Els halògens són un grup d'elements químics que comprenen el grup 17 de la taula periòdica, incloent-hi el fluor, el clor, el brom, el iode i l'àstat. Posseeixen propietats úniques, com ara una alta reactivitat, punts de fusió i ebullició baixos, i són coneguts per la seva capacitat de formar compostos estables amb altres elements. Les seves estructures moleculars es caracteritzen per tenir set electrons de valència, cosa que els fa altament electronegatius. Els halògens s'utilitzen àmpliament en diverses aplicacions, com ara la producció de productes químics, medicaments, agents de neteja, desinfectants i la indústria dels semiconductors. En aquest article, explorarem més sobre les propietats, les estructures i els usos dels halògens.
Característiques químiques dels halògens: principals propietats destacades.
Els halògens són un grup d'elements químics que inclouen el fluor, el clor, el brom, el iode i l'àstat. Tenen característiques químiques úniques que els distingeixen d'altres elements de la taula periòdica.
Una de les principals propietats dels halògens és la seva alta reactivitat. Tendeixen a formar compostos fàcilment, principalment mitjançant la formació d'enllaços covalents. Aquesta reactivitat es deu a la seva alta electronegativitat, que els fa capaços d'atreure electrons d'altres àtoms.
Una altra característica sorprenent dels halògens és el seu color. El fluor i el clor són gasos de color groc verdós, el brom és un líquid vermell fosc, el iode és un sòlid violeta i l'àstat és un sòlid negre. Aquesta peculiar coloració és una manera d'identificar els halògens.
A més, els halògens són coneguts per la seva toxicitat. El fluor, per exemple, és altament verinós en la seva forma pura i pot causar danys greus si s'ingereix. El clor, en canvi, s'utilitza com a desinfectant en piscines i sistemes de tractament d'aigua a causa de les seves propietats antimicrobianes.
En resum, els halògens són elements químics amb propietats úniques, com ara una alta reactivitat, una coloració característica i toxicitat. Tenen un paper important en diversos processos químics i tenen una varietat d'usos en diferents indústries.
Principals agents químics halogenats utilitzats en processos industrials i tractament d'aigües.
Els halògens són elements químics del grup 17 de la taula periòdica, coneguts per les seves propietats reactives i la seva versatilitat en diversos processos industrials i de tractament d'aigües. Els principals agents químics halogenats utilitzats són el clor, el fluor, el brom i el iode.
O clor El clor és un dels halògens més utilitzats a la indústria, utilitzat en la fabricació de productes químics, la purificació d'aigua i el blanqueig de paper i tèxtils. A més, el clor és essencial en el procés de desinfecció de l'aigua, eliminant els microorganismes i garantint la seguretat per al consum humà.
O fluor També juga un paper important en els processos industrials, sent utilitzat en la producció de compostos químics, en la fabricació de vidre i en odontologia, mitjançant la fluoració de l'aigua i l'ús de pastes de dents amb fluor per prevenir les càries.
O brom S'utilitza principalment en la producció de productes químics com ara retardants de flama, pesticides i medicaments. El brom també s'utilitza en el tractament de l'aigua de piscines i spas, actuant com a desinfectant i oxidant eficaç.
O iode S'utilitza en la indústria farmacèutica, la fabricació de colorants i la producció química. A més, el iode s'utilitza en el tractament de l'aigua per eliminar bacteris, virus i paràsits, garantint la qualitat de l'aigua per al consum humà.
En resum, els agents químics halogenats tenen un paper fonamental en els processos industrials i de tractament d'aigües, contribuint a la salut i la seguretat de la població i al desenvolupament de diverses activitats productives.
Identificació d'halògens: tècniques senzilles per reconèixer elements químics de la família dels halògens.
Els halògens són un grup d'elements químics que comprèn el fluor, el clor, el brom, el iode i l'àstat. Posseeixen propietats úniques, com ara una alta reactivitat i afinitat electrònica. Per identificar els halògens, es poden utilitzar unes quantes tècniques senzilles.
