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Halogene (Gruppe 17) und Edelgase (Gruppe 18) bilden die beiden letzten Hauptgruppen des Periodensystems. Die Halogene zählen zu den reaktivsten Elementen, während Edelgase lange als vollständig reaktionsträge galten – bis 1962 die erste Edelgasverbindung entdeckt wurde.
Die Halogene (Gruppe 17)
Elemente und Eigenschaften
| Element | Symbol | Aggregatzustand (RT) | Farbe | Siedepunkt |
|---|---|---|---|---|
| Fluor | $\ce{F2}$ | Gas | hellgelb | −188 °C |
| Chlor | $\ce{Cl2}$ | Gas | gelbgrün | −34 °C |
| Brom | $\ce{Br2}$ | Flüssigkeit | rotbraun | 59 °C |
| Iod | $\ce{I2}$ | Feststoff | violett | 184 °C |
Die Reaktivität nimmt von oben nach unten ab: Fluor ist das reaktivste Element überhaupt und reagiert explosionsartig. Iod reagiert deutlich milder.
Halogenaustauschreaktionen
Ein reaktiveres Halogen verdrängt ein weniger reaktives aus seinem Salz:
$$\ce{Cl2 + 2KBr -> 2KCl + Br2}$$$$\ce{Br2 + 2KI -> 2KBr + I2}$$Die Farbe der Lösung zeigt die Reaktion an: Brom färbt orange-braun, Iod braun-violett.
Nachweis von Halogenid-Ionen
Halogenide werden durch Fällung mit Silbernitrat nachgewiesen:
$$\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl\downarrow + NaNO3}$$- $\ce{AgCl}$: weiß, löslich in $\ce{NH3}$
- $\ce{AgBr}$: hellgelb, schwer löslich in $\ce{NH3}$
- $\ce{AgI}$: gelb, unlöslich in $\ce{NH3}$
Die Edelgase (Gruppe 18)
Elemente und Edelgaskonfiguration
Helium ($\ce{He}$), Neon ($\ce{Ne}$), Argon ($\ce{Ar}$), Krypton ($\ce{Kr}$), Xenon ($\ce{Xe}$) und Radon ($\ce{Rn}$) sind farb- und geruchlose Gase. Ihre vollbesetzte Valenzschale (Edelgaskonfiguration: $ns^2 np^6$, außer He: $1s^2$) erklärt die geringe Reaktivität.
Verwendung im Alltag
- Helium: Füllgas für Ballons, Kühlmittel für MRT (Siedepunkt −269 °C)
- Neon: Leuchtröhren (rot-oranges Licht)
- Argon: Schutzgas beim Schweißen, Füllgas in Glühlampen
- Krypton, Xenon: Hochleistungslampen (z. B. Autoscheinwerfer)
Edelgasverbindungen
1962 synthetisierte Neil Bartlett Xenonhexafluoroplatinat ($\ce{Xe[PtF6]}$). Die bekannteste Edelgasverbindung ist Xenondifluorid:
$$\ce{Xe + F2 ->[300 °C] XeF2}$$$\ce{XeF2}$ ist ein weißer Feststoff und ein starkes Oxidationsmittel:
$$\ce{2 XeF2 + 2 H2O -> 2 Xe + 4 HF + O2}$$Die Bildung ist möglich, weil Xenon mit 1170 kJ/mol die niedrigste Ionisierungsenergie der stabilen Edelgase besitzt. Krypton bildet ebenfalls Verbindungen ($\ce{KrF2}$), jedoch deutlich schwerer. Helium und Neon reagieren unter Normalbedingungen nicht.
Praktische Anwendungen
Chlor als Desinfektionsmittel
Chlor wird zur Trinkwasser- und Schwimmbaddesinfektion genutzt:
$$\ce{Cl2 + H2O <=> HCl + HOCl}$$Die entstehende unterchlorige Säure ($\ce{HOCl}$) wirkt stark oxidierend und tötet Bakterien ab.
Iod in der Medizin
Iod-Tinktur dient als Hautdesinfektionsmittel. Iod ist zudem ein essentielles Spurenelement für die Schilddrüsenhormonproduktion.
Übungen
Übung 1: Reaktivitätsreihe
Ordne die Halogene $\ce{F2}$, $\ce{Cl2}$, $\ce{Br2}$, $\ce{I2}$ nach abnehmender Reaktivität. Begründe mit der Atomgröße und der Elektronenaffinität.
Übung 2: Reaktionsgleichungen
Vervollständige und gleiche aus:
- $\ce{Br2 + KI ->}$
- $\ce{Cl2 + NaBr ->}$
Lösungen:
- $\ce{Br2 + 2KI -> 2KBr + I2}$ (Iod freigesetzt → braun-violette Färbung)
- $\ce{Cl2 + 2NaBr -> 2NaCl + Br2}$ (Brom freigesetzt → orange-braune Färbung)
Verwandte Themen
- Aufbau der Materie – Atombau und Periodensystem
- Säuren, Basen und Salze – Halogenwasserstoffsäuren
Zusammenfassung
Halogene sind sehr reaktive Nichtmetalle mit abnehmender Reaktivität von Fluor zu Iod. Sie bilden mit Metallen Salze (Halogenide) und verdrängen einander aus Verbindungen. Edelgase sind aufgrund der Edelgaskonfiguration meist reaktionsträge, doch schwere Edelgase wie Xenon und Krypton können mit starken Oxidationsmitteln (Fluor, Sauerstoff) Verbindungen eingehen.