روش تهیه هالوژنها در آزمایشگاه

هالوژنها به حالت آزاد در طبیعت وجود ندارند. در واقع، واکنش‌پذیری فلوئور به اندازه‌ای زیاد است که پنبه‌نسوز، آب و تراشه‌های سیلیسیم در تماس با آن مشتعل می‌شوند و با عنصرهای گاز نجیب مانند کریپتون ، زنون ، و رادون ، که زمانی تصور می‌شد بی‌اثر باشند، ترکیبهای شیمیایی می‌دهند. 

 
کلر به طور مستقیم با تمام عنصرها بجز کربن، نیتروژن، اکسیژن و گازهای نجیب ترکیب می‌شود. در نتیجه، هالوژنها در طبیعت همواره به صورت ترکیب با فلزها یافت می‌شوند. آخرین عنصر این گروه که استاتین نام دارد، عنصری پرتوزا و بسیار ناپایدار است و در طبیعت یافت نمی‌شود و نیم عمر پایدارترین ایزوتوپ آن،‌، 8.3 ساعت است.
 

فلوئور و کلر از سایر هالوژنها فراوانترند. از ترکیبهای طبیعی فلوئور می‌توان فلوئوریت، و کریولیت،، را نام برد. متداولترین ترکیب طبیعی کلر، سدیم که در آب دریا و در معادن سنگ نمک وجود دارد. برمیدها و یدیدها به مقدار کمتری یافت می‌شوند. غلظت برمید در آب دریا حدود 70 قسمت در یک میلیون قسمت وزنی آب دریااست. با این همه، استخراج برم از آب شور باز هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. 

یدید حتی از برمید کمیابتر است. آب دریا مقدار ناچیزی یدید دارد (0.05قسمت در یک میلیون قسمت وزنی)، اما جلبکهای دریایی یدید را از آب دریا گرفته،‌ در خود تغلیظ می‌کنند، به طوری که جلبک مرطوب و تازه تا 800 قسمت در یک میلیون قسمت ید را در خود ذخیره می‌کند. منبع اصلی ید، سدیم یدات،، است که در کشور شیلی یافت می‌شود و همراه با مقدار زیادی سدیم نیترات است.

تهیه هالوژنها و کاربردهای آنها

هالوژنها معمولاً از اکسایش یون هالید بدست می‌آیند

فلوئور یک اکسیدکننده بسیار قوی است، به طوری که نمی‌توان یون فلوئورید را توسط اکسیدکننده‌های شیمیایی نظیر سولفوریک اسید غلیظ، منگنز دی‌اکسید یا پتاسیم پرمنگنات اکسید کرد. از این‌رو، فلوئور را در صنعت از راه الکترولیز تهیه می‌کنند. همچنین، الکترولیز را نمی‌توان در محلول آبی انجام داد، زیرا به جای یون فلوئورید، آب اکسید می‌شود. حتی اگر در چنین فرایندی فلوئور هم آزاد شود، بلافاصله با آب واکنش می‌دهد. محلول الکترولیت شامل پتاسیم فلوئورید حل شده در هیدروژن فلوئورید مایع است. در این الکترولیز، هیدروژن در کاتد و فلوئور در آند آزاد می‌‌شود.

آند از جنس گرافیت و کاتد از جنس فولاد است. حدود 80% فلوئور برای ساخت میله‌های اورانیم برای مصرف در نیروگاههای هسته‌ای به کار می‌رود. اورانیماکسید با هیدروفلوئوریک اسید، اورانیم فلوئورید می‌دهد. این فلوئورید را توسط گاز فلوئور به اورانیم فلوئورید که جامد سفید رنگ فرار است، تبدیل می‌کنند 

همچنین، از فلوئور برای تهیه پلیمر تترا فلوئورواتن (با نام تجارتی تفلون) استفاده می‌شود. تفلون از نظر شیمیایی بی‌اثر است و در برابر گرمای زیاد نیز مقاومت دارد؛ از این‌رو، آن را به عنوان پوشش در ظرفهای خوراک‌پزی به کار می‌برند.
واکنش‌پذیری سایر هالوژنها از فلوئور کمتر است؛ از این رو، می‌توان آنها را در آزمایشگاه از اکسایش هالید مربوط توسط اکسید‌کننده‌هایی نظیر یا تهیه کرد. تهیه کلر، برم و ید در مقیاس کم در شکل نشان داده شده است. تهیه هالوژنها را باید در زیر هواکش انجام داد، زیرا هالوژنها سمّی‌ هستند و هنگام کار کردن با این مواد باید دقت کرد. هر یک از هالوژنها از اکسایش یون هالید توسط در مجاورت سولفوریک اسید غلیظ تهیه می‌شوند. با توجه به اینکه حالت فیزیکی هالوژنها متفاوت است، دستگاهی که برای تهیه آنها به کار برده می‌شود، از یک مورد به مورد دیگر تفاوت دارد. 

از واکنش هالید با سولفوریک اسید غلیظ همواره مقداری هیدروژن هالید آزاد می‌شود. مثلاً، گاز کلر با بخار هیدروژن کلرید همراه است. برای به دست آوردن گاز کلر خشک و خالص، ابتدا این مخلوط را از درون ظرف آب عبور می‌دهند تا جذب آب شود. سپس گاز را از درون ظرف سولفوریک اسید غلیظ عبور می‌دهند تا با جذب رطوبت، گاز کلر خشک شود. گاز کلر چون از هوا سنگینتر است، در ته ظرف جمع می‌شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر به آدرس زیر مراجعه کنید:
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%d8%b9%d9%86%d8%a7%d8%b5%d8%b1+%da%af%d8%b1%d9%88%d9%87+VIIA+(%d9%82%d8%b3%d9%85%d8%aa+%d8%a7%d9%88%d9%84)&SSOReturnPage=Check&Rand=0