Una de les maneres més comunes d'identificar els halògens és mitjançant la prova de la flama. Quan s'escalfa un compost que conté un halogen, la flama emetrà un color característic, que varia segons l'element present. Per exemple, el fluor produeix una flama groc pàl·lid, mentre que el clor emet un color verd fosc.
Una altra tècnica per identificar halògens és la prova de l'aigua amb brom. Quan s'afegeix aigua amb brom a una substància desconeguda, es produirà un canvi de color específic si hi ha halògens presents. El brom, per exemple, forma una solució taronja quan entra en contacte amb l'aigua.
A més, els halògens també es poden identificar mitjançant proves químiques específiques, com ara reaccions de precipitació. Per exemple, afegir nitrat de plata a una solució que conté un halogen formarà un precipitat característic de cada element de la família dels halògens.
En resum, les tècniques senzilles per identificar halògens inclouen la prova de flama, la prova d'aigua amb brom i proves químiques específiques. Aquestes estratègies són útils per reconèixer els elements químics de la família dels halògens i es poden aplicar en laboratoris i estudis de química.
Per què els halògens són altament reactius i oxidants a la taula periòdica?
Els halògens són un grup d'elements químics altament reactius i oxidants de la taula periòdica. Això es deu a la seva configuració electrònica, concretament a la presència d'un electró menys a la seva capa de valència. Els halògens inclouen fluor, clor, brom, iode i àstat, i tots presenten aquesta característica distintiva.
Amb només un electró que falta a la seva capa de valència, els halògens busquen constantment electrons per aconseguir estabilitat. Això els fa altament reactius, ja que estan preparats per reaccionar amb altres elements per guanyar o compartir electrons. Aquesta tendència a guanyar electrons els converteix en excel·lents oxidants, capaços d'arrencar electrons d'altres elements en reaccions químiques.
A més, els halògens posseeixen una alta electronegativitat, és a dir, tenen una forta atracció pels electrons. Això fa que siguin encara més propensos a formar enllaços iònics o covalents amb altres elements, donant lloc a compostos químics estables. Aquesta capacitat de formar una varietat de compostos els fa extremadament versàtils pel que fa a les seves aplicacions en la indústria i la investigació científica.
En resum, els halògens són altament reactius i oxidants a causa de la seva configuració electrònica, electronegativitat i tendència a guanyar electrons per aconseguir estabilitat. Aquestes característiques úniques els converteixen en elements essencials en la química moderna i en una varietat d'aplicacions industrials i científiques.
Halògens: propietats, estructures i usos
Os halògens Els halògens són elements no metàl·lics que pertanyen al grup VIIA o 17 de la taula periòdica. Tenen una alta electronegativitat i una alta afinitat electrònica, cosa que afecta significativament la naturalesa iònica dels seus enllaços amb els metalls. La paraula "halògens" és d'origen grec i significa "formador de sals".
Però, què són aquests halògens? Fluor (F), clor (Cl), brom (Br), iode (I) i l'element efímer i radioactiu acetat (At). Són tan reactius que reaccionen entre si per formar molècules diatòmiques: F 2 ,Cl 2 , Germà 2 , Em 2 i a 2 Aquestes molècules es caracteritzen per tenir propietats estructurals similars (molècules lineals), tot i que amb estats físics diferents.
A la imatge superior es mostren tres halògens. D'esquerra a dreta: clor, brom i iode. Ni el fluor ni l'àstat es poden emmagatzemar en recipients de vidre, ja que aquest últim no pot suportar les seves propietats corrosives. Observeu com canvien les propietats organolèptiques dels halògens a mesura que baixeu pel grup fins a l'element iode.
El fluor és un gas groguenc; el clor també és un gas groc-verdós; el brom és un líquid vermellós fosc; el iode és un sòlid negre amb ulls violetes; i l'astàtic és 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 àtoms en els seus estats d'oxidació més positius, transformant-los en potents agents oxidants.
