لخّصلي

تُعد الهالوجينات (الفلور، الكلور، البروم، اليود) عناصر كيميائية ذات وفرة متفاوتة في القشرة الأرضية ومياه البحر، فالكُلور الأكثر شيوعًا، يليها البروم، ثم الفلور، وأخيرًا اليود الأقل وفرة. تتميز هذه العناصر بتفاعلها مع المعادن لتكوين هاليدات معدنية، ومع الهيدروجين لتكوين هاليدات هيدروجين، كما تُعتبر عوامل مؤكسدة قوية تتناقص قوتها من الفلور إلى اليود. تختلف حالاتها الفيزيائية من غاز (الفلور، الكلور) إلى سائل (البروم) وصلب (اليود)، مع اختلافات في نقاط الانصهار والغليان. يتم الحصول عليها صناعياً بطرق مختلفة، مثل التحليل الكهربائي (الفلور، الكلور)، وتفاعلات كيميائية (البروم، اليود). تُستخدم الهالوجينات في تطبيقات واسعة، فَالفلور يُستخدم في تخصيب اليورانيوم، ومعاجين الأسنان، والأدوية. أما الكلور، فيدخل في إنتاج آلاف المنتجات الكيميائية، ومواد التنظيف، ومعالجة المياه، والأدوية. يستخدم البروم في تعقيم المياه ومبيدات حشرية، بينما يُستخدم اليود في تصنيع حمض الخليك، والمصابيح الهالوجينية، والأشعة السينية، وعلاج سرطان الغدة الدرقية. بالرغم من أهميتها، يجب الأخذ بعين الاعتبار تأثيراتها الضارة على الصحة والبيئة.

1- الحالة الطبيعية:

• 
  

  الكلور: هو الأكثر شيوعًا بين الهالوجينات، حيث يمثل حوالي 0.19% من كتلة القشرة الأرضية، وتحتوي مياه البحر على حوالي 19 غ/ل منه. يوجد الكلور بشكل أساسي في كلوريد الصوديوم (NaCl).

  
  


• 
  

  البروم: يأتي البروم في المرتبة الثانية بعد الكلور من حيث الوفرة، حيث تصل نسبته في مياه البحر إلى 0.1 غ/ل، بينما تحتوي القشرة الأرضية على حوالي 0.0002%.

  
  


• 
  

  الفلور: يمثل حوالي 0.065% من كتلة القشرة الأرضية، ويوجد في مركبات مثل الكريوليت (AlNa3F6) والفلوريت (CaF2) والفلوروأباتيت (Ca5F(PO4)3). تحتوي مياه البحر على حوالي 0.00006 غ/ل من الفلور.

  
  


• 
  

  اليود: يعد أقل العناصر وفرة في القشرة الأرضية بنسبة 0.0000006%، ويوجد في مركبات مثل يودات الكالسيوم (Ca(IO3)2) ويوديد الصوديوم (NaIO). يحتوي ماء البحر على حوالي 0.0023 غ/ل من اليود.

  
  

2- الخصائص:

الخصائص الكيميائية:

• 
  

  التفاعل مع المعادن: تتفاعل الهالوجينات مع المعادن لتكوين مركبات أيونية تُعرف بالهاليدات المعدنية. تكون هذه التفاعلات غالبًا طاردة للحرارة وعنيفة مع المعادن القلوية مثل الصوديوم والبوتاسيوم. على سبيل المثال:

  
  

  [ \text{Mg} + \text{Br}_2 \rightarrow \text{MgBr}_2 ]
  [ 2\text{Al} + 3\text{I}_2 \rightarrow 2\text{AlI}_3 ]

  
  


• 
  

  التفاعل مع الهيدروجين: تتفاعل الهالوجينات مع الهيدروجين لتكوين هاليدات الهيدروجين (HX)، مثل فلوريد الهيدروجين (HF) وكلوريد الهيدروجين (HCl). تقل التفاعلية من الفلور إلى اليود.

  
  

  [ \text{F}_2 + \text{H}_2 \rightarrow 2\text{HF} ]
  
  [ \text{I}_2 + \text{H}_2 \leftrightarrow 2\text{HI} ]

  
  


• 
  

  القوة المؤكسدة: تعمل الهالوجينات كعوامل مؤكسدة قوية. تقل قدرتها على الأكسدة بالانتقال لأسفل المجموعة، حيث يُعتبر الفلور الأقوى بينها.

  
  

الخصائص الفيزيائية:

• 
  

  الحالة الفيزيائية:

  
  
  
  
  • الفلور (F2): غاز أصفر شاحب.
  
  
  • الكلور (Cl2): غاز أخضر مائل للصفرة.
  
