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Propiedades generales, preparación y usos de los halógenos. Halurosde hidrógeno. Oxácidos de los halógenos. Usos de los halogenuros.

Cloro 1774 Karl Wilhelm Scheele . Iodo 1811 Bernard CourtoisBromo 1825 Antoine J. BalardFluor 1886 Henri Moissan

PropiedadesFlúor Cloro Bromo Yodo

Energía de ionización, kJ/mol 1680 1251 1143 1009Afinidad electrónica, kJ/mol -333 -348 -324 -295

Tema 3. Los halógenos .

Afinidad electrónica, kJ/mol -333 -348 -324 -295 Electronegatividad, Pauling 4 3 2.8 2.5 2.2Energía de enlace (kJ/mol) 155 240 190 149Punto fusión, ºC -219 -101 -7 114Punto ebullición, ºC -188 -34 60 185Potencial normal de reducción, V(medio básico) X 2 2X- +2.87 +1.36 +1.07 +0.54∆∆∆∆Hvap 0 0 15 30∆∆∆∆Hdis 79 122 96 76∆∆∆∆E -333 -349 -340 -297∆Hhid -460 -385 -351 -305∆Hr -714 -612 -580 -496

Halogenos Generadores de sales

•En el estado elemental forman moléculas diatómicas, X2.

•En la naturaleza, sin embargo, debido a su alta reactividad, los halógenos se encuentran siempre combinados con otros elementos. Forman un gran número de compuestos.

•El cloro, el bromo y el yodo se encuentran como halogenuros en el agua demar.

•El flúor se encuentra en minerales como fluorita (CaF2) y criolita (Na3AlF6).

•El Yodo también se encuentra como iodato en elnitrato de chile

Preparación y propiedades generales de los halógenos

�Como el flúor y el cloro son agentes oxidantes fuertes, deben prepararse por oxidación (electroquímica)de los iones fluoruro y cloruro.

�La electrólisis de disoluciones acuosas de fluoruroses inadecuada porque el flúor es un agente oxidantemás enérgico que el oxígeno.

�El flúor se prepara electrolizando fluoruro dehidrógeno líquido que contiene fluoruro depotasio para aumentar su conductividad, a 70°Cpotasio para aumentar su conductividad, a 70°Caproximadamente

Ánodo 2F - F2(g) + 2e-

Cátodo 2H + + 2e- H2(g)

Reacción global 2HF(l) H 2(g) +F2(g)

Preparación de Cl2(g).

•Electrólisis de NaCl fundido

•Electrólisis de una disolución acuosa deNaCl concentrada (llamada salmuera).Método cloro-alcali.

2NaCl(ac) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g) + Cl 2(g)

�Hay que separar los productos:

2NaOH(ac) + Cl 2(g) NaOCl(ac) + NaCl(ac) + H 2O(l)

H2(g) + Cl 2(g) 2HCl(g)

Cl2 + 2X- X2 + 2Cl-

X= Br ó I

�Bromo molecular y yodo se preparan a partir del agua de mar por oxidación con cloro.

X= Br ó I

�En el laboratorio, el cloro, el bromo y el yodo se pueden preparar porreacción de cloruros alcalinos (NaCl, KBr o KI) con óxido demanganeso(IV) en medio ácido:

MnO2(s) + 2H2SO4(ac) +2NaCl(ac) MnSO 4(ac) + Na2SO4(ac)+ 2H2O(l)+Cl2(g)

Reactividad

•Los números de oxidación delos halógenos pueden variardesde -1 hasta + 7. La únicaexcepción es el flúor. Como esel elemento máselectronegativo, solo puedetener dos números deoxidación, (0) (como en F2) y -1oxidación, (0) (como en F2) y -1en sus compuestos.

•Los halogenuros ya han sidocomentados

Singularidad del Flúor

Debilidad del enlace F–F : el flúor fue el último de los halógenos en ser obtenido debido fundamentalmente a su gran reactividad.

