إنترهالوجين

في الكيمياء ، المركب بين الهالوجين هو جزيء يحتوي على ذرتين أو أكثر من ذرات الهالوجين المختلفة ( الفلور ، الكلور ، البروم ، اليود ، أو الأستاتين ) ولا يحتوي على ذرات من عناصر من أي مجموعة أخرى.

معظم مركبات الهالوجينات البينية المعروفة ثنائية (تتكون من عنصرين مختلفين فقط). صيغتها الكيميائية عادةً هي XYₙ _، حيث n = 1 أو 3 أو 5 أو 7، وX هو الهالوجين الأقل كهرسلبية . قيمة n في مركبات الهالوجينات البينية فردية دائمًا، نظرًا لتكافؤ الهالوجينات الفردي. جميعها قابلة للتحلل المائي ، وتتأين لتكوين أيونات متعددة الهالوجينات. تلك المتكونة مع الأستاتين لها عمر نصف قصير جدًا نظرًا لكون الأستاتين شديد الإشعاع.

_{لا توجد} مركبات بين الهالوجينات تحتوي على ثلاثة هالوجينات مختلفة أو أكثر معروفة بشكل قاطع، ^{[ 1 ]} على الرغم من ^أن بعض الكتب تدعي أنه تم الحصول على IFCl₂ و IF₂Cl ، ^[ ₂ ^{] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} ويبدو أن الدراسات النظرية تشير إلى أن بعض المركبات في سلسلة BrClF_{إن n} بالكاد مستقرة. ^{[ 6 ]}

تُعدّ بعض الهالوجينات البينية ، مثل BrF₃ _و IF₅ و _ICl ، عوامل هالوجينية جيدة . ويُعتبر BrF₅ شديد التفاعل لدرجة لا تسمح له بتوليد الفلور. إضافةً إلى ذلك، يُستخدم _أحادي كلوريد اليود في تطبيقات عديدة، منها قياس درجة تشبع الدهون والزيوت، وكعامل ^حفاز لبعض التفاعلات . ويُستخدم عدد من الهالوجينات البينية، بما في ذلك IF₇ ، لتكوين متعددات الهاليدات . ^[ ₁ ^]

توجد مركبات مماثلة مع العديد من الهالوجينات الزائفة ، مثل أزيدات الهالوجين ( FN3 _، ClN3 ، _BrN3 ، و _IN3 ) وهاليدات السيانوجين ( FCN ، ClCN ، BrCN ، و _ICN ) .

The table summarises the known types of interhalogen compounds. For non-diatomic molecules, atoms listed on the left-hand side are the central atom. Larger atoms (bromine, iodine) can accommodate more smaller atoms (fluorine, chlorine) around themselves, allowing access to a wider range of coordination numbers (3, 5, 7). The greater the size difference between the two halogens, the higher the coordination number can be, which is why higher-order interhalogens are often fluorides (fluorine is the smallest halogen). The absence of certain combinations like ClF₇ and BrCl₃ reflects these steric and electronic limitations; meanwhile, the absence of astatine compounds is due to its high radioactivity.

Diatomic interhalogens

The interhalogens of form XY have physical properties intermediate between those of the two parent halogens. The covalent bond between the two atoms has some ionic character, the less electronegative halogen, X, being oxidised and having a partial positive charge. All combinations of fluorine, chlorine, bromine, and iodine that have the above-mentioned general formula are known, but not all are stable. Some combinations of astatine with other halogens are not even known, and those that are known are highly unstable.

• Chlorine monofluoride (ClF) is the lightest interhalogen compound. ClF is a colorless gas with a normal boiling point of −100 °C.
• Bromine monofluoride (BrF) has not been obtained as a pure compound — it dissociates into the trifluoride and free bromine. It is created according to the following equation:

Br₂(l) + F₂(g) → 2 BrF(g)

Bromine monofluoride dissociates like this:

