Los halógenos en la tabla periódica se ubican a la izquierda de los gases nobles. Estos cinco elementos no metálicos tóxicos están en el grupo 7 de la tabla periódica. Estos incluyen flúor, cloro, bromo, yodo y astato. Aunque el astato es radiactivo y solo tiene isótopos de vida corta, se comporta como el yodo y, a menudo, se clasifica como un halógeno. Debido a que los elementos halógenos tienen siete electrones de valencia, solo necesitan un electrón adicional para formar un octeto completo. Esta característica los hace más reactivos que otros grupos de no metales.
Características generales
Los halógenos forman moléculas diatómicas (del tipo X2, donde X denota un átomo de halógeno) - una forma estable de la existencia de halógenos en forma de elementos libres. Los enlaces de estas moléculas diatómicas son no polares, covalentes y simples. Las propiedades químicas de los halógenos les permiten combinarse fácilmente con la mayoría de los elementos, por lo que nunca se presentan sin combinar en la naturaleza. El flúor es el halógeno más activo y el astato el menos.
Todos los halógenos forman sales del grupo I con similarpropiedades. En estos compuestos, los halógenos están presentes como aniones haluro con una carga de -1 (por ejemplo, Cl-, Br-). La terminación -id indica la presencia de aniones haluro; por ejemplo, Cl- se denomina "cloruro".
Además, las propiedades químicas de los halógenos les permiten actuar como agentes oxidantes, para oxidar metales. La mayoría de las reacciones químicas que involucran halógenos son reacciones redox en solución acuosa. Los halógenos forman enlaces sencillos con el carbono o el nitrógeno en compuestos orgánicos donde su estado de oxidación (CO) es -1. Cuando un átomo de halógeno se reemplaza por un átomo de hidrógeno unido covalentemente en un compuesto orgánico, el prefijo halo- se puede usar en un sentido general, o los prefijos fluoro-, cloro-, bromo-, yodo- para halógenos específicos. Los elementos halógenos pueden entrecruzarse para formar moléculas diatómicas con enlaces simples covalentes polares.
Cloro (Cl2) fue el primer halógeno descubierto en 1774, seguido por yodo (I2), bromo (Br 2), flúor (F2) y astato (At, descubierto por última vez, en 1940). El nombre "halógeno" proviene de las raíces griegas hal- ("sal") y -gen ("formar"). Juntas, estas palabras significan "formación de sales", enfatizando el hecho de que los halógenos reaccionan con los metales para formar sales. Halita es el nombre de la sal de roca, un mineral natural compuesto de cloruro de sodio (NaCl). Y finalmente, los halógenos se usan en la vida cotidiana: el fluoruro se encuentra en la pasta de dientes, el cloro desinfecta el agua potable y el yodo promueve la producción de hormonas.tiroides.
Elementos químicos
El flúor es un elemento con número atómico 9, denotado por el símbolo F. El flúor elemental se descubrió por primera vez en 1886 aislándolo del ácido fluorhídrico. En su estado libre, el flúor existe como una molécula diatómica (F2) y es el halógeno más abundante en la corteza terrestre. El flúor es el elemento más electronegativo de la tabla periódica. A temperatura ambiente, es un gas amarillo pálido. El flúor también tiene un radio atómico relativamente pequeño. Su CO es -1, excepto en el estado diatómico elemental, en el que su estado de oxidación es cero. El flúor es extremadamente reactivo e interactúa directamente con todos los elementos excepto con el helio (He), el neón (Ne) y el argón (Ar). En solución de H2O, el ácido fluorhídrico (HF) es un ácido débil. Aunque el flúor es fuertemente electronegativo, su electronegatividad no determina la acidez; El HF es un ácido débil debido a que el ion flúor es básico (pH> 7). Además, el flúor produce oxidantes muy potentes. Por ejemplo, el flúor puede reaccionar con el gas inerte xenón para formar un agente oxidante fuerte, difluoruro de xenón (XeF2). El flúor tiene muchos usos.
