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Tema 11- Halógenos 

Maturita Química 

Tema 11 – Halógenos  − Los halógenos forman el grupo principal 17 del sistema periódico (o el grupo VII.A)  − A este grupo pertenecen cinco elementos: flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I) y astato (At)  − Su nombre “halógenos” significa en griego “formador de sales” ‐> muestra su propiedad de combinarse  con los metales formando sales directamente  − Su configuración electrónica es ns2p5, pertenecen al bloque p  − En su capa de valencia se encuentran 7 electrones, así que resultan muy reactivos, queriendo alcanzar la  configuración de los gases nobles (para lo que les falta solamente un electrón).   − El astato se diferencia de los demás y a veces se elimina de este grupo ‐> es un elemento de corta vida  que se encuentra como producto intermedio de las series de desintegración radiactiva. 

Propiedades   − Todos  los  elementos  pertenecientes  a  este  grupo  son  no‐metales,  aunque  al  aumentar  su  número  protónico  Z,  puede  aparecer  cierto  carácter  metálico  ‐>  por  ejemplo,  el  yodo  tiene  brillo  metálico  y  conduce la electricidad 

− Forman moléculas diatómicas ‐> por ejemplo F2, Cl2, Br2, cuyos átomos se mantienen unidos por enlace  covalente simple y cuya energía de enlace disminuye al descender en el grupo (excepto el flúor1)  − Aunque  existan  en  forma  diatómica,  debido  a  su  gran  reactividad  no  se  encuentran  libres  en  la  naturaleza sino formando haluros de metales alcalinos y alcalinotérreos. 

− Debido a su configuración electrónica (les falta 1e‐ para la conf. de gas noble) tienden a formar especies  negativas,  Xˉ  (en  sales),  o  a  formar  enlaces  covalentes  simples.  Por  ello,  suelen  tener  estados  de  oxidación ‐I en compuestos iónicos (sales ‐haluros‐…) o covalentes  polares (hidrácidos…).  

− Pero  también  pueden  tener  +I,  +III,  +V  y  +VII  en  compuestos  covalentes  con  elementos  más  electronegativos, sobre todo con el oxígeno (excepto el flúor que solamente puede tener –I por ser el  elemento más electronegativo que existe). 

− Presentan alta afinidad electrónica (muy negativa) y muy altos valores de energía de ionización (sólo les  superan los gases nobles).  − Los  valores  de  electronegatividad  también  son  muy  altos,  el  flúor  es  el  elemento  más  electronegativo  del a tabla periódica.  − Son  oxidantes  muy  enérgicos,  el  flúor  es  el  agente  oxidante  más    poderoso  conocido.  El  carácter  oxidante disminuye según se desciende el grupo  − Todos son tóxicos (venenosos), presentan actividad corrosiva en contacto con la piel y con los órganos  respiratorios2.  − Se encuentran con abundancia normal en la corteza terrestre (ocupan posiciones intermedias), excepto  el astato, que es extraordinariamente raro.  Ptos de fusión  F 2 

gas 

amarillo verdoso 

Cl2 

gas (más fácilmente licuable) 

amarillo verdoso 

Br2  líquido 

Electronegatividad 

marrón rojizo 

I 2 

sólido (a la temperatura ambiente)    gris oscuro púrpura 

At 

sólido (a la temperatura ambiente)   

 

                                                             1

 El F2 tiene menor energía de enlace que el Cl2 y el Br2, debido a las repulsiones de los pares de electrones en los orbitales  ocupados y al pequeño tamaño del átomo (que hace que estas repulsiones sean importantes)  2  Irritan las mucosas de la nariz y garganta, el bromo además produce quemaduras al contacto con la piel. 

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Reacciones  − Son  elementos muy muy reactivos  − Reaccionan con el agua y se disuelven en ella (con excepción del flúor que la oxida):  X2(g) + H2O(l)  → HX(aq) + HXO(aq).  − Reaccionan con oxígeno, formando óxidos covalentes  − Reaccionan con hidrógeno, formando haluros de hidrógeno (HF, HCl, HBr..) y éstos al disolverse en agua  forman ácidos hidrácidos.  − Reaccionan  con  casi  todos  los  metales  formando  haluros  metálicos  (sales  binarias),  casi  todos  son  iónicos:          Mg(s) + Br2(l) → MgBr2(s)  − Reaccionan también con casi todos los no‐metales:      S(s) + F2(g) → SF6(s)  − Reaccionan  con  compuestos  covalentes  inorgánicos  y  orgánicos  (reacción  de  halogenación):    CH2=CH2 + F2 → CH2F– CH2F       PCl3 + Cl2 → PCl5;  

