Галогены ( / ˈ h æ l ə dʒ ə n , ˈ h eɪ -, - l oʊ - , - ˌ dʒ ɛ n / [1] [2] [3] ) представляют собой группу в периодической таблице, состоящую из шести химически родственных элементов : фтора (F), хлора (Cl), брома (Br), йода (I) и радиоактивных элементов астата (At) и теннессина (Ts), хотя некоторые авторы [4] исключают теннессин, поскольку его химия неизвестна и, как теоретически ожидается, больше похожа на химию галлия . В современной номенклатуре ИЮПАК эта группа известна как группа 17. [5 ]
Слово «галоген» означает «солеобразователь» или «производитель соли». Когда галогены реагируют с металлами , они производят широкий спектр солей , включая фторид кальция , хлорид натрия (обычная поваренная соль), бромид серебра и йодид калия . [6]
Группа галогенов — единственная группа периодической таблицы , которая содержит элементы в трех основных состояниях вещества при стандартной температуре и давлении , хотя не намного выше комнатной температуры то же самое становится верным для групп 1 и 15 , предполагая, что белый фосфор взят за стандартное состояние. [n 1] Все галогены образуют кислоты при связывании с водородом. Большинство галогенов обычно производятся из минералов или солей . Средние галогены — хлор, бром и йод — часто используются в качестве дезинфицирующих средств . Органобромиды являются наиболее важным классом антипиренов , в то время как элементарные галогены опасны и могут быть токсичными.
Фтористый минерал фторшпат был известен еще в 1529 году. Ранние химики поняли, что соединения фтора содержат неоткрытый элемент, но не смогли его выделить. В 1860 году Джордж Гор , английский химик, пропустил ток электричества через плавиковую кислоту и, вероятно, получил фтор, но в то время он не смог доказать свои результаты. [ необходима цитата ] В 1886 году Анри Муассан , химик из Парижа, провел электролиз бифторида калия, растворенного в безводном фтористом водороде , и успешно выделил фтор. [7]
Соляная кислота была известна алхимикам и ранним химикам. Однако элементарный хлор не был получен до 1774 года, когда Карл Вильгельм Шееле нагрел соляную кислоту с диоксидом марганца . Шееле назвал элемент «дефлогистированной соляной кислотой», под этим названием хлор был известен в течение 33 лет. В 1807 году Хэмфри Дэви исследовал хлор и обнаружил, что это реальный элемент. Газообразный хлор использовался в качестве ядовитого газа во время Первой мировой войны . Он вытеснял кислород в загрязненных районах и заменял обычный насыщенный кислородом воздух токсичным газообразным хлором. Газ сжигал человеческие ткани снаружи и изнутри, особенно легкие, делая дыхание трудным или невозможным в зависимости от уровня загрязнения. [7]
Бром был открыт в 1820-х годах Антуаном Жеромом Баларом . Балар открыл бром, пропуская газообразный хлор через образец рассола . Первоначально он предложил название мюрид для нового элемента, но Французская академия изменила название элемента на бром. [7]
Йод был открыт Бернаром Куртуа , который использовал золу морских водорослей как часть процесса производства селитры . Куртуа обычно кипятил золу морских водорослей с водой для получения хлорида калия . Однако в 1811 году Куртуа добавил серную кислоту в свой процесс и обнаружил, что его процесс производит фиолетовые пары, которые конденсируются в черные кристаллы. Подозревая, что эти кристаллы были новым элементом, Куртуа отправил образцы другим химикам для исследования. То, что йод является новым элементом, было доказано Жозефом Гей-Люссаком . [7]
В 1931 году Фред Эллисон заявил, что открыл элемент 85 с помощью магнитооптической машины , и назвал элемент алабамин, но ошибся. В 1937 году Раджендралал Де заявил, что открыл элемент 85 в минералах, и назвал элемент дакином, но он также ошибся. Попытка открытия элемента 85 в 1939 году Хорией Хулубеем и Иветт Кошуа с помощью спектроскопии также оказалась неудачной, как и попытка в том же году Уолтера Миндера , который открыл йодоподобный элемент, полученный в результате бета-распада полония . Элемент 85, теперь называемый астатом, был успешно получен в 1940 году Дейлом Р. Корсоном , К. Р. Маккензи и Эмилио Г. Сегре , которые бомбардировали висмут альфа -частицами . [ 7]
