最外殻電子は7個、空きは1個です
希ガス配置に電子が1個足りないため、非常に積極的に−1イオンを形成します。「ハロゲン」は塩をつくるものを意味します。ハロゲンを金属と結合させると塩ができ、その中で食塩は最も有名なものにすぎません。
第17族――塩をつくり、あと電子1個で満たされる元素
ハロゲン
フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンは、最外殻を満たすために電子をあと1個だけ必要とし、ほとんど何からでもそれを奪います。このひたむきな性質によって、これらは表で最も反応性の高い非金属となり、私たちが水を安全に飲める理由にもなっています。
- 構成元素
- 5
- 族
- 17
- 電子配置
- ns² np⁵
- 放射性
- 1
周期表でハイライト表示
すべての元素
5個のハロゲン
9
F
フッ素
18.998 u
知られている中で最も電気陰性度が大きい元素です。フッ素は、ガラスや水を含め、ほとんどあらゆるものから電子を奪います。
17
Cl
塩素
35.45 u
淡い緑色の気体で、細菌を殺し、布を漂白します。そしてナトリウムと結びつくと、食卓に置かれます。
35
Br
臭素
79.904 u
室温で液体である2つしかない元素の一つで、地獄のプールのようなにおいがする元素です。
53
I
ヨウ素
126.904 u
甲状腺が機能するために不可欠なハロゲンであり、食卓塩にヨウ素が添加される理由です。
117
Ts
テネシン
294 u
第7周期に残っていた最後から2番目の空所で、2010年にバークリウム標的を使って埋められました。
何によって定義されるか
ハロゲンを特徴づける3つのこと
下に行くほど反応性が低下します
フッ素は存在する元素の中で最も電気陰性度が高く、ガラスや水を含め、ほぼあらゆるものと反応します。塩素は反応性が高く、臭素はそれほどではなく、ヨウ素は薬局で販売できるほど穏やかです。族を下がるごとに、取り込まれる電子は原子核から遠くなります。
二原子分子で、状態もひと通りそろっています。
すべてX₂分子として存在し、この族は室温であらゆる状態にわたります。フッ素と塩素は気体、臭素は2つしかない液体元素の1つ、ヨウ素とアスタチンは固体です。
周期表の傾向
族内での変化
族を下がると、原子半径は大きくなり、電気陰性度と反応性は低下し、重い分子ほど互いに強く引き合うため、融点と沸点は上昇します。ハロゲンは厳密な順序で溶液中から互いを追い出します。塩素は臭化物塩から臭化物を追い出しますが、臭素は塩化物に手を出せません。
世界での用途
何に使われるか
フッ素
PTFE（Teflon）、冷媒、ウラン濃縮、そして歯磨き粉や飲料水に含まれるフッ化物です。フッ化物は虫歯を劇的に減らした対策です。
塩素
水の消毒、PVC、漂白剤、そしてあらゆる工業化学の大部分です。飲料水の塩素処理は、これまで実施された公衆衛生上の介入の中で、最も多くの命を救った単一の施策だと言っても過言ではありません。
臭素
難燃剤、農業用化学薬品、写真乳剤に使用されますが、多くの用途が制限されています。
ヨウ素
消毒薬、造影剤、そして極めて重要な栄養補給に使われます。ヨウ素添加塩は、世界の大部分で甲状腺腫とヨウ素欠乏による脳障害をなくしました。
アスタチン
研究用途のみです。地球上で自然に存在する元素としては最も希少です。
取り扱い
安全性
非金属の中でも、分類として最も直ちに危険なものです。フッ素ガスはほとんどあらゆる物質と激しく反応し、フッ化水素酸は痛みを感じさせずに皮膚を通過して骨を侵します。塩素ガスは1915年に大規模に使用された最初の化学兵器で、現在も深刻な産業上の危険物です。臭素は深い化学熱傷を引き起こします。一方、ヨウ素は低濃度なら傷口に塗れるほど安全です。
知っておくとよいこと
- フッ素の単離には化学者たちが74年を費やし、そのうち数人が失明または死亡しました。Henri Moissanが1886年についに成功し、その功績でノーベル賞を受賞しました。
- 臭素と水銀は、室温・常圧で液体である唯一の2元素です。
- ヨウ素は紫黒色の固体から紫色の蒸気へ直接昇華します。これがその名の由来です。
よくある質問
ハロゲンの概要
なぜフッ素は最も反応性の高い元素なのですか？
理由は2つあります。原子が小さいため、入ってくる電子が原子核の非常に近くに入り、エネルギー的に非常に有利になります。また、フッ素気体中のF–F結合は異常に弱いです。孤立電子対の多い2個の原子が互いに反発するため、分子を分解して何かを攻撃するのに必要なエネルギーがごくわずかで済みます。
水中のフッ化物は安全ですか？
水道水のフッ化物添加に用いられる濃度、つまりおよそ0.7 mg/Lでは、安全性を示す証拠が広範に存在し、虫歯の減少も十分に記録されています。フッ化物ははるかに高い用量では有毒であり、インドやアフリカの一部にある天然にフッ化物を多く含む地下水は、実際に骨フッ素症を引き起こします。すべては用量の問題です。
なぜアスタチンはそれほど希少なのですか？
安定同位体を持たず、最も長寿命の同位体でも半減期は8.1時間です。地球上のアスタチンは、ウランとトリウムの崩壊系列の中間体として、微量ながら絶えず生成されていますが、生成と同じ速さで崩壊します。現在、地殻全体に存在する量は30グラム未満と推定されています。