El cloro es un elemento de número atómico 17 y símbolo químico Cl. Descubierto en 1774 al aislarlo del ácido clorhídrico. En su estado elemental forma una molécula diatómica Cl2. El cloro tiene varios CO: -1, +1, 3, 5 y7. A temperatura ambiente, es un gas de color verde claro. Dado que el enlace que se forma entre dos átomos de cloro es débil, la molécula Cl2 tiene una capacidad muy alta para entrar en compuestos. El cloro reacciona con los metales para formar sales llamadas cloruros. Los iones de cloro son los iones más comunes que se encuentran en el agua de mar. El cloro también tiene dos isótopos: 35Cl y 37Cl. El cloruro de sodio es el más común de todos los cloruros.
El bromo es un elemento químico de número atómico 35 y símbolo Br. Fue descubierto por primera vez en 1826. En su forma elemental, el bromo es una molécula diatómica Br2. A temperatura ambiente, es un líquido de color marrón rojizo. Su CO es -1, +1, 3, 4 y 5. El bromo es más activo que el yodo, pero menos activo que el cloro. Además, el bromo tiene dos isótopos: 79Br y 81Br. El bromo se presenta como sales de bromuro disueltas en agua de mar. En los últimos años, la producción de bromuro en el mundo se ha incrementado significativamente debido a su disponibilidad y larga vida. Al igual que otros halógenos, el bromo es un agente oxidante y altamente tóxico.
El yodo es un elemento químico de número atómico 53 y símbolo I. El yodo tiene estados de oxidación: -1, +1, +5 y +7. Existe como una molécula diatómica, I2. A temperatura ambiente es un sólido púrpura. El yodo tiene un isótopo estable, 127I. Descubierta por primera vez en 1811con algas y ácido sulfúrico. Actualmente, los iones de yodo se pueden aislar en agua de mar. Aunque el yodo no es muy soluble en agua, su solubilidad se puede aumentar usando yoduros separados. El yodo juega un papel importante en el cuerpo, participando en la producción de hormonas tiroideas.
El astato es un elemento radiactivo de número atómico 85 y símbolo At. Sus posibles estados de oxidación son -1, +1, 3, 5 y 7. El único halógeno que no es una molécula diatómica. En condiciones normales, es un sólido metálico negro. El astato es un elemento muy raro, por lo que se sabe poco al respecto. Además, el astato tiene una vida media muy corta, no más de unas pocas horas. Recibido en 1940 como resultado de la síntesis. Se cree que el astato es similar al yodo. Presenta propiedades metálicas.
La siguiente tabla muestra la estructura de los átomos de halógeno, la estructura de la capa externa de electrones.
| Halógeno | Configuración electrónica |
| Flúor | 1s2 2s2 2p5 |
| Cloro | 3s2 3p5 |
| Bromo | 3d10 4s2 4p5 |
| Yodo | 4d10 5s2 5p5 |
| Astato | 4f14 5d106s2 6p5 |
La estructura similar de la capa externa de electrones determina que las propiedades físicas y químicas de los halógenos sean similares. Sin embargo, al comparar estos elementos también se observan diferencias.
Propiedades periódicas en el grupo de los halógenos
Las propiedades físicas de las sustancias halógenas simples cambian al aumentar el número de elementos. Para una mejor comprensión y mayor claridad, ponemos a su disposición varias tablas.
Los puntos de fusión y ebullición del grupo aumentan a medida que aumenta el tamaño de la molécula (F <Cl
Tabla 1. Halógenos. Propiedades físicas: puntos de fusión y ebullición
| Halógeno | T de fusión (˚C) | Punto de ebullición (˚C) |
| Flúor | -220 | -188 |
| Cloro | -101 | -35 |
| Bromo | -7.2 | 58.8 |
| Yodo | 114 | 184 |
| Astato | 302 | 337 |
El radio atómico aumenta
El tamaño del núcleo aumenta (F < Cl < Br < I < At), a medida que aumenta el número de protones y neutrones. Además, se agregan más y más niveles de energía con cada período. Esto da como resultado un orbital más grande y, por lo tanto, un aumento en el radio del átomo.