В 2010 году группа под руководством физика-ядерщика Юрия Оганесяна, в состав которой входили ученые из ОИЯИ , Окриджской национальной лаборатории , Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса и Университета Вандербильта , успешно бомбардировала атомы берклия-249 атомами кальция-48, получив теннессин. [8]
В 1811 году немецкий химик Иоганн Швейггер предложил заменить название «галоген» — означающее «производитель соли», от αλς [hals] «соль» и γενειν [genein] «рождать» — названием «хлор», предложенным английским химиком Гемфри Дэви . [9] Название Дэви для элемента оказалось более популярным. [10] Однако в 1826 году шведский химик барон Йенс Якоб Берцелиус предложил термин «галоген» для элементов фтора, хлора и йода, которые при соединении со щелочным металлом образуют вещество, похожее на морскую соль . [11] [12]
Английские названия этих элементов все имеют окончание -ine . Название фтора происходит от латинского слова fluere , означающего «течь», потому что он был получен из минерала флюорита , который использовался в качестве флюса в металлообработке. Название хлора происходит от греческого слова chloros , означающего «зеленовато-желтый». Название брома происходит от греческого слова bromos , означающего «зловоние». Название йода происходит от греческого слова iodes , означающего «фиолетовый». Название астата происходит от греческого слова astatos , означающего «нестабильный». [7] Теннессин назван в честь американского штата Теннесси , где он был синтезирован.
Галогены фтор, хлор, бром и йод являются неметаллами ; химические свойства двух самых тяжелых членов группы 17 окончательно не исследованы. Галогены показывают тенденции в энергии химической связи, перемещающиеся сверху вниз столбца периодической таблицы, с небольшим отклонением фтора. Он следует тенденции иметь самую высокую энергию связи в соединениях с другими атомами, но имеет очень слабые связи внутри двухатомной молекулы F2 . Это означает, что далее вниз по группе 17 в периодической таблице реакционная способность элементов уменьшается из-за увеличения размера атомов. [13]
Галогены очень реактивны , и как таковые могут быть вредными или смертельными для биологических организмов в достаточных количествах. Эта высокая реакционная способность обусловлена высокой электроотрицательностью атомов из-за их высокого эффективного заряда ядра . Поскольку галогены имеют семь валентных электронов на своем внешнем энергетическом уровне, они могут получить электрон, реагируя с атомами других элементов, чтобы удовлетворить правилу октета . Фтор является самым реактивным из всех элементов; это единственный элемент, более электроотрицательный, чем кислород, он атакует в остальном инертные материалы, такие как стекло, и образует соединения с обычно инертными благородными газами . Это едкий и высокотоксичный газ. Реакционная способность фтора такова, что при использовании или хранении в лабораторной стеклянной посуде он может реагировать со стеклом в присутствии небольших количеств воды с образованием тетрафторида кремния (SiF 4 ). Таким образом, с фтором необходимо работать вместе с такими веществами, как тефлон (который сам по себе является фторорганическим соединением), очень сухим стеклом или металлами, такими как медь или сталь, которые образуют на своей поверхности защитный слой фторида.
Высокая реакционная способность фтора позволяет создавать некоторые из самых прочных связей, особенно с углеродом. Например, тефлон — это фтор, связанный с углеродом, он чрезвычайно устойчив к термическим и химическим воздействиям и имеет высокую температуру плавления.
Стабильные галогены образуют гомоядерные двухатомные молекулы . Благодаря относительно слабым межмолекулярным силам хлор и фтор входят в группу, известную как «элементарные газы».
Элементы становятся менее реактивными и имеют более высокие температуры плавления по мере увеличения атомного номера. Более высокие температуры плавления вызваны более сильными лондоновскими дисперсионными силами, возникающими из-за большего количества электронов.