3 BrF → Br₂ + BrF₃

• Iodine monofluoride (IF) is unstable and decomposes at 0 °C, disproportionating into elemental iodine and iodine pentafluoride.
• Bromine monochloride (BrCl) is a yellow-brown gas with a boiling point of 5 °C.
• يوجد أحادي كلوريد اليود (ICl) على شكل بلورات حمراء شفافة تنصهر عند درجة حرارة 27.2 درجة مئوية لتكوين سائل بني خانق (يشبه البروم  في المظهر والوزن). يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك (HCl) لتكوين حمض الهيدروكلوريك القوي (HICl₂ ₎ . يتكون التركيب البلوري لأحادي كلوريد اليود من سلاسل متعرجة ملتفة، مع تفاعلات قوية بين هذه السلاسل.
• يتم صنع أحادي كلوريد الأستاتين ^{[ 7 ]} (AtCl) إما عن طريق الجمع المباشر للأستاتين في الحالة الغازية مع الكلور أو عن طريق الإضافة المتسلسلة للأستاتين وأيون ثنائي الكرومات إلى محلول كلوريد حمضي.
• يُصنع أحادي بروميد اليود (IBr) عن طريق التفاعل المباشر للعناصر لتكوين مادة صلبة بلورية حمراء داكنة. ينصهر عند 42 درجة مئوية ويغلي عند 116 درجة مئوية ليتحول إلى بخار متفكك جزئيًا.
• يتم تحضير أحادي بروميد الأستاتين (AtBr) عن طريق الجمع المباشر للأستاتين مع بخار البروم أو محلول مائي من أحادي بروميد اليود.
• يتم تصنيع أحادي يوديد الأستاتين (AtI) عن طريق الجمع المباشر بين الأستاتين واليود.

لم يتم اكتشاف أي فلوريدات أستاتين حتى الآن. ويُعزى غيابها، على سبيل التخمين، إلى التفاعل الشديد لهذه المركبات، بما في ذلك تفاعل الفلوريد المتكون مبدئيًا مع جدران الوعاء الزجاجي لتكوين منتج غير متطاير. ^{[ أ ]} وبالتالي، على الرغم من الاعتقاد بإمكانية تخليق فلوريد أستاتين، إلا أنه قد يتطلب استخدام مذيب سائل من فلوريد الهالوجين، كما هو الحال في توصيف فلوريدات الرادون. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

بالإضافة إلى ذلك، توجد جزيئات مماثلة تتضمن هالوجينات زائفة ، مثل هاليدات السيانوجين .

الهالوجينات البينية رباعية الذرات

• ثلاثي فلوريد الكلور (ClF₃ ₎ غاز عديم اللون يتكثف إلى سائل أخضر، ويتجمد إلى مادة صلبة بيضاء. يُصنع بتفاعل الكلور مع كمية زائدة من الفلور عند درجة حرارة 250 درجة مئوية في أنبوب من النيكل . يتفاعل الكلور بعنف أكبر من الفلور، وغالبًا ما يكون تفاعله انفجاريًا. جزيئه مستوٍ على شكل حرف T. يُستخدم في صناعة سداسي فلوريد اليورانيوم .
• ثلاثي فلوريد البروم (BrF₃ ₎ سائل أصفر مخضر موصل للكهرباء، يتأين ذاتيًا مكونًا أيوني [BrF₂ _] ⁺ ^و [BrF₄ _] ⁻ ^. يتفاعل مع العديد من المعادن وأكاسيدها لتكوين أيونات مماثلة؛ ومع معادن أخرى، يُكوّن فلوريد المعدن بالإضافة إلى البروم والأكسجين الحرين ؛ ومع الماء، يُكوّن حمض الهيدروفلوريك وحمض الهيدروبروميك. يُستخدم في الكيمياء العضوية كعامل فلورة. وله نفس الشكل الجزيئي لثلاثي فلوريد الكلور.
• ثلاثي فلوريد اليود (IF₃ ₎ مادة صلبة صفراء اللون تتحلل عند درجة حرارة أعلى من -28 _درجة  مئوية. يمكن تصنيعه من العناصر، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب تكوين IF₅ .يهاجم F₂ _اليود I₂ لإنتاج IF₃ _عند درجة حرارة -45 درجة مئوية في CCl₃F . بدلاً من ذلك، عند درجات حرارة منخفضة، _يمكن إجراء تفاعل الفلورة _.

أنا ₂ + 3 XeF ₂ → 2 إذا ₃ + 3 Xe   

يمكن استخدامه. لا يُعرف الكثير عن ثلاثي فلوريد اليود لأنه غير مستقر للغاية.

• يُشكّل ثلاثي كلوريد اليود (ICl₃ ₎ بلورات صفراء ليمونية اللون تنصهر تحت الضغط لتتحول إلى سائل بني اللون. يُمكن تحضيره من العناصر عند درجة حرارة منخفضة، أو من خماسي أكسيد اليود وكلوريد الهيدروجين. يتفاعل مع العديد من كلوريدات المعادن لتكوين رباعي كلوريد اليود ( _ICl₄ ⁾ ، ويتحلل مائيًا في الماء. الجزيء عبارة عن ثنائي مستوٍ (ICl₃ ₎ ₂ _، حيث تُحاط كل ذرة يود بأربع ذرات كلور.
• ثلاثي بروميد اليود (IBr ₃ ) هو سائل بني داكن.