De la mateixa manera, confereixen propietats específiques a les molècules quan s'uneixen o substitueixen alguns dels seus àtoms. Aquests tipus de compostos s'anomenen halurs. De fet, els halurs són la principal font natural d'halògens, i molts d'ells es dissolen al mar o formen part de minerals; com ara la fluorita (CaF 2 ).
Els halògens i els halurs tenen una àmplia varietat d'usos; des d'industrials o tecnològics, fins a simplement millorar el sabor de certs aliments, com també ho fa la sal de roca (clorur de sodi).
Propietats físiques i químicas
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 Astatina (At) 210 g/mol,
estat físic
Gas gasós; gas Cl; Br líquid; Eu sòlid i Eu sòlid.
Cor
F, groc-marró pàl·lid; Cl, verd pàl·lid; Br, vermell-marró; I, violeta; i At, negre metàl·lic * * (suposat)
Punts de fusió
F -219,6º C; Cl -101,5º C; Br -7,3º C; I 113,7º C i 302º C.
Punts d'ebullició
F -118,12 °C; Cl -34,04 °C; Br 58,8 °C; I 184,3 °C i? A 337 °C.
Densitat a 25 °C
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
0,091 mmol Cl/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 set electrons de valència, d'aquí el seu gran desig de guanyar un electró. A més, els halògens tenen una alta electronegativitat a causa dels seus petits radis atòmics i la forta atracció que el nucli exerceix sobre els electrons de valència.
Reactivitat
Els halògens són altament reactius, cosa que explicaria 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 alta reactivitat, els àtoms d'halogen no són de naturalesa lliure; sinó que formen agregats o molècules diatòmiques unides per enllaços covalents.
Estructures moleculars
Els halògens no existeixen a la natura com a àtoms elementals, sinó com a molècules diatòmiques. Tanmateix, tots tenen en comú una estructura molecular lineal, les úniques diferències són la longitud dels seus enllaços i les interaccions intermoleculars.
Les molècules lineals XX (X 2 ) es caracteritzen per ser inestables, perquè ambdós àtoms atrauen fortament el parell d'electrons cap a ells. Perquè els seus electrons externs pateixen una càrrega nuclear efectiva molt alta, Zef. Com més alta sigui la Zef, més curta serà la distància d'enllaç XX.
A mesura que es baixa pel grup, Zef es debilita i l'estabilitat d'aquestes molècules augmenta. Per tant, l'ordre decreixent de reactivitat és: F 2 > Cl 2 > Br 2 > Jo 2 Tanmateix, és incongruent comparar l'àstatina amb el fluorur, ja que no es coneixen prou isòtops estables a causa de la seva radioactivitat.
Interaccions intermoleculars
D'altra banda, les seves molècules no tenen moment dipolar, ja que són no polars. Aquest fet explica les seves febles interaccions intermoleculars, l'única força latent de les quals és la dispersió de Londres, que és proporcional a la massa atòmica i l'àrea molecular.
D'aquesta manera, la petita molècula de F 2 no té prou massa ni electrons per formar un sòlid. A diferència d'I 2 , la molècula de iode, que roman com un sòlid que emet vapors porpres.
El brom representa un exemple intermedi entre els dos extrems: les molècules de Br 2 interaccionen prou com per estar en estat líquid.
Astàtic probablement, a causa del seu caràcter metàl·lic creixent, no apareix com a At 2, sinó com a àtoms que formen enllaços metàl·lics.
Pel que fa als colors (groc-verdós-groc-vermell-morat-negre), l'explicació més adequada es basa en la teoria dels orbitals moleculars (MOT). La distància energètica entre l'últim orbital molecular complet i el següent d'energia més alta (de l'enllaç) es supera mitjançant l'absorció d'un fotó amb longituds d'ona cada cop més llargues.
Halurs
Els halògens reaccionen per 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, quan es dissolen en aigua, produeixen solucions àcides, tan àcides que l'HF pot degradar qualsevol recipient de vidre. A més, es consideren materials de partida per a la síntesi d'àcids extremadament forts.
