Proprietà alogeni, strutture e usi

il alogeni sono elementi non metallici che appartengono al gruppo VIIA o 17 della tavola periodica. Hanno alta elettronegatività e affinità elettroniche, che influenzano notevolmente il carattere ionico dei loro legami con i metalli. La parola "alogeni" è di origine greca e significa "formatori di sale".

Ma cosa si dicono alogeni? Fluoro (F), cloro (Cl), bromo (Br), iodio (I) e l'elemento radioattivo e astato effimero (At). Sono così reattivi che reagiscono tra loro per formare molecole biatomiche: F₂, Cl₂, Fr₂, Io₂ e At₂. Queste molecole sono caratterizzate dall'avere proprietà strutturali simili (molecole lineari), sebbene con stati fisici diversi.

Nell'immagine in alto sono mostrati tre alogeni. Da sinistra a destra: cloro, bromo e iodio. Né il fluoruro né l'astato possono essere conservati in contenitori di vetro, poiché questi ultimi non resistono alla corrosività. Notare come cambiano le proprietà organolettiche degli alogeni mentre si spostano lungo il loro gruppo verso l'elemento di iodio.

Il fluoro è un gas con toni giallastri; anche il cloro, ma verde-giallastro; il bromo è un liquido rossastro scuro; iodio, un solido nero con sfumature violacee; e l'astato, un solido metallico scuro e lucido.

Gli alogeni sono in grado di reagire con quasi tutti gli elementi della tavola periodica, anche con alcuni gas nobili (come xeno e kripton). Quando lo fanno, possono ossidare gli atomi nei loro stati di ossidazione più positivi, trasformandoli in potenti agenti ossidanti.

Inoltre conferiscono proprietà specifiche alle molecole quando legano o sostituiscono alcuni dei loro atomi. Questi tipi di composti sono chiamati alogenuri. Infatti, gli alogenuri sono la principale fonte naturale di alogeni e molti di essi sono disciolti nel mare o fanno parte di un minerale; questo è il caso della fluorite (CaF)₂).

Sia gli alogeni che gli alogenuri hanno una vasta gamma di usi; da industriale o tecnologico, per evidenziare semplicemente il gusto di certi cibi come fa il salgemma (cloruro di sodio).

indice

• 1 Proprietà fisiche e chimiche
• 2 strutture molecolari
  • 2.1 Interazioni intermolecolari
• 3 Haluros
• 4 usi
  • 4.1 cloro
  • 4.2 Bromo
  • 4.3 Iodio
  • 4.4 Fluoro
  • 4.5 Astatus
• 5 riferimenti

Proprietà fisiche e chimiche

pesi atomici

Fluoro (F) 18,99 g / mol; Cloro (Cl) 35,45 g / mol; Bromo (Br) 79,90 g / mol; Iodio (I) 126,9 g / mol e Astato (At) 210 g / mol,

Stato fisico

F gassoso; Cl gassoso; Br liquido; Sono solido e solido.

colore

F, giallo-marrone chiaro; Cl, verde pallido; Br, bruno-rossastro; I, violet e At, black metal * * (assunto)

Punti di fusione

F -219.6ª C; Cl -1,01,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7º C e A 302º C.

Punti di ebollizione

F -118,12 ° C; Cl -34,04 C; Br 58,8 ° C; I 184,3º C e? A 337º C.

Densità a 25 ° C

F- 0,0017 g / cm³; Cl- 0,0032 g / cm³; Br- 3.102 g / cm³; I- 4,93 g / cm³ e At- 6.2-6.5 g / cm³

Solubilità in acqua

Cl- 0,091 mmol / cm³; Br- 0,21 mmol / cm³ e I- 0,0013 mmol / cm³.

Energia di ionizzazione

F- 1681 kJ / mol; Cl- 1.251 kJ / mol; Br- 1,140 kJ / mol; I-1,008 kJ / mol e At-890 kJ / mol.

elettronegatività

F- 4.0; Cl- 3.0; Br- 2,8; I-2,5 e At- 2,2.

Gli alogeni hanno 7 elettroni nel loro guscio di valenza, quindi la loro grande avidità di ottenere un elettrone. Allo stesso modo, gli alogeni hanno un'elevata elettronegatività a causa dei loro piccoli raggi atomici e la grande attrazione esercitata dal nucleo sugli elettroni di valenza.

reattività

Gli alogeni sono altamente reattivi, il che spiegherebbe quindi la loro tossicità. Inoltre, sono agenti ossidanti.

L'ordine decrescente di reattività è: F> Cl> Br> I> At.

Stato in natura

A causa della sua alta reattività gli atomi di alogeno non sono di natura libera; ma stanno formando aggregati o molecole biatomiche uniti da legami covalenti.

Strutture molecolari

Gli alogeni non esistono in natura come atomi elementali, ma come molecole biatomiche. Tuttavia, hanno tutti in comune il fatto di avere una struttura molecolare lineare, e l'unica differenza sta nella lunghezza dei loro legami e nelle loro interazioni intermolecolari.