الهالوجينات السداسية الذرات

جميع الهالوجينات السداسية والثمانية الذرات المستقرة تتكون من هالوجين أثقل مرتبط بخمس أو سبع ذرات فلور. وعلى عكس الهالوجينات الأخرى، تتميز ذرات الفلور بكهرسلبية عالية وحجم صغير، مما يساهم في استقرارها.

• خماسي فلوريد الكلور (ClF ₅ ) غاز عديم اللون، يُصنع عن طريق تفاعل ثلاثي فلوريد الكلور مع الفلور في درجات حرارة وضغوط عالية. ويتفاعل بشدة مع الماء ومعظم المعادن واللافلزات.
• خماسي فلوريد البروم (BrF ₅ ) هو سائل مدخن عديم اللون، يتم إنتاجه عن طريق تفاعل ثلاثي فلوريد البروم مع الفلور عند درجة حرارة 200 درجة مئوية. وهو مستقر فيزيائيًا، ولكنه يتحلل بعنف عند ملامسته للماء والمواد العضوية ومعظم المعادن واللافلزات .
• خماسي فلوريد اليود (IF₅ ₎ سائل عديم اللون، يُحضّر بتفاعل خماسي أكسيد اليود مع الفلور، أو اليود مع فلوريد الفضة (II) . وهو شديد التفاعل، حتى مع الزجاج، وإن كان تفاعله بطيئًا. يتفاعل مع الماء مُكوّنًا حمض الهيدروفلوريك ، ومع غاز الفلور مُكوّنًا سباعي فلوريد اليود . جزيئه على شكل هرم رباعي الأضلاع .

الهالوجينات الثمانية الذرات

• سباعي فلوريد اليود (IF₇ ₎ غاز عديم اللون وعامل فلورة قوي. يُصنع بتفاعل خماسي فلوريد اليود مع غاز الفلور. جزيئه على شكل هرم ثنائي خماسي . هذا المركب هو المركب الوحيد المعروف بين الهالوجينات حيث تحمل الذرة الأكبر سبع ذرات من الذرات الأصغر.
• لقد باءت جميع محاولات تصنيع برومين أو كلورين هيبتافلوريد بالفشل؛ وبدلاً من ذلك، يتم إنتاج برومين بنتافلوريد أو كلورين بنتافلوريد ، إلى جانب غاز الفلورين.

عادةً، تكون الروابط بين الهالوجينات أكثر تفاعلاً من الروابط بين ذرات الهالوجين، لأن الروابط بين الهالوجينات أضعف من الروابط بين ذرات الهالوجين، باستثناء الفلور (F₂ ₎ . عند تعرض الهالوجينات للماء، تتحول إلى أيونات الهاليد والأوكسي هاليد . مع بروميد الفلور (BrF₅ ₎ ، قد يكون هذا التفاعل انفجاريًا . عند تعرض الهالوجينات لثاني أكسيد السيليكون أو أكاسيد المعادن ، يرتبط السيليكون أو المعدن، على التوالي، بأحد أنواع الهالوجينات، تاركًا هالوجينات ثنائية الذرة وأكسجينًا ثنائي الذرة حرًا. معظم الهالوجينات هي فلوريدات هالوجينية، وجميع الهالوجينات المتبقية، باستثناء ثلاثة (IBr وAtBr وAtI)، هي كلوريدات هالوجينية. يمكن للكلور والبروم الارتباط بخمس ذرات فلور، ويمكن لليود الارتباط بسبع ذرات. يمكن أن تتشكل الهالوجينات AX وAX₃ _بين هالوجينين متقاربين في السالبية الكهربية . عند تعرض الهالوجينات البينية للمعادن، تتفاعل لتكوين هاليدات معدنية للهالوجينات المكونة لها. تزداد قدرة الهالوجين البيني على الأكسدة مع ازدياد عدد الهالوجينات المرتبطة بالذرة المركزية فيه، وكذلك مع تناقص حجم هذه الذرة. وتكون الهالوجينات البينية المحتوية على الفلور أكثر تطايرًا من تلك المحتوية على هالوجينات أثقل. ^{[ 1 ]}

تتكون المركبات الهالوجينية البينية، التي تحتوي على هالوجين واحد أو ثلاثة هالوجينات مرتبطة بذرة مركزية، من عنصرين متقاربين في السالبية الكهربية. أما المركبات الهالوجينية البينية التي تحتوي على خمسة أو سبعة هالوجينات مرتبطة بذرة مركزية، فتتكون من عنصرين مختلفين اختلافًا كبيرًا في الحجم. ويُحدد عدد الهالوجينات الأصغر التي يمكنها الارتباط بهالوجين مركزي كبير بنسبة نصف قطر ذرة الهالوجين الأكبر إلى نصف قطر ذرة الهالوجين الأصغر. يتفاعل عدد من المركبات الهالوجينية البينية، مثل IF₇ _، مع جميع الفلزات باستثناء فلزات مجموعة البلاتين . وعلى عكس المركبات الهالوجينية البينية في سلسلة XY₅ _{، لا يتفاعل IF₇} مع فلوريدات الفلزات القلوية . ^{[ 1 ]}

