할로젠

할로젠(halogen)

할로젠(halogen)은 주기율표 17족 원소로 플루오린(F)·염소(Cl)·브로민(Br)·아이오딘(I)·아스타틴(At), 테네신(Ts)을 모두 일컫는다. 비금속 원소이며 전자를 얻기 쉬워 강력한 산화 작용을 나타낸다. 반응성이 매우 세며 자연 상태에서 유리 상태로는 존재하지 않으며 금속 염의 상태로 존재한다.

최외각전자 배치가 ns²np⁵로, 그 배치가 매우 안정한(ns²np⁶) 0족 원소에 비해 전자 한 개가 부족하기 때문에, 전자 한 개를 얻어 X-(X:할로젠)의 음이온이 되기 쉽다. 따라서 산화력이 매우 세다.

할로젠 원소들은 소독제나 표백제로 많이 쓰이며, 전구 내부에 삽입하여 필라멘트의 증발을 억제하는 데에도 쓰인다.

개요

할로젠은 화학 계열로 주기율표의 17족 원소를 말한다. 이들 원자의 최외각 전자 껍질에는 전자가 7개 존재하기 때문에 다른 원소로부터 전자를 하나 받아 음이온이 되기 쉬워서, 특히 최외각 전자껍질에 전자를 1개 소유하는 1족 원소(수소와 알칼리 금속)와 격렬하게 반응하여 염을 생성한다. 할로젠은 할로젠화 이온을 산화시켜서 얻으며, 할로젠 원소는 대부분 반응성이 큰 원소이어서 금속 염 형태로 존재한다. 또한 비금속을 나타내며, 이 원소들의 대부분은 독성이 강하므로 기체를 직접 흡입하거나 접촉하지 않도록 주의해야 한다. 이러한 특성을 가진 할로젠 원소는 홑원소물질 또는 화합물로 유용하다. 할로젠화 음이온(Cl-, Br-, I-)은 은 이온(Ag+)을 이용하여 확인할 수 있다. (예: 수돗물 속의 염화 이온의 검출)

할로젠은 이름 끝에 접미사 -ium대신 -ine가 붙는다.(Fluorine, Chlorine, Bromine, Iodine, Astatine, Tennessine)

주기	원소 이름	원소 기호 (번호)	원자 질량	녹는점 (K)	끓는점 (K)	전기음성도
2	플루오린	F (9)	18.998	53.53	85.03	3.98
3	염소	Cl (17)	35.453	171.6	239.11	3.16
4	브로민	Br (35)	79.904	265.8	332.0	2.96
5	아이오딘	I (53)	126.904	386.85	457.4	2.66
6	아스타틴	At (85)	(210)	575	610?	610?
7	테네신	Ts (117)	(293)

제법

할로젠은 할로젠화 이온을 산화시켜 얻는다.

아이오딘 2I⁻(aq) + Br₂(aq) → I₂(aq) + 2Br⁻(aq)

브로민 2Br⁻(aq) + Cl₂(aq) → Br₂(aq) + 2Cl⁻(aq)

그러나 염소의 경우에는 보다 산화력이 센 이산화 망가니즈와 같은 물질을 이용하여 만든다.

2Cl⁻(aq) + MnO₂(aq) + 4H+→ Cl₂(aq) + Mn₂+(aq) + 2H₂O(ℓ)

용융염화나트륨을 전기분해하여 얻을 수도 있다.

2NaCl(ℓ) → 2Na(s) + Cl₂(g)

플루오린은 산화력이 너무 세어 플루오린화 이온을 산화시켜 만들 수는 없고 KF와 HF의 혼합 염을 전기분해하여 얻는다.

2KHF₂(s) → H₂(g) +F₂(g) + 2KF(s)

반응성

할로젠은 매우 반응성이 큰 원소이어서 자연계에서는 유리 상태로 존재하지 않고 금속 염의 형태로 존재한다. 이들 원소의 산화력과 환원력은 다음과 같다.

• 산화력 F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂
• 환원력 F- < Cl- < Br- < I-

산화 상태

할로젠은 플루오린을 제외한 다른 원소는 여러 가지 산화 상태를 가진다. 산화 상태와 그 산화 상태를 가지는 몇 가지 물질을 아래 표에 제시하였다.

산화상태	물질의 예
-1	CaF₂, HCl, NaBr, Agl
0	F₂, Cl₂, Br₂, I₂
+1	HClO, ClF
+3	HClO₂, ClF₃
+5	HClO, BrF₅, BrF₆⁻, IF₅
+7	HClO₄, BrF₆⁺, IF₇

참고자료

• 〈할로젠〉, 《위키백과》
• 〈할로젠〉, 《두산백과》
• 〈할로젠〉, 《나무위키》

같이 보기

• 염소
• 플루오린
• 브로민
• 아이오딘
• 아스타틴

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