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だい17ぞく元素げんそ

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ハロゲン水素すいそから転送てんそう
ぞく 17
周期しゅうき
2 9
F
3 17
Cl
4 35
Br
5 53
I
6 85
At
7 117
Ts

だい17ぞく元素げんそ(だい17ぞくげんそ、ふつ: halogèneアロジェーヌ、えい: halogen ハロジェン)は周期しゅうきひょうにおいてだい17ぞくぞくする元素げんそ総称そうしょうフッ素ふっそ塩素えんそ臭素しゅうそヨウもとアスタチンテネシンがこれに分類ぶんるいされる。ただしアスタチンは半減はんげんながいものでも数時間すうじかんであるため、その化学かがくてき性質せいしつはヨウもとよりやや陽性ようせいたかいことがわかっている程度ていどである。またテネシンは2009ねんにはじめて合成ごうせいされており、証明しょうめいされていることがさらにすくない。

フッ素ふっそ塩素えんそ臭素しゅうそ、ヨウもと性質せいしつがよくており、アルカリ金属きんぞくあるいはアルカリるい金属きんぞく典型てんけいてきしお形成けいせいするので、これら元素げんそからなる元素げんそぞく古代こだいギリシアの「しおἅλς háls と、「つくる」γεννάω gennáōわせ「しおつくるもの」という意味いみの「halogen ハロゲン」と、18世紀せいきフランス命名めいめいされた。これらの任意にんい元素げんそあらわすために化学かがくしきなかではしばしば X表記ひょうきされる。任意にんいのハロゲン単体たんたいX2あらわす。

性質せいしつ[編集へんしゅう]

ハロゲン元素げんそ単体たんたい X2 のサンプル

周期しゅうきひょう一番いちばん右側みぎがわにあるガスひだりとなりれつ位置いちする。あたい電子でんしさいそとからs軌道きどうおよびp軌道きどうにある電子でんしである(s軌道きどうは2電子でんし占有せんゆうし、p軌道きどうは5電子でんし占有せんゆうしており一価いっかかげイオンになる)。

  フッ素ふっそ
9F
塩素えんそ
17Cl
臭素しゅうそ
35Br
ヨウもと
53I
アスタチン
85At
電子でんし配置はいち
だい1イオン化いおんかエネルギー
(kJ·mol-1)
1,681 1,251 1,140 1,008 930
電子でんし付加ふかエンタルピー
(kJ·mol-1)
−328 −349 −325 −295 −270
電子でんし親和力しんわりょく
(kJ·mol-1)
340 365 342 303 298
電気でんき陰性いんせい
(Allred-Rochow)
4.1 2.83 2.74 2.21 -
イオン半径はんけい
(X-, pm)
133 181 195 216 (〜230)
共有きょうゆう結合けつごう半径はんけい
(r(X2)/2, pm)
72 99 114 133 (〜140)
van der Waals
半径はんけい (pm)
147 175 185 198 -
融点ゆうてん (X2, K) 40 172.16 265.90 386.75 (575)
沸点ふってん (X2, K) 85 239.10 332 458 (610)
解離かいりエネルギー
(X2, kJ·mol-1)
155 243 193 151 (〜116)
みずエネルギー
(X-, kJ·mol-1)
485 350 320 280 (〜277)
還元かんげん電位でんい E0 (V) 2.89 1.40 1.10 0.62 (〜0.3)
  • ( ) ない推定すいてい

だい17ぞく元素げんそは、原子げんし番号ばんごうわかいものは非常ひじょう反応はんのうせいむ。とくフッ素ふっそだいいちイオン化いおんかエネルギーがおおきいうえ、F−F あいだ結合けつごう距離きょりみじかく、それぞれの原子げんし共有きょうゆう電子でんしたい同士どうし反発はんぱつすることによって結合けつごうエネルギーがちいさくなっているためにいちじるしく反応はんのうせいたかく、酸化さんかざいとしてはもっとつよ部類ぶるいのものである。

塩素えんそ水圏すいけん大量たいりょう存在そんざいする(クラークすう)が、地殻ちかくなか存在そんざいではフッ素ふっそ>塩素えんそ>臭素しゅうそ>ヨウもとである。放射ほうしゃせい物質ぶっしつであるアスタチンは、既知きちもっとなが半減はんげん質量しつりょうすう210の同位どういたいでも8.3あいだしかないため、自然しぜん環境かんきょうちゅうにはほとんど存在そんざいせず、質量しつりょうすう218の同位どういたいなどがウラン238Uの壊変生成せいせいぶつとして定常ていじょうてきごくてい濃度のうど存在そんざいするが確認かくにん困難こんなんである。一般いっぱんてき分子ぶんしりょうおおきなものほどファンデルワールスりょく増大ぞうだいし、常温じょうおんつねあつフッ素ふっそうす黄色おうしょく気体きたい塩素えんそあわ緑色みどりいろ気体きたい臭素しゅうそ赤褐色せきかっしょく液体えきたい、ヨウもとくろ紫色むらさきいろ固体こたい、アスタチンは固体こたいで、ヨウもと、アスタチンの固体こたい金属きんぞく光沢こうたくつ。

