla ya da tuzlu sudan buharla "süpürülerek" alınır. Böylece elde edilen seyreltik brom buharı çeşitli yöntemlerle deriştirilir. İyot Eldesi: Deniz yosunu gibi bazı deniz bitkileri Cl- ve Br- yanında iyodürü (I-) seçimli bir şekilde absorplar ve biriktirir. Az miktarda iyot bu tür bileşiklerden elde edilir.  İyodun bol bulunduğu diğer bir kaynak NaIO3 tir ve Şili'de geniş yataklar halinde bulunur. IO3-, sodyum bisülfit ile I- iyonuna indirgenir. İkinci basamakta ise IO3- ile I- tepkimeye girerek I2 elde edilir.

6. 10.2. Halojenlerin kullanım alanları, • Flor elementi: • Politetrafloretilen (Teflon) eldesinde • Klorflorkarbonların (CFC) (soğutucu) elde edilmesinde kullanılır. (Ancak, bir çok ülkede ozon tabakasına zarar vermesi nedeniyle ClFC üretimi yasaklanmıştır.) • Şimdilerde ise flor, CFC lara seçenek olarak çevreyle daha dost hidroklorflorkarbonlann (HClFC) üretiminde kullanıl maktadır. • Klor elementi; • Etilen diklorür (CH2ClCH2Cl) ve vinil klorür (CH2 = CHCl, polivinil klorür (PVC) monomeri) gibi klorlanmış organik bileşiklerin üretimi (% 70), • Kağıt ve tekstil endüstrilerinde ağartıcı olarak, yüzme havuzlarının, şehir sularının ve atık sularının temizlenip dezenfekte edilmesi (%20), • Klor içeren anorganik bileşiklerin üretimi (% 10).

7. 10.2. Halojenlerin kullanım alanları, Brom elementi; Brom, brom içeren organik bileşiklerin elde edilmesinde kullanılır. Bunların bazıları; yangın söndürücü ve böcek ilacıdır. Diğer yaygın bir kullanım alanı boya ve ilaç sanayiidir. Önemli bir anorganik brom bileşiği AgBr dür ve ışığa duyarlı olduğundan fotoğrafçılıkta kullanılır. İyot elementi; İyot ve bileşikleri katalizör olarak, tıpta ve fotoğrafla ilgili emülsiyonların (AgI olarak) hazırlanmasında kullanılmakla birlikte, klordan çok daha az ticari öneme sahiptir.

8. 10.3. Önemli halojen bileşikleri, özellikleri ve kullanım alanları, Hidrojen Halojenürler (HF,HCl,HBr,HI); Hidrojen halojenürlerin sulu çözeltilerine hidrohalikasitler denir. Hidroflorik asit dışında diğer hidrohalik asitlerin hepsi kuvvetli asitlerdir. HF ün iyi bilinen bir özelliği, camı aşındırma (ve sonunda çözme) yeteneğine sahip olmasıdır. Bu tepkimede cam, silisyum dioksit, SiO2, olarak düşünülebilir. tepkimesinden dolayı HF cam kaplarda değil, teflon ya da polietilenle kaplanmış özel kaplarda saklanır.

9. 10.3. Önemli halojen bileşikleri, özellikleri ve kullanım alanları, Hidrohalik asitlerin eldesi: Bir halojenür tuzu (florit gibi, CaF2), derişik H2SO4(aq) gibi uçucu olmayan bir asitle ısıtıldığı zaman, bir sülfat tuzu ile uçucu hidrojen halojenür oluşur. Bu yöntemle HCl(g) de elde edilebilir. Ancak HBr(g) ve HI(g) elde edilemez. Bunun nedeni, derişik H2SO4(aq) in Br- ü elementel broma (Br2) ve I- ü elementel iyoda (I2) yükseltgemesidir. Ayrıca, bütün hidrojen halojenürler, elementlerin doğrudan birleştirilmesiyle elde edilebilirler. H2(g) ile F2(g) un verdiği tepkime bazı koşullarda patlayarak oluşur. Ayrıca H2(g) ile Cl2(g) un verdiği tepkime de ışıkta hızlı bir şekilde (patlayarak) yürür. Bununla birlikte, önemli miktarda HCl ticari olarak bu şekilde elde edilir. Br2 ve I2 un H2 ile verdiği tepkimeler yavaştır ve bir katalizör ister.

