HALÒGENS: PROPIETATS, ESTRUCTURES I USOS - QUIMICA - 2026

Els halògens són elements no metàl·lics que pertanyen a el grup VIIA o 17 de la taula periòdica. Posseeixen electronegativitats i afinitats electròniques altes, les quals repercuteixen enormement en el caràcter iònic dels seus enllaços amb els metalls. La paraula 'halògens' és d'origen grec i significa "formadors de sals".

Però, quins són aquests halògens? El fluor (F), el clor (Cl), el brom (Br), el iode (I) i l'element radioactiu i efímer àstat (At). Són tan reactius que reaccionen entre ells mateixos per formar molècules diatòmiques: F ₂, Cl ₂, Br ₂, I ₂ i At ₂. Aquestes molècules es caracteritzen per tenir propietats estructurals semblants (molècules lineals), encara que amb diferents estats físics.

Font: By W. Oelen, via Wikimedia Commons

A la imatge superior es mostren tres halògens. D'esquerra a dreta: clor, brom i iode. Ni el fluor ni l'àstat poden guardar dins de recipients de vidres, ja que aquests últims no resisteixen la seva corrosivitat. Cal notar com canvien les propietats organolèptiques dels halògens a mesura que es descendeix pel seu grup fins a l'element iode.

El fluor és un gas de tonalitats groguenques; el clor també, però groc-verdós; el brom és un líquid vermellós fosc; el iode, un sòlid negre amb aspectes violetes; i l'àstat, un sòlid metàl·lic fosc i brillant.

Els halògens són capaços de reaccionar amb gairebé tots els elements de la taula periòdica, fins i tot amb alguns gasos nobles (com el xenó i el criptó). Quan ho fan, poden oxidar els àtoms als seus estats d'oxidació més positius, convertint-los en potents agents oxidants.

Així mateix, confereixen propietats específiques a les molècules quan s'enllacen o substitueixen alguns dels seus àtoms. Aquest tipus de compostos reben el nom d'halurs. De fet, els halurs constitueixen la font natural principal dels halògens, i molts d'ells estan dissolts en el mar o formen part d'un mineral; tal és el cas de la fluorita (CaF ₂).

Tant els halògens com els halurs tenen una àmplia gamma d'usos; des industrials o tecnològics, fins al de simplement ressaltar el sabor de certs aliments com ho fa la sal gemma (clorur de sodi).

Propietats físiques i químiques

pesos atòmics

Fluor (F) 18,99 g / mol; Clor (Cl) 35,45 g / mol; Brom (Br) 79,90 g / mol; Iode (I) 126,9 g / mol i Àstat (At) 210 g / mol,

estat físic

F gasós; Cl gasós; Br líquid; I sòlid i At sòlid.

color

F, groc-marró pàl·lid; Cl, verd pàl·lid; Br, vermellós-marró; I, violeta i At, negre metàl·lic * * (assumit)

Punts de fusió

F -219,6ª C; Cl -101,5ª C; Br -7,3º C; I 113,7º C i At 302º C.

Punts d'ebullició

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

Densitat a 25ºC

F- 0,0017 g / cm ³; Cl- 0,0032 g / cm ³; Br- 3,102 g / cm ³; I- 4,93 g / cm ³ i At- 6,2-6,5 g / cm ³

Solubilitat en aigua

Cl- 0,091 mmol / cm ³; Br- 0,21 mmol / cm ³ i I- 0,0013 mmol / cm ³.

Energia d'Ionització

F- 1.681 kJ / mol; Cl- 1.251 kJ / mol; Br- 1,140 kJ / mol; I- 1,008 kJ / mol i At- 890 kJ / mol.

electronegativitat

F- 4,0; Cl- 3,0; Br- 2,8; I- 2,5 i At- 2,2.

Els halògens tenen 7 electrons en la seva capa de valència, d'allí el seu gran avidesa per guanyar un electró. Així mateix, els halògens tenen una electronegativitat alta a causa de els seus petits radis atòmics ia la gran atracció que exerceix el nucli sobre els electrons de valència.

reactivitat

Els halògens són altament reactius, el que explicaria llavors la seva toxicitat. A més, són agents oxidants.

L'ordre decreixent de reactivitat és: F> Cl> Br> I> At.

Estat en la naturalesa

A causa de la seva gran reactivitat dels àtoms d'halògens no es troben lliures en la naturalesa; sinó que es troben formant agregats o com a molècules diatòmiques unides per enllaços covalents.

estructures moleculars

Els halògens no existeixen en la naturalesa com a àtoms elementals, sinó com a molècules diatòmiques. No obstant això, totes tenen en comú que tenen una estructura molecular lineal, i l'única diferència resideix en la longitud dels seus enllaços i en les seves interaccions intermoleculars.

Les molècules lineals XX (X ₂) es caracteritzen per ser inestables, pel fet que tots dos àtoms atrauen fortament el parell d'electrons cap a ells. Per què? Perquè els seus electrons externs experimenten una càrrega nuclear efectiva molt alta, Zef. A més Zef, menor serà la distància de l'enllaç XX.

