6元素
ハロゲン
ハロゲンは第17族です。最外殻があと電子1個で満たされるため反応性が非常に高く、金属と容易に塩をつくります。「ハロゲン」は「塩をつくるもの」という意味です。反応性は族を下るほど弱まり、最も反応性の高い元素であるフッ素からアスタチンへと続きます。
- メンバー数
- 6
- 室温での状態
- 3 固体, 1 液体, 2 気体
- 融点の範囲
- -220〜450 °C
- 電気陰性度
- 2.2 – 3.98
すべてのハロゲン
- 9Fフッ素18.9984 u · 1886
- 17Cl塩素35.45 u · 1774
- 35Br臭素79.9 u · 1826
- 53Iヨウ素126.9045 u · 1811
- 85Atアスタチン[210] u · 1940
- 117Tsテネシン[294] u · 2010
塩をつくるもの
ハロゲンとはギリシャ語で「塩をつくるもの」という意味である。ハロゲンはどれも最外殻に7個の電子をもち、満杯まであと1個足りないため、出会ったほとんどの金属から電子を奪い取る。その結果できるのが塩である。食塩、すなわち塩化ナトリウムが最もよく知られた例だが、フッ化物、臭化物、ヨウ化物もすべて同じようにしてできる。
ひとつの列に気体・液体・固体
ハロゲンは、常温で気体・液体・固体の三態すべての元素を含む、周期表で唯一の族である。フッ素は淡黄色の気体、塩素は黄緑色の気体、臭素は橙色の蒸気を出す暗赤色の液体、ヨウ素は光沢のある紫黒色の固体で、温めると直接すみれ色の蒸気に変わる。
この違いは分子の大きさから生じる。大きなハロゲン分子ほど電子を多くもつため、分子間に働く弱い引力は族を下るほど強くなり、融点と沸点が上がる。
第17族を下るにつれての傾向
1つ下に進むごとに電子殻が1つ増える。各列を上から下へ読んでほしい。
族を下るほど反応性は下がる
フッ素はあらゆる元素のなかで最も反応性が高い。ガラスを侵し、水と激しく反応し、貴ガスのキセノンとさえ化合する。塩素はそれより穏やかで、臭素はさらに穏やか、ヨウ素は傷口に塗れるほどおとなしい。反応性の高いハロゲンは、反応性の低いハロゲンをその塩から追い出す。臭化カリウムの水溶液に塩素を吹き込むと、臭素が遊離して溶液が橙色に変わる。
水道水、歯、そして甲状腺に
ハロゲンは環境破壊の歴史にも登場する。かつて冷蔵庫やスプレー缶に使われていたクロロフルオロカーボン(フロン)は、大気の上層で塩素を放出し、オゾン層を破壊した。1987年のモントリオール議定書によってフロンは段階的に廃止され、オゾン層はゆっくりと回復しつつある。
- 塩素は飲料水やプールの消毒に使われ、ポリ塩化ビニル(PVC)の原料にもなる
- フッ化物は歯のエナメル質を強くし、歯磨き粉に添加されている
- ヨウ素は甲状腺ホルモンに不可欠で、ヨウ素添加塩が欠乏症を防いでいる
- 臭素化合物は難燃剤や一部の医薬品に使われる
よくある質問
フッ素が最も反応性の高いハロゲンなのはなぜか?
フッ素原子はとても小さいため、原子核が近づいてくる電子を非常に強く引きつける。加えて、フッ素どうしの結合は異常に弱い。この2つが重なって、フッ素はほとんど何とでも反応したがるのである。
アスタチンはハロゲンか?
第17族に属し、通常はハロゲンに数えられる。ただし、放射能がきわめて強く希少なため、その化学的性質ははっきりしていない。部分的に金属のようにふるまう可能性もある。
ハロゲンは危険か?
単体としては危険である。フッ素、塩素、臭素は有毒で腐食性があり、塩素は第一次世界大戦で毒ガスとして使われた。一方、化合物中のフッ化物イオン、塩化物イオン、ヨウ化物イオンとしては安全で、その多くは生命に欠かせない。