Halogenwasserstoffe

Grundbegriff und Überblick

Halogenwasserstoffe sind chemische Verbindungen aus Wasserstoff und einem Halogen. Ihre allgemeine Summenformel lautet HX; X steht dabei für das jeweilige Halogen. Die wässrigen Lösungen der Halogenwasserstoffe heißen Halogenwasserstoffsäuren. Besonders gebräuchlich sind die Trivialnamen Flusssäure für Fluorwasserstoffsäure und Salzsäure für Chlorwasserstoffsäure.

Für Tenness ist ein entsprechender Halogenwasserstoff bisher unbekannt, weil die chemischen Eigenschaften von Tenness völlig unbekannt sind. Die wichtigsten bekannten Vertreter sind Fluorwasserstoff (HF), Chlorwasserstoff (HCl), Bromwasserstoff (HBr) und Iodwasserstoff (HI).

Physikalische Eigenschaften

Außer Fluorwasserstoff sind alle Halogenwasserstoffe unter Standardbedingungen farblose, stechend riechende Gase. Mit steigender Ordnungszahl des Halogens wachsen im Allgemeinen ihre Siede- und Schmelztemperaturen. Fluorwasserstoff weicht von diesem Trend deutlich ab, weil zwischen seinen Molekülen starke intermolekulare Wechselwirkungen durch Wasserstoffbrückenbindungen bestehen.

Fluorwasserstoff tritt bereits im gasförmigen Zustand als Hexamer auf. Die anderen Halogenwasserstoffe liegen dagegen als einzelne Moleküle, also monomer, vor. Die H–X-Bindung wird bei fallender Ordnungszahl des Halogens kürzer und ihre Dissoziationsenthalpie, also die zum Auftrennen der Bindung benötigte Energie, größer.

Wichtige Messwerte sind:

• Fluorwasserstoff (HF): Schmelztemperatur −083,4 °C, Siedetemperatur −19,5 °C, Bindungslänge 091,7 pm, Dissoziationsenthalpie 574 kJ/mol.
• Chlorwasserstoff (HCl): Schmelztemperatur −114,0 °C, Siedetemperatur −85,0 °C, Bindungslänge 127,4 pm, Dissoziationsenthalpie 428 kJ/mol.
• Bromwasserstoff (HBr): Schmelztemperatur −082,8 °C, Siedetemperatur −66,7 °C, Bindungslänge 141,4 pm, Dissoziationsenthalpie 362 kJ/mol.
• Iodwasserstoff (HI): Schmelztemperatur −050,8 °C, Siedetemperatur −35,4 °C, Bindungslänge 160,9 pm, Dissoziationsenthalpie 294 kJ/mol.

Chemische Eigenschaften und Reaktionen

Halogenwasserstoffe sind klassische Brønstedsäuren. Das sind Stoffe, die Protonen abgeben können. In wässriger Lösung dissoziieren sie in Halogenid-Anionen X− und Protonen. Die Protonen liegen tatsächlich als hydratisierte Oxonium-Kationen H3O+ vor, werden aber meist vereinfacht als H+ geschrieben.

Die pKs-Werte, ein Maß für die Säurestärke, fallen mit wachsender Periode des Halogens stark ab. Besonders groß ist der Sprung zwischen Fluorwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure: Fluorwasserstoffsäure ist nur eine schwache Säure. Die Säurestärke nimmt daher mit sinkender Dissoziationsenthalpie zu und nicht – wie aufgrund der steigenden Elektronegativität des Halogens zunächst zu erwarten wäre – mit steigender Elektronegativität.

Die pKs-Werte betragen für Fluorwasserstoff −3,19, für Chlorwasserstoff −6,1, für Bromwasserstoff −8,9 und für Iodwasserstoff −9,3. Gleichzeitig nimmt die Reduktionskraft der Halogenwasserstoffe und ihrer Säuren mit steigender Ordnungszahl zu. Iodwasserstoff beziehungsweise Iodwasserstoffsäure wird deshalb als Reduktionsmittel eingesetzt. Mit Aminen reagieren Halogenwasserstoffe zu Hydrohalogeniden.

Astatwasserstoff

Astat ist ein radioaktives und sehr kurzlebiges Zwischenglied von Zerfallsreihen. Es kommt in der Natur daher nur in verschwindend geringer Menge vor. Wegen dieser geringen Verfügbarkeit und der kurzen Lebensdauer ist der Kenntnisstand über die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Astat und damit auch von Astatwasserstoff stark begrenzt.

Bekannt ist, dass die Reduktionskraft von Astatwasserstoff größer ist als die von Iodwasserstoff. Damit bestätigt Astat den erwarteten Gruppentrend, nach dem die Reduktionskraft der Halogenwasserstoffe mit steigender Ordnungszahl zunimmt.