Tabla 2.halógenos. Propiedades físicas: radios atómicos
| Halógeno | Radio covalente (pm) | Iónico (X-) radio (pm) |
| Flúor | 71 | 133 |
| Cloro | 99 | 181 |
| Bromo | 114 | 196 |
| Yodo | 133 | 220 |
| Astato | 150 |
La energía de ionización disminuye
Si los electrones de valencia externos no están cerca del núcleo, no se necesitará mucha energía para eliminarlos. Por lo tanto, la energía requerida para expulsar el electrón externo no es tan alta en la parte inferior del grupo de elementos, ya que hay más niveles de energía. Además, la alta energía de ionización hace que el elemento exhiba cualidades no metálicas. La pantalla de yodo y astato exhibe propiedades metálicas porque la energía de ionización se reduce (At < I < Br < Cl < F).
Tabla 3. Halógenos. Propiedades físicas: energía de ionización
| Halógeno | Energía de ionización (kJ/mol) |
| flúor | 1681 |
| cloro | 1251 |
| bromo | 1140 |
| yodo | 1008 |
| astato | 890±40 |
La electronegatividad disminuye
El número de electrones de valencia en un átomo aumenta con el aumento de los niveles de energía en niveles progresivamente más bajos. Los electrones se van alejando progresivamente del núcleo; Por lo tanto, el núcleo y los electrones no se atraen entre sí. Se observa un aumento en el blindaje. Por lo tanto, la electronegatividad disminuye al aumentar el período (At < I < Br < Cl < F).
Tabla 4. Halógenos. Propiedades físicas: electronegatividad
| Halógeno | Electronegatividad |
| flúor | 4.0 |
| cloro | 3.0 |
| bromo | 2.8 |
| yodo | 2.5 |
| astato | 2.2 |
Disminuye la afinidad electrónica
A medida que el tamaño de un átomo aumenta con el período, la afinidad electrónica tiende a disminuir (B < I < Br < F < Cl). Una excepción es el flúor, cuya afinidad es menor que la del cloro. Esto puede explicarse por el tamaño más pequeño del flúor en comparación con el cloro.
Tabla 5. Afinidad electrónica de los halógenos
| Halógeno | Afinidad electrónica (kJ/mol) |
| flúor | -328.0 |
| cloro | -349.0 |
| bromo | -324.6 |
| yodo | -295.2 |
| astato | -270.1 |
La reactividad de los elementos disminuye
La reactividad de los halógenos disminuye al aumentar el período (En <I
Química inorgánica. Hidrógeno + halógenos
Un haluro se forma cuando un halógeno reacciona con otro elemento menos electronegativo para formar un compuesto binario. El hidrógeno reacciona con los halógenos para formar haluros HX:
- fluoruro de hidrógeno HF;
- cloruro de hidrógeno HCl;
- bromuro de hidrógeno HBr;
- hidroyodo HI.
Los haluros de hidrógeno se disuelven fácilmente en agua para formar ácidos hidrohálicos (fluorhídrico, clorhídrico, bromhídrico, yodhídrico). Las propiedades de estos ácidos se dan a continuación.
Los ácidos se forman mediante la siguiente reacción: HX (aq) + H2O (l) → Х- (aq) + H 3O+ (aq).
Todos los haluros de hidrógeno forman ácidos fuertes excepto el HF.
La acidez de los ácidos hidrohalicos aumenta: HF <HCl <HBr <HI.
El ácido fluorhídrico puede grabar vidrio y algunos fluoruros inorgánicos durante mucho tiempo.