水素すいそ化物ばけもの[編集へんしゅう]

ハロゲン水素すいそ特性とくせい一覧いちらんひょう
  フッ水素すいそ
HF
塩化えんか水素すいそ
HCl
におい水素すいそ
HBr
ヨウ水素すいそ
HI
アスタチン水素すいそ
HAt
融点ゆうてん (℃) −83.5 −114.2 −88.6 −51.0
沸点ふってん (℃) 19.5 −85.1 −67.1 −35.1
誘電ゆうでんりつえきしょう 83.6
(0 ℃)
9.3
(−95 ℃)
7.0
(−85 ℃)
3.4
(-50 ℃)
H−X 結合けつごう解離かいりエネルギー
(kJ·mol−1)
567 431 366 298
H−X 結合けつごう距離きょり
(pm)
92 127 141 161 172
水溶液すいようえき フッ水素すいそさん
弱酸じゃくさん
(pKa = 3.14)
塩酸えんさん
強酸きょうさん
におい水素すいそさん
強酸きょうさん
ヨウ水素すいそさん
強酸きょうさん

だい17ぞく元素げんそ水素すいそ化物ばけものハロゲン水素すいそばれる。水素すいそとは1たい1で結合けつごうする化合かごうぶつしかられておらず、ハロゲン水素すいそ一般いっぱんあらわ略号りゃくごうとして HXあらわされることがおおい。

フッ水素すいそ以外いがいのハロゲン水素すいそ水中すいちゅうでは完全かんぜん電離でんりするものの、その分子ぶんし自体じたいはそれほどつよ極性きょくせい物質ぶっしつではない。そして塩化えんか水素すいそにおい水素すいそ、ヨウ水素すいそ水溶液すいようえき完全かんぜん電離でんりして強酸きょうさんせいしめし、さん強度きょうどは HCl < HBr < HI のじゅんである。

それにたいして、液化えきかフッ水素すいそみず相当そうとうする誘電ゆうでんりつ相対そうたいてきたか沸点ふってんち、水素すいそ結合けつごう形成けいせいする極性きょくせい物質ぶっしつであるてん特徴とくちょうてきである。また、希薄きはく溶液ようえきであってもフッ水素すいそ水中すいちゅう完全かんぜん電離でんりしない。これはイオン半径はんけいちいさなものほど水素すいそイオンとのあいだ静電気せいでんきりょくつよくなり、結合けつごうつよくなるためである。

酸化さんかぶつ・オキソさん[編集へんしゅう]

フッ素ふっそ以外いがいのハロゲン元素げんそについては酸化さんかすうとして I, III, (IV,) V, VII のいずれかをとり、種々しゅじゅ酸化さんかぶつオキソさん形成けいせいする。しかし、フッ素ふっそ酸化さんかすうとして -I しかりえず、のハロゲン元素げんそとは化学かがくてき性質せいしつことなるめんつ。フッ素ふっそ酸素さんそ化合かごうぶつフッ素ふっそ酸化さんかぶつぶよりは酸素さんそのフッ化物ばけものぶのが適当てきとう性質せいしつゆうし、いわゆるオキソさん構造こうぞうをもつ物質ぶっしつは HOF (つぎフッ素ふっそさん以外いがい形成けいせいしない。

ハロゲン元素げんそ酸化さんかぶつつぎしめす。

ハロゲン元素げんそ酸化さんかすう フッ素ふっそ 塩素えんそ 臭素しゅうそ ヨウもと
-I フッ酸素さんそ
OF2
フッ酸素さんそ
O2F2
フッさん酸素さんそ
O3F2
     
+I   一酸化いっさんか塩素えんそ
酸化さんか塩素えんそ
Cl2O
一酸化いっさんか臭素しゅうそ
酸化さんか臭素しゅうそ
Br2O
一酸化いっさんかヨウもと
I2O
たんはなれできない)
+III   さん酸化さんか塩素えんそ
Cl2O3
さん酸化さんか臭素しゅうそ
Br2O3
さん酸化さんかヨウもと
I2O3
たんはなれできない)
+IV   二酸化にさんか塩素えんそ
ClO2
二酸化にさんか臭素しゅうそ
BrO2
 
+Iと+VII   よん酸化さんか塩素えんそ
Cl−O−ClO3
  よん酸化さんかヨウもと
I−O−IO3
+V   酸化さんか塩素えんそ
O2Cl−O−ClO2
  酸化さんかヨウもと
O2I−O−IO2
+Vと+VII   ろく酸化さんか塩素えんそ
Cl2O6
   
