Halogenide

Halogenide sind Verbindungen, in denen die Halogenatome negativ geladen vorliegen und formal als isolierte Halogenidionen betrachtet werden können. Die Wasserstoffverbindungen heissen Hydrogenhalogenide.

Eigenschaften von Hydrogenhalogeniden

	HF	HCl	HBr	HI
Bildungsenthalpie in kJ/mol	-271	-92	-36	+27
Schmelzpunkt in $^\circ$C	-83	-114	-87	-51
Siedepunkt in $^\circ$C	+20	-85	-67	-35
Verdampfungsenthalpie in kJ/mol	30	13	18	20
Säurestärke		$\longrightarrow$	nimmt zu
Dipolmoment	1,8	1,1	0,8	0,4

Es sind farblose stechend riechende Gase, die sich begierig in Wasser lösen (0$^\circ$C : 507l $HCl$ pro 1l Wasser). Sie dissoziieren dabei unter Bildung von $H_3O$, sind also Säuren. $HF$ ist die schwächste Säure, $HI$ die stärkste, weil die Stärke der $HX-$Bindung in dieser Richtung abnimmt. Hydrogenfluorid, $HF$, wird technisch aus Flussspat hergestellt (vgl. $H_2SO_4$). Seine wässrige Lösung nennt man Flussäure (meist 40% ig). Sie wird in Polyethylenflaschen aufbewahrt, weil sie Glas ätzt. Der Ionenradius von $F^-$ ist dem von $OH^{-}$ vergleichbar; deshalb können sich die beiden Anionen in Salzen gegenseitig ersetzen. ($HF$ und freie $F^--$Ionen reagieren mit freien Calciumionen zu unlöslichem $CaF_2$ und sind deshalb für biologische Systeme sehr gefährlich). Hexafluorokieselsäure wird aus Silicaten und Flussspat hergestellt

$$2CaF_2 + SiO_2 + 2H_2SO_4 \longrightarrow SiF_4 + 2CaSO_4 + 2H_2O$$

und

$$SiF_4 + 2HF \longrightarrow H_2SiF_6.$$

Sie ist ein wichtiges Vorprodukt für die Aluminiumherstellung ($AlF_3$, Kryolith). $HCl$ kann durch Verbrennung mit $H_2$ oder durch Austreiben mittels $H_2SO_4$ aus Chloriden gewonnen werden. Bei der technisch wichtigen Chlorierung organischer Verbindungen entsteht sehr viel $HCl$,

$$\mathrm{Beispiel: }\qquad \begin{matrix}\diagdown\\ -\\ \diagup\... ...rightarrow \quad \begin{matrix}\diagdown\\ -\\ \diagup\end{matrix}CCl + HCl$$

das durch Elektrolyse zu $H_2$ und $Cl_2$ weiterverarbeitet wird. Wässrige Lösungen von $HCl$ weden als Salzsäure bezeichnet. Salzsäure ist eine starke, nichtoxidierende Säure, die unedle Metalle löst

$$Zn + 2HCl \longrightarrow ZnCl_2 + H_2$$

Metall + Säure $\longrightarrow$Salz + Wasserstoff

und mit Basen Salze bildet

$$NaOH + HCl \longrightarrow NaCl + H_2O$$

Base + Säure $\longrightarrow$Salz + Wasser.

$HBr$ und $HI$ können nicht aus ihren Salzen mit $H_2SO_4$ dargestellt werden, weil dabei Oxidation zu $Br_2$ und $I_2$ auftritt. Man synthetisiert zuerst die Phosphortrihalogenide und setzt dann mit Wasser um,

$$PX_3 + 3H_2O \longrightarrow 3HX + H_3PO_4.$$

Die Halogenide von Metallen sind in der Regel typische Salze. Die Halogenide von Halb- und Nichtmetallen sind in der Regel flüchtigte molekulare Verbindungen.

Der molekulare Charakter und die Flüchtigkeit steigen mit der Koordinationszahl. Das kleine Fluor ist in der Lage höhere Koordinatonszahlen zu erzeugen:

$SF_6,\quad XeF_6,\quad UF_6,\quad IF_7,\quad ReF_7$.

Nicht komplett koordinierte Teilchen wie

$BF_3, \quad AsF_5,\quad SbF_5$ und $PF_5$

sind starke Akzeptoren für elektronenreiche Teilchen (Lewisbasen) wie z.B. $F^-$.

Fluorierte Kohlenwasserstoffe haben eine Reihe wichtiger Eigenschaften; sie sind farblos, meist ungiftig, unbrennbar und chemisch resistent. Wegen ihrer niedrigen Siedepunkte sind sie ideale Kühlmittel (FCKW, Frigene), aber auch gute Lösungs- und Treibmittel.

CCl$_3$F	CHCl$_2$F	CCl$_2$-CCl$_2$F
CCl$_2$F$_2$	CHClF$_2$	CClF$_2$-CClF$_2$

Da sie sehr langlebig sind, geraten sie unzersetzt in die höheren Atmosphärenschichten, wo sie durch die harte Sonnenstrahlung radikalisch gespalten werden. Diese Radikale bauen katalytisch das in diesen Schichten wichtige Ozon ab. Durch Polymerisation von Tetrafluorethylen erhält man Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon, Hostaflon), aus dem chemisch sehr widerstandsfähige, zwischen -200 und +260$^\circ$C  temperaturstabile Beschichtungen hergestellt werden.

$$\biggl(\begin{matrix}& F & & F & \\ - & C & - & C & - \\ & F & & F & \\ \end{matrix} \biggr)_n \quad\mathrm{Teflon, Hostaflon}$$