Puede parecer contradictorio que el HF sea el ácido hidrohálico más débil, ya que el flúor tiene el más altoelectronegatividad Sin embargo, el enlace H-F es muy fuerte, lo que da como resultado un ácido muy débil. Un enlace fuerte está determinado por una longitud de enlace corta y una energía de disociación alta. De todos los haluros de hidrógeno, el HF tiene la longitud de enlace más corta y la energía de disociación de enlace más grande.
Oxoácidos halógenos
Los oxoácidos halógenos son ácidos con átomos de hidrógeno, oxígeno y halógeno. Su acidez se puede determinar mediante análisis de estructura. Los oxoácidos halógenos se enumeran a continuación:
- Ácido hipocloroso HOCl.
- Ácido clorhídrico HClO2.
- Ácido clorhídrico HClO3.
- Ácido perclórico HClO4.
- Ácido hipocloroso HOBr.
- Ácido bromómico HBrO3.
- Ácido bromoico HBrO4.
- Ácido yodhídrico HOI.
- Ácido yodónico HIO3.
- Ácido metayodico HIO4, H5IO6.
En cada uno de estos ácidos, un protón está unido a un átomo de oxígeno, por lo que comparar las longitudes de los enlaces de protones es inútil aquí. La electronegatividad juega aquí un papel dominante. La actividad ácida aumenta con el número de átomos de oxígeno unidos al átomo central.
Apariencia y estado de la materia
Las principales propiedades físicas de los halógenos se pueden resumir en la siguiente tabla.
| Estado de la materia (a temperatura ambiente) | Halógeno | Apariencia |
| duro | yodo | púrpura |
| astato | negro | |
| líquido | bromo | marrón rojizo |
| gaseoso | flúor | bronceado pálido |
| cloro | verde pálido |
Explicación de la apariencia
El color de los halógenos es el resultado de la absorción de la luz visible por parte de las moléculas, lo que provoca la excitación de los electrones. El flúor absorbe la luz violeta y, por lo tanto, aparece de color amarillo claro. El yodo, por otro lado, absorbe la luz amarilla y aparece de color púrpura (el amarillo y el púrpura son colores complementarios). El color de los halógenos se vuelve más oscuro a medida que aumenta el período.
En recipientes cerrados, el bromo líquido y el yodo sólido están en equilibrio con sus vapores, que se pueden observar como un gas coloreado.
Aunque se desconoce el color del astato, se supone que debe ser más oscuro que el yodo (es decir, negro) de acuerdo con el patrón observado.
Ahora, si te preguntan: "Caracteriza las propiedades físicas de los halógenos", tendrás algo que decir.
El estado de oxidación de los halógenos en los compuestos
El estado de oxidación se usa a menudo en lugar de "valencia de halógeno". Por regla general, el estado de oxidación es -1. Pero si un halógeno se une al oxígeno o a otro halógeno, puede tomar otros estados:CO oxígeno -2 tiene prioridad. En el caso de dos átomos de halógeno diferentes unidos entre sí, prevalece el átomo más electronegativo y toma CO -1.
Por ejemplo, en el cloruro de yodo (ICl), el cloro tiene CO -1 y el yodo +1. El cloro es más electronegativo que el yodo, por lo que su CO es -1.
En el ácido bromico (HBrO4) el oxígeno tiene CO -8 (-2 x 4 átomos=-8). El hidrógeno tiene un estado de oxidación global de +1. Sumando estos valores da CO -7. Dado que el CO final del compuesto debe ser cero, el CO del bromo es +7.
La tercera excepción a la regla es el estado de oxidación del halógeno en forma elemental (X2), donde su CO es cero.
| Halógeno | CO en compuestos |
| flúor | -1 |
| cloro | -1, +1, +3, +5, +7 |
| bromo | -1, +1, +3, +4, +5 |
| yodo | -1, +1, +5, +7 |
| astato | -1, +1, +3, +5, +7 |
¿Por qué la DE del flúor siempre es -1?