A mesura que es descendeix pel grup, Zef es fa més feble i l'estabilitat d'aquestes molècules s'incrementa. Així, l'ordre decreixent de reactivitat és: F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂. No obstant això, resulta incongruent comparar l'àstat amb el fluor, ja que se li desconeix isòtops prou estables arran de la seva radioactivitat.

interaccions intermoleculars

D'altra banda, les seves molècules no tenen moment dipolar, sent apolars. Aquest fet és responsable dels seus febles interaccions intermoleculars, l'única força latent és la de dispersió o de London, la qual és proporcional a la massa atòmica i a l'àrea molecular.

D'aquesta manera, la molècula petita de F ₂ no posseeix la suficient massa ni els electrons per formar un sòlid. A diferència d'I ₂, la molècula de iode, que no obstant això continua sent un sòlid que desprèn vapors morats.

El brom representa un exemple intermedi entre els dos extrems: les molècules de Br ₂ interactuen prou per presentar-se en estat líquid.

El àstat probablement, a causa del seu creixent caràcter metàl·lic, no es presenti com At ₂ sinó com àtoms d'At formant enllaços metàl·lics.

Respecte als seus colors (groc-groc verdós-vermell-morat-negre), l'explicació més apropiada es fonamenti en la teoria de l'orbital molecular (TOM). La distància energètica entre l'últim orbital molecular ple, i el següent de major energia (de antienlace), se supera mitjançant l'absorció d'un fotó amb longituds d'ona cada vegada més grans.

halurs

Els halògens reaccionen per a formar halurs, ja siguin inorgànics o orgànics. Els més coneguts són els halurs d'hidrogen: fluorur d'hidrogen (HF), clorur d'hidrogen (HCl), bromur d'hidrogen (HBr) i iodur d'hidrogen (HI).

Tots ells dissolts en aigua generen solucions àcides; tan àcides, que el HF pot degradar qualsevol recipient de vidre. A més, es consideren materials de partida per a la síntesi d'àcids extremedamente forts.

També existeixen els anomenats halurs metàl·lics, els quals tenen fórmules químiques que depenen de la valència de l'metall. Per exemple, els halurs dels metalls alcalins tenen per fórmula MX, i entre ells estan: NaCl, clorur de sodi; KBr, bromur de potassi; CSF, fluorur de cesi; i LII, iodur de liti.

Els halurs dels metalesalcalino terris, metalls de transició o metalls de l'bloc p, tenen per fórmula MX _n, sent n la càrrega positiva de l'metall. Així, alguns exemples d'ells són: FeCl ₃, triclorur fèrric; MgBr ₂, bromur de magnesi; AlF ₃, trifluorur d'alumini; i CuI ₂, iodur cúpric.

No obstant això, els halògens també poden formar enllaços amb els àtoms de carboni; per tant, poden interferir-se en el complex món de la química orgànica i el de la bioquímica. Aquests compostos s'anomenen halurs orgànics, i té per fórmula química general RX, sent X qualsevol dels halògens.

usos

clor

en indústria

-El brom i el clor s'utilitzen en la indústria tèxtil per a blanquejar i tractar la llana, evitant així la seva encongiment a l'mullar-se.

-Es fa servir com a desinfectant de ditritus i per a la purificació de l'aigua potable i les piscines. A més, compostos derivats de el clor són utilitzats en les bugaderies i en la indústria paperera.

-Troba ús en la fabricació de piles especials i hidrocarburs clorats. També s'usa en el processament de les carns, verdures, peixos i fruites. Així mateix, el clor funciona com a agent bactericida.

-Es fa servir per netejar i destanificar el cuir, i per blanquejar la cel·lulosa. Antigament s'utilitzava el triclorur de nitrogen com blanquejador i condicionador de la farina.

-El gas fosfeno (COCl ₂) s'utilitza en nombrosos processos de síntesi industrials, així com en la fabricació de gasos militars. El fosfeno és molt tòxic i és responsable de nombroses morts a la primera guerra mundial, on es va utilitzar el gas.

-Aquest gas també es troba en insecticides i fumigants.

-El NaCl és una sal molt abundant que s'utilitza per assaonar els aliments i en la conservació de carns de bestiar i aus. A més, s'utilitza en els líquids de rehidratació corporal, tant en forma oral com intravenosa.

En la medicina

-Els àtoms d'halògens que s'uneixen a les drogues fan que aquestes siguin més lipofíliques. Això permet que les drogues travessin més fàcilment les membranes cel·lulars dissolent-se en els lípids que la formen.

-El clor es difon cap a l'interior de les neurones de sistema nerviós central a través de canals iònics units als receptors de l'neurotransmissor GABA, produint així un efecte sedant. Aquest és el mecanisme d'acció de diversos ansiolítics.