يُعدّ ClF₃ أكثر الهالوجينات البينية تفاعلاً من بين XY₃، بينما يُعدّ ICl₃ _{الأقل تفاعلاً .} يتميز BrF₃ _بأعلى استقرار حراري بين الهالوجينات البينية ذات الأربع ذرات، بينما يتميز ICl₃ _بأدنى استقرار حراري. تبلغ درجة غليان ثلاثي فلوريد الكلور -12 درجة مئوية، بينما تبلغ درجة غليان ثلاثي فلوريد البروم 127 درجة مئوية، وهو سائل في درجة حرارة الغرفة . ينصهر ثلاثي كلوريد اليود عند 101 درجة مئوية. ^{[ 1 ]}   

معظم الهالوجينات البينية غازات تساهمية . بعضها، وخاصة تلك التي تحتوي على البروم، سوائل ، بينما معظم الهالوجينات البينية المحتوية على اليود مواد صلبة. معظم الهالوجينات البينية المكونة من هالوجينات أخف وزنًا عديمة اللون تقريبًا، لكن الهالوجينات البينية التي تحتوي على هالوجينات أثقل تكون داكنة اللون نظرًا لوزنها الجزيئي الأعلى . في هذا الصدد، تتشابه الهالوجينات البينية مع الهالوجينات. كلما زاد الفرق بين السالبية الكهربية للهالوجينين في الهالوجين البيني، ارتفعت درجة غليانه. جميع الهالوجينات البينية غير مغناطيسية . يزداد طول الرابطة في الهالوجينات البينية في سلسلة XY مع ازدياد حجم الهالوجينات المكونة لها. على سبيل المثال، يبلغ طول الرابطة في ClF 1.628 أنغستروم ، وفي IBr 2.47 أنغستروم. ^{[ 1 ]}  

من الممكن إنتاج هالوجينات بينية أكبر حجمًا، مثل ClF₃ _، بتعريض هالوجينات بينية أصغر حجمًا، مثل ClF، لهالوجينات ثنائية الذرة نقية، مثل F₂ _. تُعدّ هذه الطريقة مفيدةً بشكل خاص لإنتاج فلوريدات الهالوجينات . عند درجات حرارة تتراوح بين 250 و300  درجة مئوية، يمكن لهذه الطريقة أيضًا تحويل الهالوجينات البينية الأكبر حجمًا إلى أصغر حجمًا. كما يُمكن إنتاج الهالوجينات البينية بدمج هالوجينين نقيين في ظروف مختلفة. تُنتج هذه الطريقة أي هالوجين بيني باستثناء _IF₇ . ^{[ 1 ]}

يمكن أن تتشكل الهالوجينات البينية الأصغر حجمًا، مثل ClF، من خلال تفاعل مباشر مع الهالوجينات النقية. على سبيل المثال، يتفاعل F₂ مع Cl₂ _{عند 250} درجة  مئوية لتكوين جزيئين من ClF. ويتفاعل Br₂ _مع الفلور ثنائي الذرة بنفس الطريقة، ولكن عند 60  درجة مئوية. ويتفاعل _I₂ مع الفلور ثنائي الذرة عند 35  درجة مئوية فقط. ويمكن إنتاج كل من ClF وBrF من خلال تفاعل هالوجين بيني أكبر حجمًا، مثل ClF₃ _أو BrF₃ _، مع جزيء ثنائي الذرة من العنصر الأدنى في الجدول الدوري . ومن بين الهالوجينات البينية سداسية الذرات، يتميز IF₅ _بنقطة غليان أعلى (97  درجة مئوية) من BrF₅ ₍ 40.5  درجة مئوية)، على الرغم من أن كلا المركبين سائلان في درجة حرارة الغرفة . ويمكن تكوين الهالوجين البيني IF₇ _{من خلال تفاعل} يوديد البلاديوم مع الفلور. ^{[ 1 ]}

• بين الكالكوجين
• هاليد الهيدروجين

• غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر (  الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
• كوغلر، هونج كونج؛ كيلر، سي. (1985).«الأستاتين»، النظام رقم 8أ . دليل غملين للكيمياء غير العضوية والعضوية الفلزية. المجلد  8 (  الطبعة الثامنة). سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 3-540-93516-9.
• زوكرمان، جيه جيه؛ هاجن، إيه بي (1989). التفاعلات والأساليب غير العضوية، تكوين الروابط مع الهالوجينات . جون وايلي وأولاده . ISBN 978-0-471-18656-4.