Le molecole lineari X-X (X₂) sono caratterizzati dall'essere instabili, perché entrambi gli atomi attraggono fortemente la coppia di elettroni verso di loro. Perché? Perché i loro elettroni esterni sperimentano una carica nucleare molto efficace, Zef. Più alto è Zef, minore è la distanza del collegamento X-X.

Mentre discende attraverso il gruppo, Zef si indebolisce e la stabilità di queste molecole aumenta. Quindi, l'ordine decrescente di reattività è: F₂> Cl₂> Fr.₂> I₂. Tuttavia, è incongruo paragonare l'astato con il fluoro, dal momento che gli isotopi sconosciuti sono abbastanza stabili a causa della sua radioattività.

Interazioni molecolari

D'altra parte, le loro molecole mancano del momento dipolo, essendo apolari.Questo fatto è responsabile delle sue deboli interazioni intermolecolari, la cui unica forza latente è la dispersione o Londra, che è proporzionale alla massa atomica e all'area molecolare.

In questo modo, la piccola molecola di F₂ non ha abbastanza massa o elettroni per formare un solido. A differenza di me₂, la molecola di iodio, che tuttavia continua ad essere un solido che emette vapori viola.

Il bromo rappresenta un esempio intermedio tra le due estremità: molecole di Br₂ interagiscono abbastanza per presentarsi allo stato liquido.

L'astato probabilmente, a causa del suo crescente carattere metallico, non si presenta come At₂ ma come at atomi che formano legami metallici.

Per quanto riguarda i suoi colori (giallo-giallo-verde-rosso-viola-nero), la spiegazione più appropriata si basa sulla teoria orbitaria molecolare (TOM). La distanza energetica tra l'ultimo orbitale molecolare completo e la successiva energia più alta (anti-accoppiamento), viene superata dall'assorbimento di un fotone con lunghezze d'onda sempre più grandi.

alogenuri

Gli alogeni reagiscono per formare alogenuri, sia inorganici che organici. I più noti sono gli alogenuri di idrogeno: acido fluoridrico (HF), acido cloridrico (HCl), acido bromidrico (HBr) e ioduro di idrogeno (HI).

Tutti loro sciolti in acqua generano soluzioni acide; così acido, che l'HF può degradare qualsiasi contenitore di vetro. Inoltre, vengono presi in considerazione materiali di partenza per la sintesi di acidi estremamente forti.

Ci sono anche i cosiddetti alogenuri metallici, che hanno formule chimiche che dipendono dalla valenza del metallo. Ad esempio, gli alogenuri di metalli alcalini hanno la formula MX, e tra questi: NaCl, sodio cloruro; KBr, bromuro di potassio; CsF, fluoruro di cesio; e LiI, ioduro di litio.

Gli alogenuri dei metalli alcalino-terrosi, metalli di transizione o metalli del blocco p, hanno per formula MX_n, n essendo la carica positiva del metallo. Quindi, alcuni esempi sono: FeCl₃tricloruro di ferro; MgBr₂bromuro di magnesio; AlF₃, trifluoruro di alluminio; e CuI₂, ioduro rameico.

Tuttavia, gli alogeni possono anche formare legami con atomi di carbonio; quindi, possono interferire nel complesso mondo della chimica organica e della biochimica. Questi composti sono chiamati alogenuri organici e hanno la formula chimica generale RX, dove X è uno qualsiasi degli alogeni.

applicazioni

cloro

Nell'industria

- Il bromo e il cloro vengono utilizzati nell'industria tessile per sbiancare e trattare la lana, prevenendo il restringimento quando bagnati.

-È utilizzato come disinfettante per il ditritus e per la purificazione dell'acqua potabile e delle piscine. Inoltre, i composti derivati ​​dal cloro sono utilizzati nelle lavanderie e nell'industria cartaria.

-Si trova uso nella produzione di batterie speciali e idrocarburi clorurati. Viene anche utilizzato nella lavorazione di carni, verdure, pesce e frutta. Inoltre, il cloro funziona come un agente battericida.

-Si usa per pulire e destabilizzare la pelle e per sbiancare la cellulosa. Precedentemente il tricloruro di azoto era usato come candeggina e condizionatore di farina.

-Il gas fosfenico (COCl₂) è utilizzato in numerosi processi di sintesi industriale, nonché nella produzione di gas militari. Il fosfene è molto tossico ed è responsabile di numerosi decessi durante la prima guerra mondiale, dove è stato utilizzato il gas.

-Questo gas si trova anche negli insetticidi e nei fumiganti.

-NaCl è un sale molto abbondante che viene utilizzato per stagionare alimenti e nella conservazione di carni di bestiame e pollame. Inoltre, è usato nei liquidi per la reidratazione del corpo, sia per via orale che per via endovenosa.

In medicina

-Gli atomi di alogeno che si legano ai farmaci li rendono più lipofili. Questo permette ai farmaci di attraversare più facilmente le membrane cellulari che si dissolvono nei lipidi che lo formano.

-Cl cloro diffonde nei neuroni del sistema nervoso centrale attraverso i canali ionici collegati ai recettori GABA dei neurotrasmettitori, producendo così un effetto sedativo. Questo è il meccanismo d'azione di molti ansiolitici.

