Halogene

Nimmst Du gerade im Chemieunterricht das Periodensystem Gruppe für Gruppe durch, wirst Du gegen Ende auf die siebte Hauptgruppe stoßen. In der siebten Hauptgruppe befinden sich die sogenannten Halogene, die in der Chemie eine wichtige Rolle spielen.

Halogene Definition

Abbildung 1: Periodensystem der Elemente

Halogene Eigenschaften

Halogene sind sehr reaktionsfreudige Elemente, da sie sieben Außenelektronen besitzen. Damit fehlt ihnen nur ein Valenzelektron, um die Valenzschale voll zu besetzen und damit einen stabilen Zustand, also eine Edelgaskonfiguration zu erreichen.

Nach der Oktettregel aus der Chemie versuchen alle Elemente acht Außenelektronen zu sammeln, damit sie so stabil sein können wie die Edelgase. Diese haben nämlich mit ihren acht Außenelektronen eine voll befüllte Schale. Sobald Atome diesen Zustand erreichen, sind sie energetisch besonders stabil.

Die Halogene sind aus diesem Grund auch sehr instabil, weshalb sie in der Natur nur in Verbindungen vorkommen. Sie treten meist in Form von zweiatomigen Molekülen auf, wie zum Beispiel F₂ und Cl₂.

Entlang der 7. Hauptgruppe ändern sich die Eigenschaften der Halogene von Fluor zu Iod. Die Wasserlöslichkeit und die Reaktionsfähigkeit nehmen mit steigender Ordnungszahl ab. Die Dichte, der Schmelz- und der Siedepunkt nehmen dagegen zu. Im Normalzustand sind Fluor und Chlor somit gasförmig, Brom ist flüssig und Iod ist ein Feststoff. Auch die Farbigkeit der Halogene nimmt von Fluor zu Iod hin zu.

Halogene Steckbrief

Jedes Halogen weist andere Eigenschaften auf. Der Aggregatzustand, die Farbe und so weiter unterscheiden sich voneinander.

Fluor

Fluor ist ein schwach gelbgrünes Gas, das sehr giftig ist. Es ist das elektronegativste Halogen und damit auch das reaktionsfreudigste. Es wird zur Herstellung von fluorhaltigen Verbindungen eingesetzt, wie zum Beispiel in der Antihaftbeschichtung von Pfannen, wie Teflon. Fluor lässt sich auch in Flussspat (CaF₂) und Kryolith oder als Flurapatit in Knochen und im Zahnschmelz finden.

Chlor

Chlor ist ein grünliches Gas, das ebenfalls sehr giftig ist. Das Halogen wird zur Synthese organischer Produkte eingesetzt. Wichtige anorganische Verbindungen mit Chlor sind etwa Salzsäure und Chloride. Es wird außerdem als Bleich- und Desinfektionsmittel eingesetzt. In der Natur findest Du Chlor in Kochsalz (NaCl) und vielen anderen Salzen, vor allem aber im Meerwasser.

Brom

Brom ist eine braune Flüssigkeit, die ätzend wirkt. Die hauptsächliche Nutzung von Brom bezieht sich auf Bleich- und Desinfektionsmittel, aber es wird auch als Unkraut- und Insektenvernichtungsmittel verwendet. Auch Brom lässt sich häufig gemeinsam mit Chloriden im Meerwasser und in Salzen finden.

Iod

Iod ist ein grauschwarzer Feststoff und wird zur Herstellung von Arzneimitteln eingesetzt. Zudem ist Iod auch in Halogenlampen zu finden. Das Halogen Iod findest Du in natürlicher Form als Iodid (I^-) vor allem bei den Meereslebewesen, insbesondere bei Algen oder in der Schilddrüse des menschlichen Körpers.

Astat

Astat ist ein radioaktiver und sehr instabiler Feststoff. Da Astat rasch zerfällt, gibt es kaum Untersuchungen dazu. Astat entsteht durch den Zerfall radioaktiver Elemente und ist nur in Spuren nachweisbar.

In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften der einzelnen Halogene noch mal zusammengefasst.

Tabelle 1: Zusammenfassung der Eigenschaften der Halogene

Halogene Kohlenwasserstoffe

Halogene kommen oftmals in Verbindungen mit Kohlenstoff und Wasserstoff vor. Diese Verbindungen werden halogenierte Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe genannt. Dabei handelt es sich um Kohlenwasserstoffe, die zusätzlich noch Chlor, Brom, Fluor oder Iod enthalten. Ein Beispiel dafür ist Chloralhydrat (Abbildung 2). Es handelt sich dabei um das erste synthetisch hergestellte Schlafmittel.

Abbildung 2: Struktur von Chloralhydrat

Halogene Gewinnung

Besonders häufig werden die Halogene durch eine Elektrolyse aus Natriumsalzen gewonnen.

Für die Elektrolyse von Fluor wird Fluorwasserstoff und Kaliumfluorid verwendet: \(2\space HF{\rightarrow}H_2+F_2\).

Zur Gewinnung von Chlor wird häufig die Chloralkali-Elektrolyse eingesetzt. Dabei kommt es zur Oxidation einer Natriumchlorid-Lösung (NaCl) zu Wasserstoff und Chlorgas: \(2\space NaCl+2\space H_2O{\rightarrow}2\space NaOH+H_2+Cl_2\).

Die anderen Halogene lassen sich zusätzlich auch durch chemische Vorgänge herstellen. Eine Möglichkeit ist die Gewinnung von Brom und Iod durch Chlorgas (Cl) aus Bromid- und Iodid-Lösungen:

• \(Cl_2+2\space Br^-{\rightarrow}2\space Cl^-+Br_2\).

• \(Cl_2+2\space I^-{\rightarrow}2\space Cl^-+I_2\).

Halogene Verwendung

Die Halogene können auf unterschiedliche Weise verwendet werden: zum Beispiel in Schwimmbädern (Chlor und Brom), Trinkwasser (Chlor und Fluorid), Speisesalz (Chlor) und Zahnpasta (Fluor). Abgesehen von Astat, enthält der menschliche Körper Spuren von Halogenen, die als essenziell für die Gesundheit angesehen werden.

Halogene werden häufig auch in elektrischen und elektronischen Produkten wie Leiterplatten, Komponenten wie Steckern, elektrischen Kabeln, Ionenbatterien und den Kunststoffgehäusen von Fernsehern und Mobiltelefonen verwendet.