+VII   なな酸化さんか塩素えんそ
Cl2O7
   
その     はち酸化さんかさん臭素しゅうそ
Br3O8
きゅう酸化さんかよんヨウもと
I4O9

また、ハロゲン元素げんそのオキソさんつぎしめす。

オキソさん酸化さんかすう フッ素ふっそ 塩素えんそ 臭素しゅうそ ヨウもと
(-I) つぎフッ素ふっそさん
HO-F
不安定ふあんてい
     
つぎハロゲンさん
HO-X(+I)
つぎ塩素えんそさん
HO-CI
水溶液すいようえき気体きたいとして存在そんざい
つぎ臭素しゅうそさん
HO-Br
たんはなれできず)
つぎヨウさん
HO-I
たんはなれできず)
ハロゲンさん
HO−X=O (+III)
  塩素えんそさん
HO−Cl=O
たんはなれできず)
臭素しゅうそさん
HO-Br=O
たんはなれできず)
ヨウさん
HO−I=O
確認かくにん
ハロゲンさん
HO−X(=O)2 (+V)
  塩素えんそさん
HO−Cl(=O)2
たんはなれできず)
臭素しゅうそさんHO−Br(=O)2
たんはなれできず)
ヨウさん
HOI(=O)2
ハロゲンさん
HO−X(=O)3 (+VII)
  塩素えんそさん
HO−Cl(=O)3
臭素しゅうそさん
HO-Br(=O)3
水物みずものたんはなれできず)
(メタ)ヨウさん
HO−I(=O)3

パラヨウさん
O=I(OH)5

ハロゲンの酸化さんかすうすにしたがいハロゲン元素げんそのオキソさんつぎ傾向けいこうしめす。

  1. ねつ不安定ふあんていせい減少げんしょうする
  2. 速度そくどろんてき酸化さんか作用さよう減少げんしょうする
  3. さんつよさが増大ぞうだいする

名称めいしょうるが、ハロゲンさんさんではなく通常つうじょう最高さいこう酸化さんか状態じょうたいオキソさんである。

ハロゲンあいだ化合かごうぶつ[編集へんしゅう]

また、ことなるハロゲン元素げんそ結合けつごうした化合かごうぶつ形成けいせいし、それらはハロゲンあいだ化合かごうぶつばれる。

代表だいひょうてきなものに、以下いかのものがられている。

また、複数ふくすうのハロゲン元素げんそ結合けつごうしてイオンとなったものをポリハロゲン化物ばけものイオンかげイオンの場合ばあい)、ポリハロゲニウムイオンイオンの場合ばあい)とぶ。ハロゲンアニオンはハロゲン単体たんたい結合けつごうして ICl2, BrF4, I3, I5, I7 などを生成せいせいすることがられている。またハロゲンあいだ化合かごうぶつ溶融ようゆうぶつ電気でんき伝導でんどうせいしめすものがあり、それらは自己じこイオン化いおんかによりポリハロゲニウムイオン生成せいせいしている。

なお、ハロゲンあいだ化合かごうぶつ消防しょうぼうほうだい2じょうだい7こうおよ別表べっぴょうだいいちだい6るい4ごう危険きけんぶつ規制きせいかんする政令せいれいだい1じょうにより危険きけんぶつだい6るい指定していされている。

有機ゆうきハロゲン化物ばけもの[編集へんしゅう]

有機ゆうきハロゲン化物ばけものとは、狭義きょうぎではハロゲンアルキルハロゲンアリールなど、炭化たんか水素すいそ水素すいそがハロゲン原子げんしわった化合かごうぶつす。広義こうぎではハロゲンをふく有機ゆうき化合かごうぶつ意味いみし、ハロゲンアシルやハロゲンさんふくむ。

有機ゆうきハロゲン化物ばけものふくまれる炭素たんそ-ハロゲン結合けつごうはハロゲンのたか電気でんき陰性いんせいのために分極ぶんきょくしている。そのため、炭素たんそ原子げんしかげイオンなどもとめかくざい攻撃こうげきしやすい。しかしながら、ハロゲンアリールなど sp2炭素たんそにハロゲンがむすびついた基質きしつにおいては、立体りったいてき要因よういんによりこのような反応はんのうこりにくい。詳細しょうさいもとめかく置換ちかん反応はんのう芳香ほうこうぞくもとめかく置換ちかん反応はんのう参照さんしょう

ハロゲン鉱物こうぶつ[編集へんしゅう]

鉱物こうぶつがくにおいて、金属きんぞく元素げんそとハロゲン元素げんそとが結合けつごうしている鉱物こうぶつハロゲン鉱物こうぶつ(ハロゲンかこうぶつ、えい: halide mineral)という。岩塩がんえん (NaCl)、ぼたるせき (CaF2) などがある。

参考さんこう文献ぶんけん[編集へんしゅう]

  • 青木あおき正博まさひろ鉱物こうぶつ分類ぶんるい図鑑ずかん : 見分みわけるポイントがわかる』まことぶんどう新光しんこうしゃ、2011ねん、84-87ぺーじISBN 978-4-416-21104-5 

関連かんれん項目こうもく[編集へんしゅう]