10. Hidrohalik asitlerin özellikleri: • Çizelgede verilerden anlaşılacağı gibi HF, HCl ve HBr ün standart oluşum serbest enerjilerinin büyük ve negatif olması bize tepkimesinin tersinin olmayacağını gösterir. • Diğer taraftan HI(g) ün ΔG0 i küçük ve pozitiftir. Bu durum oda sıcaklığında bile HI(g) ün elementlerine bir dereceye kadar ayrışacağı anlaşılır. • Bununla birlikte, eşik enerjisi büyük olduğundan, ayrışma tepkimesi ve bir katalizör kullanılmaması durumunda oldukça yavaş yürür. Sonuç olarak, HI(g) oda sıcaklığında kararlı bir bileşiktir. HI(g) ün oda sıcaklığında bozunması kinetik kontrollü (termodinamik kontrollü değil) bir tepkimedir. • Aynı grupta yukardan aşağıya doğru gidildikçe hidrohalik asitlerin asit kuvvetleri azalır.

11. Halojenlerin oksitleri: Halojenlerin oksijen ile oluşturduğu birçok ikili bileşiği bilinmektedir. Fakat bunların çoğu kararsızdır ve laboratuarda yaygın olarak kullanılmazlar. Oksijen diflorür (OF2), flor ve oksijenin en kararlı ikili bileşiğidir ve F2 gazının seyreltik hidroksit çözeltisinden geçirilmesiyle hazırlanır. • Büyük ölçekte üretilen tek halojen oksit, klor dioksittir. Bu amaçla kullanılan tepkime, CIO3-nin HCI ya da SO2 ile indirgenmesidir Diklor oksit, Na2CO3ile Cl2'nin etkileşmesinden elde edilir. Diklorheptaoksit (Cl2O7), perklorik asidin (HCIO4) anhidritidir ve asidin dehidrasyonu ile (suyun uzaklaştırılmasıyla) elde edilir. Cl2O7, ClO2 ve Cl2O'dan daha kararlıdır. Fakat oldukça tepkindir. Bromun en iyi bilinen iki oksidi dibrom oksit (Br2O) ve brom dioksit (BrO2) tir. İyodun en kararlı oksidi, diiyotpentaoksit (I2O5) tir. İyodik asidin (HIO3) ısısal dehidrasyonundan elde edilir.

12. Halojenlerin oksiasitleri ve yükseltgenme basamakları: Oksiasitler:H-O-Z şeklindeki asitlerdir.Buradaki Z nin elektronegatifliği O2 'ye göre düşükse asit değil baz olur. n=0 →asit çok zayıftır. Örneğin; HOCI,HOBr,HOIn=1 →asit zayıftır.Örneğin;HOCIO n=2 →asit orta kuvvetlidir.Örneğin;HOCIO2 n=3 →asit kuvvetlidir. Örneğin;HOCIO3,HOIO3 Klor, oksiasitlerin tam bir serisini olşturduğu halde brom ve iyot oluşturmaz. Saf olarak yalnızca bir kaç oksiasit (HClO4, HIO3, HIO4, H5IO6) elde edilebilir. Geri kalanı ancak sulu çözeltide kararlı halde bulunur. En elektronegatif element olan flor, bileşiklerinde -1 yükseltgenme basamağına sahiptir. Diğer halojenler, oksijen gibi daha elektronegatif bir elemente bağlandığı zaman, birkaç pozitif yükseltgenme basamağından (+1, +3, +5 ve +7) herhangi birine sahip olabilir.