•El Flúor es el más reactivo de entre los reactivos halógenos. Uno de los factores que explican esa elevada reactividad es la debilidad del enlace F–F.

Flúor Cloro Bromo YodoEnergía de enlace (kJ/mol) 158 243 193 151

• Las moléculas X2 sitúa de 6 pares de electrones solitarios a muy corta • Las moléculas X2 sitúa de 6 pares de electrones solitarios a muy corta distancia lo que origina repulsiones interelectrónicas que se suavizan al aumentar la distancia internuclear y hacerse más difusos los orbitales que los alojan.

• En el caso de sustancias iónicas, el pequeño tamaño del fluoruro da lugar a redes iónicas muy estables. Por ello las reacciones con los metales son muy favorables.

NaF NaCl NaBr NaIEnergía reticular (kJ/mol) 915 781 743 699

En el caso de compuestos covalentes

En. enlace (kJ/mol) XX HX BX3 AlX3 CX4 NX3F 158 574 645 582 456 272Cl 243 428 444 427 327 201Br 193 363 368 360 272 243I 151 294 272 285 239 --

La reactividad del flúor se debe a la debilidad del enlace F-F y a la fortalezaLa reactividad del flúor se debe a la debilidad del enlace F-F y a la fortalezadel enlaces F-X.

Otros factores

Falta de electrones d accesibles energéticamente:

Elevada electronegatividad: lo que permite por una parte que el F forme losenlaces por puentes de hidrógeno.

Halogenuros de hidrógeno

•Se pueden formar por la combinación directa de los elementos:

•El cloruro de hidrógeno se prepara en forma industrial como subproducto en lamanufactura de hidrocarburos clorados:

H2(g) + X2(g) 2HX(g)

C2H6(g) + Cl2(g) C2H5Cl(g) + HCl(g)

•En el laboratorio, se pueden preparar por reacción de los halogenurosmetálicos con ácido sulfúrico concentrado:

CaF2(s) + H2SO4(ac) 2HF(g) + CaSO 4(s)

2NaCl(s) + H 2SO4(ac) 2HCl(g) + Na 2SO4(ac)

NaCl

HCl(g)

H2SO4(ac)

•El bromuro de hidrógeno y el yoduro de hidrógeno se oxidan a bromo y yodo elemental. Por ejemplo, la reacción entre NaBr y H SO es: elemental. Por ejemplo, la reacción entre NaBr y H2SO4 es:

2NaBr(s) + 2H 2SO4(ac) Br 2(l) + SO2(g) + Na2SO4(ac) + 2H2O(l)

•Yoduro y bromuro de hidrógeno se preparan por hidrólisis de halogenuros covalentes:

P4(s) + 6Br 2(l) 4PBr 3(l)

PBr 3(l) + 3H2O(l) 3HBr(g) + H 3PO3(ac)

•La alta reactividad del HF se demuestra por el hecho de

que ataca la sílice y los silicatos:

•Esta propiedad confiere al HF utilidad para marcar el vidrio y por esta

razón el HF debe guardarse en recipientes de plástico o de metales inertes

6HF(ac) + SiO2(s) H2[SiF6](ac) + 2H2O(l)

razón el HF debe guardarse en recipientes de plástico o de metales inertes

(por ejemplo, Pt).

•El fluoruro de hidrógeno se usa en la manufactura de los freones, por

ejemplo:

CCl4(l) + HF(g) CFCl3(g) + HCl(g)

CFCl3(g) + HF(g) CF2Cl2(g) + HCl(g)

•El cloruro de hidrógeno se usa en la preparación de ácido clorhídrico, cloruros

inorgánicos y en varios procesos metalúrgicos.

•Las disoluciones acuosas de los halogenuros de hidrógeno son ácidas. La

fuerza de los hidroácidos aumenta como sigue:

HF < HCl < HBr < Hl

Oxoácidos de los halógenos

Los halógenos forman una serie de oxoácidos con las siguientes

fórmulas generales:

•El ácido cloroso, HClO2, es el único ácido haloso conocido. Todos los halógenos

excepto el flúor, forman ácidos hálico y perhálico.