Было обнаружено, что все галогены реагируют с водородом с образованием галогеноводородов . Для фтора, хлора и брома эта реакция имеет вид:
Однако йодистый водород и астатистый водород могут расщепляться на составляющие их элементы. [15]
Реакции водорода с галогенами постепенно становятся менее реактивными по отношению к более тяжелым галогенам. Реакция фтора с водородом взрывоопасна даже в темноте и холоде. Реакция хлора с водородом также взрывоопасна, но только в присутствии света и тепла. Реакция брома с водородом еще менее взрывоопасна; она взрывоопасна только при воздействии пламени. Йод и астат лишь частично реагируют с водородом, образуя равновесия . [15]
Все галогены образуют бинарные соединения с водородом, известные как галогениды водорода: фтористый водород (HF), хлористый водород (HCl), бромистый водород (HBr), иодистый водород (HI) и астатид водорода (HAt). Все эти соединения образуют кислоты при смешивании с водой. Фтористый водород является единственным галогенидом водорода, который образует водородные связи . Соляная кислота, бромистоводородная кислота, иодистоводородная кислота и астатид водорода являются сильными кислотами , но плавиковая кислота является слабой кислотой . [16]
Все галогениды водорода являются раздражителями . Фтористый водород и хлористый водород очень кислые . Фтористый водород используется как промышленный химикат и является высокотоксичным, вызывая отек легких и повреждая клетки. [17] Хлористый водород также является опасным химикатом. Вдыхание газа с более чем пятьюдесятью частями на миллион хлористого водорода может привести к смерти человека. [18] Бромистый водород еще более токсичен и раздражающ, чем хлористый водород. Вдыхание газа с более чем тридцатью частями на миллион бромистого водорода может быть смертельным для человека. [19] Йодистый водород, как и другие галогениды водорода, является токсичным. [20]
Известно, что все галогены реагируют с натрием, образуя фторид натрия , хлорид натрия , бромид натрия , иодид натрия и астатид натрия. Реакция нагретого натрия с галогенами дает ярко-оранжевое пламя. Реакция натрия с хлором имеет вид:
Железо реагирует с фтором, хлором и бромом, образуя галогениды железа(III). Эти реакции имеют вид:
Однако при реакции железа с йодом образуется только йодид железа(II) .
Железная шерсть может быстро реагировать с фтором, образуя белое соединение фторида железа (III) даже при низких температурах. Когда хлор вступает в контакт с нагретым железом, они реагируют, образуя черный хлорид железа (III) . Однако, если условия реакции влажные, эта реакция вместо этого приведет к красновато-коричневому продукту. Железо также может реагировать с бромом, образуя бромид железа (III) . Это соединение красновато-коричневое в сухих условиях. Реакция железа с бромом менее реактивна, чем его реакция с фтором или хлором. Горячее железо также может реагировать с йодом, но оно образует йодид железа (II). Это соединение может быть серым, но реакция всегда загрязнена избытком йода, поэтому это неизвестно наверняка. Реакция железа с йодом менее энергична, чем его реакция с более легкими галогенами. [15]
Интергалогеновые соединения имеют форму XY n , где X и Y являются галогенами, а n равно одному, трем, пяти или семи. Интергалогеновые соединения содержат максимум два различных галогена. Большие интергалогены, такие как ClF 3, могут быть получены реакцией чистого галогена с меньшим интергалогеном, таким как ClF . Все интергалогены, за исключением IF 7, могут быть получены путем прямого объединения чистых галогенов в различных условиях. [21]
Интергалогены обычно более реакционноспособны, чем все двухатомные молекулы галогенов, за исключением F 2 , поскольку межгалогеновые связи слабее. Однако химические свойства интергалогенов все еще примерно такие же, как у двухатомных галогенов. Многие интергалогены состоят из одного или нескольких атомов фтора, связанных с более тяжелым галогеном. Хлор и бром могут связываться с пятью атомами фтора, а йод может связываться с семью атомами фтора. Большинство межгалогеновых соединений являются ковалентными газами. Однако некоторые межгалогены являются жидкостями, такими как BrF 3 , а многие межгалогены, содержащие йод, являются твердыми веществами. [21]
Многие синтетические органические соединения, такие как пластиковые полимеры , и несколько природных, содержат атомы галогенов; они известны как галогенированные соединения или органические галогениды . Хлор является самым распространенным из галогенов в морской воде, и единственным, который необходим в относительно больших количествах (в виде ионов хлора) людям. Например, ионы хлора играют ключевую роль в функционировании мозга , опосредуя действие ингибирующего трансмиттера ГАМК , а также используются организмом для выработки желудочной кислоты. Йод необходим в следовых количествах для выработки гормонов щитовидной железы, таких как тироксин . Органогалогены также синтезируются посредством реакции нуклеофильной абстракции . [22]
Полигалогенированные соединения — это промышленно созданные соединения, замещенные несколькими галогенами. Многие из них очень токсичны и биоаккумулируются в организме человека, а также имеют очень широкий спектр применения. К ним относятся ПХБ , ПБДЭ и перфторированные соединения (ПФС), а также многочисленные другие соединения.