Obtención  Como el flúor y el cloro son agentes oxidantes fuertes, deben prepararse por  oxidación (electroquímica) de los iones fluoruro y cloruro.   Flúor  • Como el flúor es el elemento más reactivo, es muy difícil prepararlo por una  reacción  habitual.  La  electrólisis  de  disoluciones  acuosas  de  fluoruros  es  inadecuada  porque  el  flúor  es  un  agente  oxidante  más  enérgico  que  el  oxígeno. El ion F– no puede oxidarse en condiciones normales ‐> la reacción  se  tiene  que  preparar  en  ausencia  de  agua.  El  flúor  se  prepara  por  electrólisis del fluoruro de hidrógeno  (HF) líquido que contiene fluoruro de  potasio (KF) para aumentar su conductividad  

   (a 70°C aprox. se tiene que evitar que el hidrógeno desprendido reaccione violentamente con el flúor  obtenido).     Cloro  • El cloro se obtiene por:  1.  La electrólisis de NaCl fundido (alta temperatura)  (esta es la más fácil de recordar os la recomiendo)  2.  La electrólisis de disoluciones muy concentradas de NaCl  (salmuera). Cuando se produce esta reacción, también se  obtiene NaOH como producto secundario:     2NaCl(ac) + 2H20(l)  ⎯⎯ →  2NaOH(ac) + H2(g) +Cl2(g)  Reducción (cátodo):    2 H2O + 2e–     →     H2 + 2 OH– (aq)     Oxidación (ánodo):      2 Cl–(aq)     →    Cl2(g) + 2e–  NOTA: Hay que separar los productos para evitar estas reacciones: 

→ NaOCl(aq) + NaCl(aq)  +H2O(l)  2NaOH(ac) + C(g)  ⎯⎯ H2(g) +Cl2(g)  ⎯⎯ → HCl(g)  

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  Bromo  • Se obtiene por la oxidación de los bromuros con cloro:            2  –  – Br  + Cl2 → 2 Cl  + Br2  Yodo  • Se obtiene a partir del yodato de sodio, que se encuentra en las aguas residuales de los nitratos de  Chile.  Se  usa  el  SO2  para  reducir  el  yodato  a  yoduro,  luego  el  propio  yoduro  reacciona  con  más  yodato produciéndo yodo:     5 I– + IO3– + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O  •

También se puede obtener mediante un procedimiento análogo al de bromo (a partir de KI del  agua de mar)  NOTA: En el laboratorio el Cl, el Br y el yodo se pueden preparar por reacción de haluros alcalinos (sales de  haluros con Na o K, NaCl, KBr o KI) con óxido de manganeso (IV) en medio ácido (que reduce a los  iones X‐):        MnO2(s) + 2NaCl(ac) + 2H2SO4(ac)  ⎯⎯ →  MnSO4(ac) +  NaSO4(ac)  +  2H20(l) +Cl2(g)    Astato  • es tan raro que hasta ahora solamente se ha producido artificialmente a través del bombardeo de  bismuto con partículas α 

Flúor  • •

Fue descubierto por Henri Moissan en 1886, su nombre significa flujo en latín.  Es un gas incoloro, corrosivo, venenoso, inflamable, con olor penetrante, (sólo  tiene un isótopo)  • Es el elemento más electronegativo, por lo tanto el más reactivo y oxidante, el  único número de oxidación que puede tener es –I.  • Se encuentra en minerales CaF (fluorita, ver figura), Na3AlF6   Usos e importancia:  • Se emplea en la síntesis del UF6 (hexafluoruro de uranio) que se emplea en el  enriquecimiento en 235U   • Se usa para la fabricación de los plásticos ‐> politetrafluoroetileno (PTFE o más  comúnmente teflón, antiadherente y resistente a la corrosión)  • Algunos fluoruros  (iones F‐) se añaden a la pasta de dientes para la prevención de caries,  incluso en algunos países se añade fluoruro al agua potable para favorecer la salud dental  • Antes se utilizaban como freones = fluoroclorocarbonos (CCl2F2) que se usaban como  refrigeradores y gases en espray (aerosoles), pero ya están prohibidos porque en la atmósfera  reaccionan con el ozono descomponiéndolo y  causando el agujero.  • Junto con Cl e I es un oligoelemento importante para los seres vivos   • Forma parte de los huesos y diente dándoles mayor resistencia 

Cloro   • • • • •

Fue obtenido por primera vez en el 1810 por H. Davy, su nombre procede de griego  “cloros” = amarillo verdoso.  El Cloro tiene dos isótopos (76% de cloro35 y 24% de cloro 37);   Es una materia prima tan importante que el valor de su producción es indicador del  nivel del desarrollo de un país  Forma parte de los minerales NaCl, KCl  Cl2 es soluble en agua y reacciona con la mayoría de los elementos excepto de O2, N2 y C  