•Las estructuras de Lewis de los oxoácidos son:

:O: :O:H:O:X H:O:X:O: H:O:X:O: H:O:X:O:

:Ö:HOX ácido hipohaloso, HXO

2ácido haloso, HXO

3ácido hálico y HXO

4ácido

perhálico

•Para un halógeno dado, la fuerza del ácido disminuye del ácido perhálico al

ácido hipohaloso

•Los ácidos del yodo en mayor estado de oxidación tienen estequiometria

distinta debido al mayor volumen del yodo.

•Los compuestos interhalógeno son derivados formados entre dos diferentes

elementos halógeno

Compuestos interhalógenos

XY, XY3 XY5 y XY7

•X y Y son dos halógenos diferentes y X es el átomo más grande de los dos.

•Muchos de estos compuestos se pueden preparar por combinación directa:•Muchos de estos compuestos se pueden preparar por combinación directa:

•Los compuestosinterhal ógeno soninestables y reaccionanviolentamente con elagua.•Todas las mol éculasinterhal ógeno violan laregla del octeto

Cl2(g) + F2(g) 2CIF(l)

Cl2(g) + 3F2(g) 2ClF3(g)

Br2(l) + 3F2(g) 2BrF3(g)

•Otros requieren rutas indirectasKCl(s) + 3F2(g) KF(s) + CIF5(g)

KI(s) + 4F2(g) KF(s) + IF7(g)

Flúor. •Los halógenos y sus compuestos encuentran muchas aplicaciones en la

industria, en el cuidado de la salud y en otras áreas. (Adición de NaF al

agua potable para reducir las caries dentales.

•El hexafluoruro de uranio, UF6

que es esencial en el proceso de difusión

gaseosa para la separación de los isótopos de uranio (U-235 y U-218).

•El flúor se usa para producir politetrafluoroetileno, un polímero mejor

conocido como Teflón:

Usos de los halógenos

conocido como Teflón:

[CF2-CF2]n

•El teflón se usa en aislantes eléctricos, plásticos de alta temperatura, utensilios

de cocina, etc.

Cloro.

•El cloro se usa ampliamente en la industria como agente blanqueador de

papeles y textiles. El blanqueador ordinario(lejía) que se emplea en el lavado

doméstico contiene el ingrediente activo hipoclorito de sodio (un 5% en

masa)

Cl2(g) + 2NaOH(ac) NaCl(ac) + NaOCl(ac) + H2O(l)

•El cloro también se usa para purificar agua y desinfectar piscinas. Cuando el

cloro se disuelve en agua, se lleva a cabo la siguiente reacción: cloro se disuelve en agua, se lleva a cabo la siguiente reacción:

Cl2(g). + H2O(l) HCl(ac) + HOCl(ac)

•Los derivados orgánicos clorados, tetracloruro de

carbono y el cloroformo, son útiles como disolventes

orgánicos.

•El cloro también se usa para producir polímeros como

el cloruro de polivinilo PVC.

Bromo.

•Se usa para preparar dibromuro de etileno (BrCH2CH

2Br), necesario para

evitar el depósito del plomo en los motores de gasolina.

•Bromuro de plata (AgBr), que se usa en las películas fotográficas.

Yodo.

•Una disolución alcohólica al 50% de yodo (en masa). se conoce como tintura

de yodo y se usa en medicina como antiséptico.

•La sal de mesa yodada que se vende por lo

general contiene 0.01% de KI o NaI, que es

más que suficiente para satisfacer el

requerimiento de 1mg de yodo p or semana

para la formación de tiroxina en el cuerpo

humano.

•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. Este comportamiento es 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

•Unos 1010 núcleos se producen a partir de 1g de AgI por la vaporización de

una disolución de yoduro de plata en acetona en un lecho caliente. Entonces

los núcleos se dispersan en las nubes desde un aeroplano

núcleos (esto es, pequeñas partículas

sobre las que se pueden formar

cristales de hielo).