Фтор бурно реагирует с водой, образуя кислород (O 2 ) и фтористый водород (HF): [23]
Максимальная растворимость хлора составляет около 7,1 г Cl2 на кг воды при температуре окружающей среды (21 °C). [24] Растворенный хлор реагирует с образованием соляной кислоты (HCl) и хлорноватистой кислоты , раствора, который можно использовать в качестве дезинфицирующего средства или отбеливателя :
Растворимость брома составляет 3,41 г на 100 г воды [25] , но он медленно реагирует с образованием бромистого водорода (HBr) и бромноватистой кислоты (HBrO):
Однако йод минимально растворим в воде (0,03 г/100 г воды при 20 °C) и не реагирует с ней. [26] Однако йод образует водный раствор в присутствии иона йодида, например, при добавлении иодида калия (KI), поскольку образуется трииодид- ион.
Таблица ниже представляет собой сводку основных физических и атомных свойств галогенов. Данные, отмеченные вопросительными знаками, либо неопределенны, либо являются оценками, частично основанными на периодических тенденциях, а не на наблюдениях.
Фтор имеет один стабильный и встречающийся в природе изотоп , фтор-19. Однако в природе существуют следовые количества радиоактивного изотопа фтор-23, который возникает в результате кластерного распада протактиния -231 . Всего было обнаружено восемнадцать изотопов фтора с атомными массами от 13 до 31.
Хлор имеет два стабильных и встречающихся в природе изотопа , хлор-35 и хлор-37. Однако в природе существуют следовые количества изотопа хлора-36 , который появляется в результате расщепления аргона-36. Всего было обнаружено 24 изотопа хлора с атомными массами от 28 до 51. [7]
Существует два стабильных и встречающихся в природе изотопа брома : бром-79 и бром-81. Всего обнаружено 33 изотопа брома с атомными массами от 66 до 98.
Существует один стабильный и встречающийся в природе изотоп йода , йод-127 . Однако в природе существуют следовые количества радиоактивного изотопа йода-129 , который возникает в результате расщепления и радиоактивного распада урана в рудах. Несколько других радиоактивных изотопов йода также были созданы естественным путем в результате распада урана. Всего было обнаружено 38 изотопов йода с атомными массами от 108 до 145. [7]
Стабильных изотопов астата не существует . Однако существует четыре природных радиоактивных изотопа астата, которые образуются в результате радиоактивного распада урана , нептуния и плутония . Эти изотопы — астат-215, астат-217, астат-218 и астат-219. Всего было обнаружено 31 изотоп астата с атомными массами от 191 до 227. [7]
У теннессина нет стабильных изотопов . У теннессина есть только два известных синтетических радиоизотопа : теннессин-293 и теннессин-294.
Около шести миллионов метрических тонн фтористого минерала флюорита производится каждый год. Четыреста тысяч метрических тонн плавиковой кислоты производится каждый год. Газообразный фтор производится из плавиковой кислоты, получаемой в качестве побочного продукта при производстве фосфорной кислоты . Около 15 000 метрических тонн газообразного фтора производится в год. [7]
Минерал галит — это минерал, который чаще всего добывают для получения хлора, но минералы карналлит и сильвин также добывают для получения хлора. Сорок миллионов метрических тонн хлора производится каждый год путем электролиза рассола . [7]
Около 450 000 метрических тонн брома производится каждый год. Пятьдесят процентов всего произведенного брома производится в Соединенных Штатах , 35% в Израиле , и большая часть остатка в Китае . Исторически бром производился путем добавления серной кислоты и отбеливающего порошка к природному рассолу. Однако в наше время бром производится путем электролиза, метода, изобретенного Гербертом Доу . Также возможно производить бром, пропуская хлор через морскую воду, а затем пропуская воздух через морскую воду. [7]
В 2003 году было произведено 22 000 метрических тонн йода. Чили производит 40% всего произведенного йода, Япония производит 30%, и меньшие объемы производятся в России и Соединенных Штатах. До 1950-х годов йод извлекали из ламинарии . Однако в настоящее время йод производят другими способами. Один из способов получения йода — смешивание диоксида серы с нитратными рудами, которые содержат некоторое количество йодатов . Йод также добывают из месторождений природного газа . [7]
Несмотря на то, что астат встречается в природе, его обычно получают путем бомбардировки висмута альфа-частицами. [7]
Теннессин производится с помощью циклотрона, путем сплавления берклия-249 и кальция-48 для получения теннессина-293 и теннессина-294.