13. Halojenlerin oksianyonları: Halojenlerin XO-, XO2-, XO3- ve XO4- şeklinde formüllendirilenoksoanyonları bulunmaktadır. Florun tek oksoanyonu FO-dir. Diğer halojenlerin yukarıdaki formüllere sahip oksoanyonları bilinmektedir. Klordioksit, kağıt ve iplikler için önemli bir ağartıcıdır. Kanalizasyon ve içme sularının dezenfeksiyonunda da kullanılır. Klordioksit, kağıt ve iplikler için önemli bir ağartıcıdır. Kanalizasyon ve içme sularının dezenfeksiyonunda da kullanılır. Klordioksit, sulu çözeltilerinde peroksit iyonuyla indirgendiğinde klorit tuzlan oluşur. Kloratlar iyi birer yükseltgendirler. Ayrıca katı kloratlar O2 gazı oluşturarak bozunduklarından, kibrit ve donanma fişeği yapımında kullanılırlar. Laboratuvarda O2(g) elde etmek için KClO3(k), MnO2(k) katalizörlüğünde ısıtılır. Benzer bir tepkime uçaklarda ve denizaltılarda, acil oksijen ihtiyacım karşılamak için kullanılır. Perklorat tuzları, başlıca klorat çözeltilerinin elektroliziyle elde edilir. ClO3-ın bir Ptanotda yükseltgenmesi aşağıdaki yarı tepkimeye göre gerçekleşir.

14. Halojenlerin oksianyonları: Perklorat tuzları, başlıca klorat çözeltilerinin elektroliziyle elde edilir. ClO3-ın bir Ptanotda yükseltgenmesi aşağıdaki yarı tepkimeye göre gerçekleşir. • ClO4-, sulu ortamda ligantlık gücü en zayıf olan iyonlardan biridir. • Klor için +7 den daha fazla yükseltgenme basamağa olmadığından, perkloratlar bozunmazlar. Perkloratlar diğer oksiasit tuzlarına göre oldukça kararlıdır. • Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda ya da kolayca yükseltgenebilen bir bileşik beraberinde, perklorat tuzları patlayarak tepkimeye girebilirler. Bunun için perklorat tuzlan kullanılırken dikkat edilmelidir. • Amonyum perklorat ve alüminyum tozu karışımları uzay mekikleri gibi, bazı roketlerde katı yakıt olarak kullanılırlar. • Amonyum perkloratın kullanılması çok tehlikelidir. Çünkü, bir yükseltgen olan ClO4- bir indirgen olan NH4+ üzerine etki ederek patlayıcı bir tepkime oluşturabilir. • PolihalojenürIyonları: • Triiyodür iyonu (I3-), polihalojenür iyonları denen iyonlar grubundan biri olup, bir halojenür iyonunun bir halojen molekülü ile verdiği tepkime sonucu oluşur. Bu tepkimede halojenür iyonu bir Lewis-bazı (elektron-çifti vericisi) olarak, molekül ise bir Lewis-asiti (elektron-çifti alıcısı) olarak etki eder.

15. Halojenler Arası Bileşikler : Herbir halojen elementi, yalnızca X2 gibi diatomik molekülleri oluşturmakla kalmaz; XY gibi farklı halojenlerin olduğu molekülleri de oluşturur. XY3, XY5ya da XY7gibi diğer halojenler arası bileşikler çok atomlu moleküllerdir. Halojenler arası bileşiklerin molekül yapılarında, hacmi daha büyük ve elektronegatifliği daha küçük olan halojeni merkez atomu, daha küçük halojen atomları ise uç atomlar olarak gösterilir. Halojenler arası bileşiklerin molekül geometrileri VSEPR kuramının öngördükleriyle gayet iyi uyuşur. IF7molekülü, bir pentagonalbipiramit yapı oluşturmak için merkez atom etrafında dağılmış yedi elektron çiftli bir yapıya sahiptir. Halojenler arası bileşiklerin çoğu çok etkindir.

16. Halojenler arası bileşiklerin çoğu çok etkindir. Örneğin; ClF3ve BrF3, su, organik maddeler ve bazı anorganik maddelerle çok hızlı tepkime verirler. Bu iki triflorür, gaz difüzyonu ile uranyum izotoplarının ayrılmasında kullanılan UF6ün elde edilmesinde olduğu gibi, florlayıcı madde olarak kullanılır. ICl, organik kimyada iyotlayıcı bir madde olarak kullanılır. NOT: Halojenlerin olduğu gibi Halojen Bileşiklerininde önemli kullanım alanları vardır.Bunlar;