Die Halogene

Die siebte Hauptgruppe des Periodensystems bilden die Halogene: Fluor, Chlor, Brom, Iod und das seltene, radioaktive Astat. Der Name Halogen kommt aus dem Griechischen und bedeutet „Salzbildner“, weil diese Elemente mit Metallen besonders leicht Salze bilden. Alle Halogen-Atome besitzen sieben Außenelektronen und benötigen nur ein weiteres Elektron, um die stabile Elektronenanordnung des nächsten Edelgases zu erreichen.

Diese Elektronen-Lücke macht Halogene zu den reaktionsfreudigsten Nichtmetallen überhaupt. Sie nehmen bereitwillig ein Elektron von einem Metall-Atom auf und werden dabei zu einfach negativ geladenen Ionen, den Halogenid-Ionen wie Fluorid, Chlorid, Bromid oder Iodid. Mit anderen Nichtmetall-Atomen bilden Halogene stattdessen Elektronenpaarbindungen, etwa im Chlorwasserstoff-Molekül HCl.

Halogene kommen in der Natur wegen ihrer hohen Reaktivität praktisch nie als freies Element vor, sondern fast immer bereits gebunden in Salzen, zum Beispiel als Chlorid im Meerwasser oder als Fluorid in Mineralien. Als reine Elemente treten sie in zweiatomigen Molekülen auf, also als F2, Cl2, Br2 und I2, nicht als einzelne Atome.

Ein häufiger Fehler ist zu vergessen, dass Halogene als reine Elemente immer zweiatomig auftreten, also als Cl2, nicht als einzelnes Cl-Atom. Wer beim Aufstellen von Reaktionsgleichungen nur mit einem einzelnen Chlor-Atom rechnet, erhält falsche Koeffizienten und eine nicht ausgeglichene Gleichung.

Ein zweiter Fehler ist die Annahme, die Reaktivität der Halogene würde wie bei den Alkalimetallen von oben nach unten zunehmen. Bei den Halogenen ist es genau umgekehrt: Fluor ist am reaktivsten, die Reaktivität nimmt zu Iod hin ab, weil das zusätzliche Elektron bei größeren Atomen schwächer angezogen wird.

Ein dritter Fehler ist, Halogene mit Halogeniden zu verwechseln. Halogene sind die neutralen Elemente wie Chlorgas Cl2, Halogenide sind die einfach negativ geladenen Ionen wie Chlorid Cl-, die in Salzen vorkommen. Beide unterscheiden sich in Ladung und chemischen Eigenschaften erheblich.

Fluor und Chlor sind giftige, stark ätzende Gase, die schon in geringen Konzentrationen Atemwege und Augen schädigen können. Im Schulunterricht werden deshalb höchstens winzige Mengen Chlorgas unter dem Abzug erzeugt und sofort wieder gebunden, Fluor kommt in der Schule praktisch nie zum Einsatz. Brom verursacht bereits bei Hautkontakt schwere Verätzungen und wird nur mit Handschuhen und Schutzbrille verwendet.

Da alle Halogen-Dämpfe reizend bis giftig wirken, dürfen Versuche mit ihnen nur unter dem Abzug durchgeführt werden, damit die Gase sofort abgesaugt werden und nicht in den Klassenraum gelangen. Nach jedem Versuch werden Reste fachgerecht neutralisiert und entsorgt, niemals einfach in den Ausguss gegeben.

Obwohl reine Halogene gefährlich sind, sind ihre Verbindungen aus dem Alltag nicht wegzudenken. Fluorid in Zahnpasta härtet den Zahnschmelz und schützt vor Karies. Chlorid steckt in jedem Speisesalz und wird zur Desinfektion von Trinkwasser und Schwimmbädern eingesetzt. Iod ist als Iodid in iodiertem Speisesalz enthalten und für die Schilddrüse lebensnotwendig, ein Mangel kann zu Kropfbildung führen.

Auch in der Technik spielen Halogenverbindungen eine Rolle: Halogenlampen enthalten geringe Mengen Halogen-Gas, das die Lebensdauer des Glühfadens verlängert, und viele Kunststoffe wie PVC enthalten gebundenes Chlor. Diese vielfältige Nutzung zeigt, dass gerade die hohe Reaktivität der Halogene, kontrolliert eingesetzt, sehr nützliche Eigenschaften wie Desinfektion oder Härtung ermöglicht.