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Usos e importancia:  • Se  encuentra  en  la  sangre  (en  forma  de  anión,  sales)  y  en  forma  de  HCl  está  presente  en  el  estómago (para ayudar en la digestión).  • Es  un  oxidante  muy  fuerte  por  lo  que  se  usa  para  obtener  compuestos  blanqueadores  de  uso  doméstico (lejía=savo=hipoclorito de sodio, NaClO) o para blanquear la pulpa del papel,  • Se utiliza en el tratamiento de aguas (potabilización, como germicida para esterilizar el agua),   • En la elaboración de polímeros plásticos (PVC), Los derivados orgánicos clorados, tetracloruro de  carbono (CCl4) y el cloroformo (CHCl3), son útiles como disolventes orgánicos.  • Se  usa  para  la  producción  de  agroquímicos  y  fármacos,  desinfecantes,  insecticidas,  colorantes  y  tintes, solventes para lavado en seco y degrasado de metales  • También  se  puede  utilizar  como  arma  ‐>  por  ejemplo  el  Umbreon,  que  es  una  gas  cloro  y  se  utilizaba en la 1ª guerra mundial.  • una  de  sus  formas  más  comunes,  el  ácido  clorhídrico  HCl  ‐>  un  ácido  muy  fuerte  se  utiliza  en  química y  además se emplea en la industria alimentaria, metalúrgia, desincrustante, productos de  limpieza, abrillantador de pisos, destapador de tuberías 

Bromo (35Br)    • • • • • •

fue obtenido antes, pero fue reconocido como el elemento nuevo en el 1825 por J.  Balard, su nombre proviene del griego “bromos” = hedor (=zápach, smrad)   Tiene dos isótopos  (51% de bromo 79;  79% de bromo 81).  A temperatura ambiente es un ambiente es un líquido rojo, volátil y denso (junto con  el mercurio es el único elemento que es líquido a la temperatura ambiente).  El Br2 se disuelve poco en el agua, pero se disuelve bien en otros disolventes orgánicos, reduce el  amoníaco al nitrógeno, aunque ya no es tan buen oxidante como cloro  Se encuentra en el agua del mar y en lagos salados.  Se utiliza como colorante, en la producción de medicamentos y como el material fotográfico (el  bromuro de plata (AgBr) que se oscurece al ser expuesto a la luz), también para producir aditivos a  las gasolinas… 

 

Yodo   •

Lo descubrió B. Courtois en el 1811 cuando estudiaba algas marinas (=řasy) y su nombre  proviene del griego “ioeides” = violeta   • Es menos activos que los demás halógenos, es un o xidante moderado y se  combina con todos los elementos excepto los gases noble, S y Se y con Mg  sólo a partir de los 600°C  • se encuentra en el agua marina (la sal de mesa yodada que se vende por lo  general contiene 0.01% de KI o NaI.  Usos e importancia:  • Forma parte de la hormona tiroxina (participa en la regulación del metabolismo) que se produce  en la glándula tiroides. La sal de mesa yodada ‐en forma KI‐ ayuda a evitar una afección de dicha  glándula conocida como bocio (debida al hipotiroidismo3)                                                               3

 El hipotiroidismo es una enfermedad hormonal debida a la deficiente producción de tiroxina (hipo=”poco”). Se  recomiende tomar 150 microgramos de yodo cada día para que la producción de hormonas funcionen bien).   

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Se usa como antiséptico, en forma de tintura de yodo, en la producción de medicamentos, como  catalizador en la fabricación de gomas y en colorantes, fármacos, desinfectantes y en fotografía..   Un compuesto de yodo que merece mención es el yoduro de plata, AgI. Un sólido amarillo pálido  que se oscurece cuando se expone a la luz (comportamiento similar al del bromuro de plata). El  yoduro de plata se puede usar en la siembra de nubes. La ventaja de usar el yoduro de plata es  que se puede formar un enorme número de núcleos (esto es, pequeñas partículas sobre las que se  pueden formar cristales de hielo). 

Astato  • • •

su nombre proviene de griego ‐> “astato” = inestable, fue sintetizado en el 1940 por primera vez  en la universidad de Berkeley   su comportamiento es muy similar al yodo, también en muy reactivo, pero es más metálico que él  es el elemento más raro en la naturaleza ‐> no hay más que una cuchara en la tierra (30 g) 

Compuestos derivados de los halógenos  Halogenuros  (o haluros)  Las    combinaciones  binarias  de  halógenos  con  los  metales  se  denominan  haluros  metálicos,  son  compuestos iónicos  y se incluyen dentro de los compuestos salinos (sales binarias).  Ejemplos característicos son las sales de metales alcalinos: NaCl, KCl, etc  Halogenuros de hidrógeno:  HX  (X =halógeno)  Se pueden formar por la combinación directa de los elementos:  ⎯⎯ → 2HX(g)  H2(g) + X2(g)  ←⎯ ⎯ • Las disoluciones acuosas de los halogenuros de hidrógeno son ácidas (hidrácidos). La fuerza de los  hidrácidos aumenta como sigue: HF