  
  • البروم (Br2): سائل بني محمر.
  
  
  • اليود (I2): صلب أسود رمادي، يُصدر بخارًا أرجوانيًا.
  
  
  
  


• 
  

  نقاط الانصهار والغليان:

  
  
  
  
  • الفلور: نقطة الانصهار -188°C، نقطة الغليان -219°C.
  
  
  • الكلور: نقطة الانصهار -34°C، نقطة الغليان -101°C.
  
  
  • البروم: نقطة الانصهار -7°C، نقطة الغليان 60°C.
  
  
  • اليود: نقطة الانصهار 114°C، نقطة الغليان 458°C.
  
  
  
  

3- طرق الحصول على الهالوجينات:

• 
  

  الفلور: يتم إنتاجه صناعيًا عن طريق التحليل الكهربائي لخليط من فلوريد البوتاسيوم (KF) وفلوريد الهيدروجين (HF) عند درجة حرارة تتراوح بين 70 و130 درجة مئوية.

  
  


• 
  

  الكلور: يتم إنتاجه باستخدام عملية التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم (NaCl) فيما يُعرف بعملية الكلور-القلوي.

  
  


• 
  

  البروم: يُستخرج من تفاعل بروميد البوتاسيوم (KBr) مع غاز الكلور أو بواسطة التحليل الكهربائي لمحلول بروميد الصوديوم (NaBr).

  
  


• 
  

  اليود: يُمكن الحصول عليه بتفاعل يوديد البوتاسيوم (KI) مع الكلور.

  
  

4- الاستخدامات:

1- الفلور (F):

• يُستخدم بنسبة 70%-80% لإنتاج غاز سداسي فلوريد اليورانيوم (UF6) الذي يُستخدم في تخصيب اليورانيوم للمفاعلات النووية.


• يدخل في إنتاج غاز سداسي فلوريد الكبريت (SF6)، وهو غاز مستقر وغير قابل للتآكل ويُستخدم في محولات الجهد العالي.


• يُضاف إلى معاجين الأسنان كوقاية من تسوس الأسنان.


• يُستخدم في صناعة الأدوية مثل المضادات الفيروسية (مثال: تري فلوريدين لعلاج الهربس)، والمضادات الحيوية (مثل الفلوروكينولونات)، ومضادات الالتهابات (مثل الفلوبروفين).

2- الكلور (Cl):

• يُستخدم في تصنيع أكثر من 15,000 منتج كيميائي تجاري.


• يدخل في إنتاج بولي فينيل كلوريد (PVC) المستخدم في صناعة الأنابيب والعوازل.


• يُستخدم في تصنيع مواد التبييض ومنتجات التنظيف.


• يدخل في صناعة الأدوية، حيث 80% من الأدوية المصنعة عالميًا تحتوي على الكلور أو تعتمد على الكلور في عملية التصنيع.


• يُستخدم في معالجة المياه وتعقيمها، وكذلك في تصنيع المطهرات.


• يدخل في أدوية مثل:
  
  
  
  • 
    كلوبيدوجريل: مضاد لتكدس الصفائح الدموية.
  
  
  • 
    ديكلوفيناك: مضاد التهاب غير ستيرويدي.
  
  
  • 
    هالوبيريدول: مضاد نفسي.
  
  
  
  


• يدخل في تصنيع غاز الخردل.

3- البروم (Br):

• يُستخدم في تعقيم المسابح والمياه.


• يدخل في تصنيع مركبات برومية عضوية مثل:
  
  
  
  • المبيدات الحشرية، مبيدات الأعشاب، ومبيدات الفطريات.
  
  
  • مثبطات الحريق والمواد المقاومة للاشتعال المستخدمة في الملابس والألياف والبلاستيك والسجاد.
  
  
  
  

4- اليود (I):

• يُستخدم في تصنيع حمض الأسيتيك (CH3COOH) باستخدام عمليات مثل مونسانتو وكاتيفا.


• يُستخدم في المصابيح الهالوجينية التي تحتوي على غازات خاملة واليود لتحسين كفاءة الإضاءة.


• يدخل كمادة تباين في الأشعة السينية نظرًا لقدرتها على امتصاص الأشعة بشكل كبير.


• يُستخدم في علاج سرطان الغدة الدرقية بواسطة العلاج الإشعاعي باستخدام نظائر مشعة مثل اليود-123.

خاتمة:

تمثل الهالوجينات عناصر مميزة بخصائصها الكيميائية والفيزيائية الفريدة، حيث تدخل في العديد من التطبيقات الصناعية والطبية. ومع ذلك، يجب الحذر من تأثيراتها الضارة على الصحة والبيئة