-El HCl es troba present a l'estómac, on intervé creant un ambient reductor que afavoreix el processament dels aliments. A més, el HCl activa la pepsina, enzim que inicia la hidròlisi de les proteïnes, etapa prèvia a l'absorció intestinal de l'material proteic.

altres

-El àcid clorhídric (HCl) s'utilitza en la neteja dels banys, en els laboratoris de docència i investigació i en nombroses indústries.

-El PVC (clorur de polivinil) és un polímer de clorur de vinil que s'utilitza en robes, rajoles per a pisos, cables elèctrics, tubs flexibles, canonades, estructures inflables i teules per al sostre. A més, el clor és utilitzat com a intermediari en l'elaboració d'altres materials plàstics.

-El clor es fa servir en l'extracció de l'brom.

-El clorur de metil compleix una funció d'anestèsic. També s'utilitza en l'elaboració de certs polímers de silicona i en l'extracció de greixos, olis i resines.

-El cloroform (CHCl ₃) és un solvent emprat en molts laboratoris, especialment en els laboratoris de química orgànica i bioquímica, des dels de docència, fins als investigatius.

-I finalment pel que fa a el clor, el tricloroetilè s'usa per desengreixar peces de metall.

brom

-El brom s'empra en el procés d'extracció minera d'l'or i en la perforació de pous petroliers i de gas. Es fa servir com a retardant de la combustió en les indústries de l'plàstic i de el gas. El brom aïlla el foc de l'oxigen causant que aquest s'apagui.

-És un intermediari en la fabricació de fluids hidràulic, agents refrigerants i deshumidificadors i preparats per modelar el cabell. El bromur potàssic s'empra en la fabricació de plaques i papers fotogràfics.

-El bromur de potassi és utilitzat també com anticonvulsiu, però a causa de la possibilitat que la sal pugui provocar disfuncions neurològiques s'ha disminuït el seu ús. Addicionalment, un altre dels seus usos comuns és com pastilla per a mesuraments de mostres sòlides d'espectroscòpia d'infraroig.

-Compostos de l'brom estan presents en medicaments utilitzats en el tractament de la pneumònia. Així mateix, compostos de brom són incorporats a medicaments utilitzats en els assajos que es realitzen en el tractament de la malaltia d'Alzheimer.

-El brom s'empra per reduir la contaminació amb mercuri a les plantes elèctriques que fan servir com a combustible el carbó. També s'usa en la indústria tèxtil per crear diferents tints de color.

-El brom metil es va usar com plaguicida per a la fumigació de terra i dels habitatges, però el seu efecte nociu sobre l'ozó ha limitat el seu ús.

-Les llums d'halògens són incandescents i l'agregat de petites quantitats de brom i iode permet una reducció en la grandària de les bombetes.

Iode

-El iode intervé en el funcionament de la glàndula tiroide, hormona reguladora de el metabolisme corporal. La glàndula tiroide secreta les hormones T3 I T4, les quals exerceixen la seva acció sobre els seus òrgans blanc. Per exemple, l'acció hormonal sobre el múscul cardíac provoca un augment de la pressió arterial i de la freqüència cardíaca.

-Així mateix el iode s'utilitza en la identificació de la presència de midó. El iodur de plata és un reactiu emprat en la revelació de les fotografies.

fluor

-Alguns compostos de fluor s'afegeixen a les pastes dentals per tal de prevenir l'aparició de càries. Derivats de l'fluor són presents en diversos anestèsics. En la indústria farmacèutica incorporen fluor als medicaments per estudiar així possibles millores dels seus efectes sobre l'organisme.

-El àcid fluorhídric s'utilitza per gravar vidres. També en la producció de halons (gasos extinguidores d'incendis, com ara el freó). Un compost de fluor s'empra en l'electròlisi de l'alumini per aconseguir així la seva purificació.

-Els revestiments antireflectants contenen un compost de el fluor. Aquest és utilitzat en la fabricació de pantalles de plasma, pantalles planes i sistemes microelectromecànics. El fluor està igualment present en l'argila usada en algunes ceràmiques.

astato

Es pensa que l'àstat podria coadjuvar a l'iode en la regulació de l'funcionament de la glàndula tiroide. Així mateix, el seu isòtop radioactiu (²¹⁰ At) s'ha usat en estudis de càncer en ratolins.

referències

1. Enciclopèdia de Salut i Seguretat en el Treball. Halògens i els seus compostos.. Pres de:
2. empleo.gob.es
3. Chemistry LibreTexts. Group 17: General Properties of halogens. Pres de: chem.libretexts.org
4. Wikipedia. (2018). Halogen. Pres de: en.wikipedia.org
5. Jim Clark. (Maig de 2015). Atomic and Physical Properties of the Group juliol Elements (The halogens). Pres de: chemguide.co.uk
6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML i Stanley, GG Chemistry (2003), 8th ed. Cengage Learning.
7. Elements. Halògens. Pres de: elementos.org.es
8. Brown, Llorer. (24 d'abril del 2017). Halogen Characteristics. Sciencing. Recuperat de: sciencing.com