И хлор, и бром используются в качестве дезинфицирующих средств для питьевой воды, бассейнов, свежих ран, спа, посуды и поверхностей. Они убивают бактерии и другие потенциально вредные микроорганизмы с помощью процесса, известного как стерилизация . Их реакционная способность также используется при отбеливании . Гипохлорит натрия , который производится из хлора, является активным ингредиентом большинства отбеливателей для тканей , а отбеливатели, полученные из хлора, используются в производстве некоторых бумажных изделий.
Галогенные лампы — это тип ламп накаливания , использующих вольфрамовую нить в лампочках, в которые добавлено небольшое количество галогена, например, йода или брома. Это позволяет производить лампы, которые намного меньше, чем негалогеновые лампы накаливания при той же мощности . Газ уменьшает истончение нити и почернение внутренней части лампочки, в результате чего лампочка имеет гораздо больший срок службы. Галогенные лампы светятся при более высокой температуре (от 2800 до 3400 Кельвинов ) и имеют более белый цвет, чем другие лампы накаливания. Однако для этого лампочки должны быть изготовлены из плавленого кварца, а не из кварцевого стекла, чтобы уменьшить вероятность поломки. [38]
В исследовании лекарственных препаратов включение атомов галогена в ведущий кандидат на лекарственный препарат приводит к аналогам, которые обычно более липофильны и менее растворимы в воде. [39] Как следствие, атомы галогена используются для улучшения проникновения через липидные мембраны и ткани. Из этого следует, что существует тенденция к накоплению некоторых галогенированных препаратов в жировой ткани .
Химическая реактивность атомов галогена зависит как от точки их присоединения к свинцу, так и от природы галогена. Ароматические галогенные группы гораздо менее реактивны, чем алифатические галогенные группы, которые могут проявлять значительную химическую реактивность. Для алифатических связей углерод-галоген связь CF является самой сильной и обычно менее химически реактивной, чем алифатические связи CH. Другие алифатические связи-галоген слабее, их реактивность увеличивается вниз по периодической таблице. Они обычно более химически реактивны, чем алифатические связи CH. Как следствие, наиболее распространенными галогенными замещениями являются менее реактивные ароматические группы фтора и хлора.
Фторид-анионы содержатся в слоновой кости, костях, зубах, крови, яйцах, моче и волосах организмов. Фторид-анионы в очень малых количествах могут быть необходимы для человека. [40] На литр человеческой крови приходится 0,5 миллиграмма фтора. Человеческие кости содержат от 0,2 до 1,2% фтора. Человеческие ткани содержат приблизительно 50 частей на миллиард фтора. Типичный 70-килограммовый человек содержит от 3 до 6 граммов фтора. [7]
Хлорид-анионы необходимы для большого количества видов, включая людей. Концентрация хлора в сухом весе злаков составляет от 10 до 20 частей на миллион, в то время как в картофеле концентрация хлорида составляет 0,5%. Рост растений отрицательно влияет на уровень хлорида в почве, падающий ниже 2 частей на миллион. Кровь человека содержит в среднем 0,3% хлора. Человеческая кость обычно содержит 900 частей на миллион хлора. Человеческая ткань содержит приблизительно от 0,2 до 0,5% хлора. В типичном 70-килограммовом человеке содержится в общей сложности 95 граммов хлора. [7]
Некоторое количество брома в форме аниона брома присутствует во всех организмах. Биологическая роль брома в организме человека не доказана, но некоторые организмы содержат органобромные соединения . Обычно люди потребляют от 1 до 20 миллиграммов брома в день. Обычно в крови человека содержится 5 частей на миллион брома, в костях человека — 7 частей на миллион брома и в тканях человека — 7 частей на миллион брома. Типичный 70-килограммовый человек содержит 260 миллиграммов брома. [7]
Люди обычно потребляют менее 100 микрограммов йода в день. Дефицит йода может вызвать умственную отсталость . Иодорганические соединения встречаются у людей в некоторых железах , особенно в щитовидной железе , а также в желудке , эпидермисе и иммунной системе . Продукты, содержащие йод, включают треску , устриц , креветок , сельдь , омаров , семена подсолнечника , морские водоросли и грибы . Однако, как известно, йод не играет биологической роли в растениях. Обычно в крови человека содержится 0,06 миллиграмма йода на литр, в костях человека — 300 частей на миллиард йода, а в тканях человека — от 50 до 700 частей на миллиард йода. В типичном 70-килограммовом человеке содержится от 10 до 20 миллиграммов йода. [7]
Астат , хотя и очень редкий, был обнаружен в микрограммах в земле. [7] Он не имеет известной биологической роли из-за своей высокой радиоактивности, чрезвычайной редкости и периода полураспада всего около 8 часов для наиболее стабильного изотопа.