La electronegatividad aumenta con el período. Por lo tanto, el flúor tiene la electronegatividad más alta de todos los elementos, como lo demuestra su posición en la tabla periódica. Su configuración electrónica es 1s2 2s2 2p5. Si el flúor gana un electrón más, los orbitales p más externos se llenan por completo y forman un octeto completo. Porque el flúor tiene alta electronegatividad, puede tomar fácilmente un electrón de un átomo vecino. El flúor en este caso es isoelectrónico al gas inerte (con ocho electrones de valencia), todos sus orbitales exteriores están llenos. En este estado, el flúor es mucho más estable.
Producción y uso de halógenos
En la naturaleza, los halógenos se encuentran en estado de aniones, por lo que los halógenos libres se obtienen por oxidación por electrólisis o con la ayuda de agentes oxidantes. Por ejemplo, el cloro se produce por hidrólisis de una solución salina. El uso de los halógenos y sus compuestos es diverso.
- Flúor. Aunque el flúor es altamente reactivo, se usa en muchas aplicaciones industriales. Por ejemplo, es un componente clave del politetrafluoroetileno (teflón) y algunos otros fluoropolímeros. Los clorofluorocarbonos son sustancias químicas orgánicas que anteriormente se usaban como refrigerantes y propulsores en aerosoles. Su uso ha cesado debido a su posible impacto en el medio ambiente. Han sido reemplazados por hidroclorofluorocarbonos. El fluoruro se agrega a la pasta de dientes (SnF2) y al agua potable (NaF) para prevenir la caries dental. Este halógeno se encuentra en la arcilla utilizada para fabricar ciertos tipos de cerámica (LiF), utilizada en energía nuclear (UF6), para producir el antibiótico fluoroquinolona, aluminio (Na 3 AlF6), para aislamiento de alta tensión (SF6).
- El cloro también ha encontrado una variedad de usos. Se utiliza para desinfectar agua potable y piscinas. Hipoclorito de sodio (NaClO)es el principal componente de los blanqueadores. El ácido clorhídrico es ampliamente utilizado en la industria y los laboratorios. El cloro está presente en el cloruro de polivinilo (PVC) y otros polímeros que se utilizan para aislar cables, tuberías y dispositivos electrónicos. Además, el cloro ha demostrado su utilidad en la industria farmacéutica. Los medicamentos que contienen cloro se usan para tratar infecciones, alergias y diabetes. La forma neutra de clorhidrato es un componente de muchas drogas. El cloro también se utiliza para esterilizar y desinfectar equipos hospitalarios. En la agricultura, el cloro es un ingrediente de muchos pesticidas comerciales: el DDT (diclorodifeniltricloroetano) se usaba como insecticida agrícola, pero su uso se suspendió.
- El bromo, debido a su incombustibilidad, se usa para suprimir la combustión. También se encuentra en el bromuro de metilo, un pesticida que se usa para preservar los cultivos y suprimir las bacterias. Sin embargo, el uso excesivo de bromuro de metilo se ha eliminado debido a su efecto sobre la capa de ozono. El bromo se utiliza en la producción de gasolina, películas fotográficas, extintores de incendios, medicamentos para el tratamiento de la neumonía y la enfermedad de Alzheimer.
- El yodo juega un papel importante en el buen funcionamiento de la glándula tiroides. Si el cuerpo no recibe suficiente yodo, la glándula tiroides se agranda. Para prevenir el bocio, este halógeno se agrega a la sal de mesa. El yodo también se usa como antiséptico. El yodo se encuentra en soluciones utilizadas paralimpieza de heridas abiertas, así como en sprays desinfectantes. Además, el yoduro de plata es fundamental en fotografía.
- Astatine es un halógeno radiactivo y de tierras raras, por lo que aún no se usa en ninguna parte. Sin embargo, se cree que este elemento puede ayudar al yodo en la regulación de las hormonas tiroideas.