-HCl è presente nello stomaco, dove interviene creando un ambiente riducente che favorisce la lavorazione del cibo. Inoltre, l'HCl attiva la pepsina, un enzima che avvia l'idrolisi delle proteine, uno stadio precedente all'assorbimento intestinale del materiale proteico.

altrui

- L'acido cloridrico (HCl) è usato nella pulizia dei bagni, nei laboratori di insegnamento e di ricerca e in molte industrie.

- Il PVC (polivinilcloruro) è un polimero di cloruro di vinile utilizzato in vestiti, piastrelle per pavimenti, cavi elettrici, tubi flessibili, tubi, strutture gonfiabili e tegole. Inoltre, il cloro è utilizzato come intermediario nella produzione di altri materiali plastici.

-Cl il cloro è usato nell'estrazione di bromo.

-Il cloruro di metile funge da anestetico.Viene anche utilizzato nella produzione di alcuni polimeri siliconici e nell'estrazione di grassi, oli e resine.

-Cloroformio (CHCl₃) è un solvente utilizzato in molti laboratori, in particolare nei laboratori di chimica organica e biochimica, dall'insegnamento alla ricerca.

-E infine per quanto riguarda il cloro, il tricloroetilene viene usato per sgrassare le parti metalliche.

bromo

- Il bromo è utilizzato nel processo di estrazione dell'oro e nella perforazione di pozzi di petrolio e gas. È usato come ritardatore di combustione nell'industria delle materie plastiche e del gas. Il bromo isola il fuoco dell'ossigeno facendolo uscire.

-E 'un intermediario nella produzione di fluidi idraulici, refrigeranti e deumidificatori e preparati per modellare i capelli. Il bromuro di potassio viene utilizzato nella produzione di lastre e carte fotografiche.

- Il bromuro di potassio è anche usato come anticonvulsivo, ma a causa della possibilità che il sale possa causare disfunzioni neurologiche, il suo uso è stato ridotto. Inoltre, un altro dei suoi usi comuni è come una tavoletta per le misurazioni di campioni solidi di spettroscopia a infrarossi.

-I composti di bromo sono presenti nei medicinali usati nel trattamento della polmonite. Inoltre, i composti di bromo sono incorporati nei farmaci usati negli studi che vengono eseguiti nel trattamento della malattia di Alzheimer.

-Bromo è usato per ridurre la contaminazione da mercurio nelle centrali elettriche che usano carbone come combustibile. Viene anche utilizzato nell'industria tessile per creare coloranti di diverso colore.

-Bromo metile è stato usato come pesticida per la fumigazione del suolo e delle case, ma il suo effetto nocivo sull'ozono ne ha limitato l'uso.

-Le lampade alogene sono a incandescenza e l'aggiunta di piccole quantità di bromo e iodio consente una riduzione delle dimensioni dei bulbi.

iodio

-Iodio interviene nel funzionamento della ghiandola tiroidea, un ormone che regola il metabolismo del corpo. La ghiandola tiroide secerne gli ormoni T3 e T4, che esercitano la loro azione sui loro organi bersaglio. Ad esempio, l'azione ormonale sul muscolo cardiaco provoca un aumento della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca.

-Inoltre lo iodio viene utilizzato per l'identificazione della presenza di amido. Lo ioduro d'argento è un reagente utilizzato nella divulgazione di fotografie.

Fluor

-Alcuni composti di fluoro vengono aggiunti ai dentifrici per prevenire la comparsa di cavità. I derivati ​​del fluoro sono presenti in diversi anestetici. Nell'industria farmaceutica incorporano il fluoruro in medicinali per studiare possibili miglioramenti dei loro effetti sull'organismo.

- L'acido fluoridrico viene usato per bruciare il vetro. Anche nella produzione di halon (gas antincendio, come il freon). Un composto di fluoro viene utilizzato nell'elettrolisi dell'alluminio per ottenere la sua purificazione.

-I rivestimenti antiriflesso contengono un composto di fluoro. Viene utilizzato nella produzione di schermi al plasma, schermi piatti e sistemi microelettromeccanici. Il fluoro è presente anche nell'argilla utilizzata in alcune ceramiche.

astato

Si pensa che l'astato possa contribuire allo iodio nella regolazione del funzionamento della tiroide. Inoltre, il suo isotopo radioattivo (²¹⁰At) è stato utilizzato negli studi sul cancro nei topi.

riferimenti

1. Enciclopedia di salute e sicurezza sul lavoro. Alogeni e loro composti. [PDF]. Tratto da:
2. empleo.gob.es
3. Chimica LibreTexts. Gruppo 17: Proprietà generali degli alogeni. Tratto da: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Alogena. Tratto da: en.wikipedia.org
5. Jim Clark (Maggio 2015). Proprietà atomiche e fisiche del gruppo 7 elementi (gli alogeni). Tratto da: chemguide.co.uk
6. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, M.L. e Stanley, G.G. Chemistry (2003), 8 ed. Apprendimento Cengage
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8. Brown, Laurel. (24 aprile 2017). Caratteristiche alogene. Sciencing. Estratto da: sciencing.com