المجموعة 17 — مكوّنات الأملاح، ينقصها إلكترون واحد عن الاستقرار

الهالوجينات

يحتاج الفلور والكلور والبروم واليود والأستاتين إلى إلكترون واحد فقط لإكمال غلافها الخارجي، وستنتزعه من أي شيء تقريباً. هذا النهم الشديد يجعلها أكثر اللافلزات تفاعلاً في الجدول — وهو سبب أمان مياهك للشرب.

العناصر
5
المجموعة
17
التكوين
ns² np⁵
مشعة
1

مُظلَّل في الجدول الدوري

ما الذي يميزها

ثلاثة أشياء تميز الهالوجينات

01

سبعة إلكترونات خارجية، وفجوة واحدة

ينقصها إلكترون واحد عن التوزيع الإلكتروني للغاز النبيل، ولذلك تشكل أيونات −1 بحماس كبير. تعني كلمة «هالوجين» مُكوِّن الملح: ادمج أحدها مع معدن فتحصل على ملح، وملح الطعام ليس إلا أشهر مثال.

02

تقل التفاعلية نزولاً

الفلور هو أكثر العناصر سالبية كهربائية على الإطلاق، ويتفاعل مع كل شيء تقريباً، بما في ذلك الزجاج والماء. الكلور عدواني، والبروم أقل منه، واليود معتدل بما يكفي لبيعه في الصيدليات. ومع كل خطوة إلى أسفل، يبتعد الإلكترون الوارد أكثر عن النواة.

03

ثنائي الذرة، وله مجموعة كاملة من الحالات

توجد جميعها على هيئة جزيئات X₂، وتمتد المجموعة عبر جميع الحالات عند درجة حرارة الغرفة: الفلور والكلور غازان، والبروم واحد من عنصرين سائلين فقط، أما اليود والأستاتين فهما صلبان.

الاتجاهات الدورية

كيف تتغير عبر العائلة

نزولاً في المجموعة: يزداد نصف القطر الذري، وتنخفض الكهروسلبية والتفاعلية، وترتفع نقطتا الانصهار والغليان مع ازدياد قوة تجاذب الجزيئات الأثقل بعضها لبعض. تزيح الهالوجينات بعضها بعضاً من المحلول بترتيب صارم — فالكلور ينتزع البروميد من ملح بروميد، لكن البروم لا يستطيع ملامسة الكلوريد.

في العالم

فيما تُستخدم

فلور

PTFE (تفلون)، ومواد التبريد، وتخصيب اليورانيوم، والفلوريد في معجون الأسنان ومياه الشرب — وهو إجراء خفّض تسوس الأسنان بدرجة كبيرة.

كلور

تطهير المياه، وPVC، والمبيّض، وجزء كبير من الكيمياء الصناعية بأكملها. ويمكن القول إن كلورة مياه الشرب هي أهم تدخل للصحة العامة منقذ للحياة نُفّذ على الإطلاق.

بروم

مواد مثبطة للهب، ومواد كيميائية زراعية ومستحلبات فوتوغرافية، رغم تقييد العديد من استخداماتها.

يود

المطهرات، ومواد التباين، والأهم من ذلك، المكملات الغذائية. فقد قضى الملح المُيَوَّد على تضخم الغدة الدرقية وتلف الدماغ الناجم عن نقص اليود في معظم أنحاء العالم.

أستاتين

للبحث فقط. إنه أندر عنصر موجود طبيعياً على الأرض.

التعامل

السلامة

بوصفها فئة، فهي اللافلزات الأخطر فورًا. يتفاعل غاز الفلور بعنف مع أي شيء تقريبًا، ويخترق حمض الهيدروفلوريك الجلد دون ألم ليهاجم العظام. كان غاز الكلور أول سلاح كيميائي يُستخدم على نطاق واسع في عام 1915، ولا يزال خطرًا صناعيًا جسيمًا. يسبب البروم حروقًا كيميائية عميقة. أما اليود، فعلى النقيض، آمن بما يكفي بتركيز منخفض لمسح جرح به.

من المفيد معرفته

  • استغرق عزل الفلور 74 عامًا من الكيميائيين، وأدّى إلى إصابة عدد منهم بالعمى أو موتهم؛ ونجح هنري مواسان أخيرًا عام 1886، وفاز بجائزة نوبل عن ذلك.
  • البروم والزئبق هما العنصران الوحيدان اللذان يكونان في الحالة السائلة عند درجة حرارة وضغط الغرفة.
  • يتسامى اليود مباشرةً من صلب أرجواني مسود إلى بخار بنفسجي، ومن هنا جاء اسمه.

الأسئلة الشائعة

حول الهالوجينات

لماذا يُعد الفلور أكثر العناصر تفاعلاً؟

لسببين متضافرين. فذرته الصغيرة تعني أن الإلكترون الوارد ينتهي به المطاف قريبًا جدًا من النواة، وهذا ممتاز من الناحية الطاقية. كما أن رابطة F–F في غاز الفلور ضعيفة على نحو غير معتاد — إذ تتنافر الذرتان المحملتان بأزواج وحيدة كثيرة — ولذلك لا يتطلب تفكيك الجزيء قبل أن يهاجم شيئًا سوى قدر ضئيل جدًا من الطاقة.

هل الفلوريد الموجود في الماء آمن؟

عند المستويات المستخدمة لفلورة المياه، أي نحو 0.7 mg/L، فإن الأدلة على السلامة واسعة، كما أن انخفاض تسوس الأسنان موثق جيدًا. ويكون الفلوريد سامًا عند جرعات أعلى بكثير، كما أن المياه الجوفية الغنية بالفلوريد طبيعيًا في أجزاء من الهند وأفريقيا تسبب بالفعل التفلور الهيكلي. فالجرعة هي القصة بأكملها.

لماذا يُعد الأستاتين نادرًا جدًا؟

ليس له نظير مستقر، ويبلغ عمر النصف لأطول نظائره عمراً 8.1 ساعات. يُنتَج الأستاتين الموجود على الأرض باستمرار بكميات ضئيلة بوصفه وسيطاً في سلاسل اضمحلال اليورانيوم والثوريوم، ويتحلل بالسرعة نفسها التي يتكوّن بها. وتشير أفضل التقديرات إلى أن الكمية الموجودة في القشرة بأكملها تقل عن 30 غراماً في أي لحظة.