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모든 할로겐은 일반식 X2를 갖는 비금속이다. 여기서 X는 할로겐원소를 의미한다. 할로겐은 반응성이 크기 때문에 자연에서 원소형태로 발견되지는 않는다.플루오르는 반응성이 매우 커서 물과 반응하면 산소를 생성한다.
2F2(g) + 2H2O(l) → 4HF(aq) + O2(g)
실제로 분자 플루오르와 물과의 반응은 매우 복잡하다. 생성물은 반응조건에 좌우된다. 여기서 보여준 반응은 여러 가지 가능한 변화중의 하나이다. 할로겐 은 높은 이온화에너지와 큰 음의 전자 친화도를 갖는다. 이러한 사실은 이들 원소가 X-형태의 음이온을 우선적으로 형성한다는 것을 시사한다. 할로겐으로부터 유도된 음이온은 할로겐화 이온(halide)이라 부르며 이들은 영족기체와 등전자성이다. 예를 들어 Cl-는 Ar과 등전자성이다. 할로겐은 수소와 반응하여 할로겐화 수소를 생성하는데 플루오르는 폭발적으로 반응하는 반면 나머지 염소, 요오드 등의 경우 점차 반응한다. 또한 할로겐화 수소는 물에 용해되어 할로겐화수소산을 형성한다. 이 계열에서 플루오르화수소산(HF)은 약산이나, 다른 산들(HCl, HBr, HI)은 모두 강산이다.
·물의 소독
염소는 물 속에 있는 박테리아를 죽이는데 일반적으로 사용되는 살균제이다. 염소는 물 속에 들어가면 다음 반응식과 재발리 가수분해 되고,
Cl2 + H2O → H+ + Cl- + HOCl
이 때의 평형상수는 다음과 같다.
하이포 아염소산(HOCl)은 약산이며 이온화 상수는 이다.
HOCl H+ + OCl-
위 반응식을 통해서 볼 때 염소는 1.0g/l이하로 물에 첨가하게 되면 pH3이상의 평형 상태에서 Cl2농도는 무시할 수 있다.소독제로서 염소기체 대신에 하이포염소산염을 사용하기도 하는데, 일반적으로 사용하는 물질은 하이포 염소산 칼륨(Ca(OCl)2)이다. 하이포 염소산염은 염소기체보다 안전하다.