Теннессин — это полностью искусственный материал, и никаких других функций в природе он не выполняет.
Галогены имеют тенденцию к снижению токсичности по мере приближения к более тяжелым галогенам. [41]
Фтористый газ чрезвычайно токсичен; вдыхание фтора при концентрации 25 частей на миллион потенциально смертельно. Плавиковая кислота также токсична, поскольку способна проникать через кожу и вызывать очень болезненные ожоги . Кроме того, анионы фтора токсичны, но не так токсичны, как чистый фтор. Фтор может быть смертельным в количестве от 5 до 10 граммов. Длительное потребление фторида выше концентрации 1,5 мг/л связано с риском развития флюороза зубов , эстетического состояния зубов. [42] При концентрации выше 4 мг/л повышается риск развития флюороза скелета , состояния, при котором переломы костей становятся более распространенными из-за затвердевания костей. Текущие рекомендуемые уровни фторирования воды , способа профилактики кариеса зубов , варьируются от 0,7 до 1,2 мг/л, чтобы избежать пагубного воздействия фторида и в то же время получить пользу. [43] Люди с уровнями между нормальными и требуемыми для флюороза скелета, как правило, имеют симптомы, похожие на артрит . [7]
Хлористый газ очень токсичен. Вдыхание хлора в концентрации 3 части на миллион может быстро вызвать токсическую реакцию. Вдыхание хлора в концентрации 50 частей на миллион очень опасно. Вдыхание хлора в концентрации 500 частей на миллион в течение нескольких минут смертельно. Кроме того, вдыхание хлористого газа очень болезненно из-за его едких свойств. Соляная кислота — это кислота хлора, хотя она относительно нетоксична, она очень едкая и выделяет очень раздражающий и токсичный газ хлористого водорода на открытом воздухе. [41]
Чистый бром несколько токсичен, но менее токсичен, чем фтор и хлор. Сто миллиграммов брома смертельны. [7] Анионы брома также токсичны, но менее токсичны, чем бром. Смертельная доза бромида составляет 30 граммов. [7]
Йод несколько токсичен, может раздражать легкие и глаза, безопасный предел составляет 1 миллиграмм на кубический метр. При приеме внутрь 3 грамма йода могут быть смертельными. Иодид-анионы в основном нетоксичны, но они также могут быть смертельными при попадании внутрь в больших количествах. [7]
Астат радиоактивен и, следовательно, крайне опасен, но он не производился в макроскопических количествах, и поэтому маловероятно, что его токсичность будет иметь большое значение для среднестатистического человека. [7]
Теннессин невозможно исследовать химическим путем из-за короткого периода его полураспада, хотя его радиоактивность делает его очень опасным.
Некоторые кластеры алюминия обладают свойствами суператома. Эти кластеры алюминия генерируются как анионы ( Al−
нс n = 1, 2, 3, ... ) в гелиевом газе и реагировал с газом, содержащим йод. При анализе методом масс-спектрометрии одним из основных продуктов реакции оказывается Al
13я−
. [44] Эти кластеры из 13 атомов алюминия с добавленным дополнительным электроном, по-видимому, не реагируют с кислородом, когда он вводится в тот же газовый поток. Предполагая, что каждый атом освобождает свои 3 валентных электрона, это означает, что присутствует 40 электронов, что является одним из магических чисел для натрия и подразумевает, что эти числа являются отражением благородных газов.
Расчеты показывают, что дополнительный электрон находится в кластере алюминия в месте, прямо противоположном атому йода. Поэтому кластер должен иметь более высокое сродство к электрону, чем йод, и поэтому кластер алюминия называется супергалогеном (т. е. вертикальные энергии отрыва электронов фрагментов, составляющих отрицательные ионы, больше, чем у любого атома галогена). [45] Компонент кластера в Al
13я−
ион похож на ион иода или бромида. Связанный Al
13я−
2Ожидается, что кластер будет вести себя химически подобно трииодид- иону. [46] [47]