També hi ha els anomenats halurs metàl·lics, que tenen fórmules químiques que depenen de la valència del metall. Per exemple, els halurs de metalls alcalins tenen la fórmula MX, i aquests inclouen: NaCl, clorur de sodi; KBr, bromur de potassi; CsF, fluorur de cesi; i LiI, iodur de liti.
Els halurs de metalls alcalinoterris, metalls de transició o metalls del bloc p tenen la fórmula MX n , sent la càrrega positiva del metall. Així, alguns exemples són: FeCl 3 , triclorur fèrric; MgBr 2 , bromur de magnesi; AlF 3 , trifluorur d'alumini; i Cul 2 , iodur cúpric.
Tanmateix, els halògens també poden formar enllaços amb àtoms de carboni, interferint així en el complex món de la química orgànica i la bioquímica. Aquests compostos s'anomenen halurs orgànics i tenen la fórmula química general RX, on X és qualsevol halogen.
Usos
Clor
A la indústria
-El brom i el clor s'utilitzen a la indústria tèxtil per blanquejar i tractar la llana, evitant que s'encongeixi quan està humida.
S'utilitza com a desinfectant de residus i per purificar aigua potable i piscines. Els compostos derivats del clor també s'utilitzen en bugaderies i en la indústria paperera.
-S'utilitza en la fabricació de bateries especials i hidrocarburs clorats. També s'utilitza en el processament de carn, verdures, peix i fruites. El clor també actua com a agent bactericida.
S'utilitza per netejar i abrillantar cuir i blanquejar cel·lulosa. Anteriorment, el triclorur de nitrogen s'utilitzava com a lleixiu i condicionador de farina.
-Gas de posfè (COCl 2 ) s'utilitza en nombrosos processos de síntesi industrial, així com en la fabricació de gasos militars. El fosfè és altament tòxic i va ser responsable de nombroses morts durant 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 condimentar aliments i conservar carn i aus. També s'utilitza en fluids de rehidratació orals i intravenosos.
En medicina
-Els àtoms d'halogen que s'uneixen als fàrmacs els fan més lipofílics. Això permet que els fàrmacs travessin més fàcilment les membranes cel·lulars, dissolent-se en els lípids que les formen.
El clor es difon a les neurones del sistema nerviós central a través de canals iònics units als receptors de neurotransmissors GABA, produint un efecte sedant. Aquest és el mecanisme d'acció de diversos ansiolítics.
L'HCl és present a l'estómac, on actua creant un ambient reductor que afavoreix el processament dels aliments. A més, l'HCl activa la pepsina, un enzim que inicia la hidròlisi de proteïnes, una etapa prèvia a l'absorció intestinal del material proteic.
Un altre
L'àcid clorhídric (HCl) s'utilitza en la neteja de lavabos, en laboratoris d'ensenyament i recerca i en moltes indústries.
El PVC (clorur de polivinil) és un polímer de clorur de vinil que s'utilitza en roba, terres, cables elèctrics, canonades flexibles, tubs, estructures inflables i teules. El clor també s'utilitza com a intermediari en la producció d'altres materials plàstics.
– El clor s'utilitza en l'extracció del brom.
El clorur de metil té una funció anestèsica. També s'utilitza en la preparació de certs polímers de silicona i en l'extracció de greixos, olis i resines.
– Cloroform (CHCl3 3 ) és un dissolvent utilitzat en molts laboratoris, especialment en laboratoris de química orgànica i bioquímica, des de la docència fins a la recerca.
-I finalment, pel que fa al clor, el tricloroetilè s'utilitza per desengreixar les peces metàl·liques.
Brom
El brom s'utilitza en la mineria d'or i en la perforació de petroli i gas. També s'utilitza com a retardant de combustió en les indústries del plàstic i el gas. El brom aïlla el foc de l'oxigen, fent que s'extingeixi.
És un intermediari en la fabricació de fluids hidràulics, agents refrigerants i deshumidificants i preparats per a l'estilisme del cabell. El bromur de potassi s'utilitza en la fabricació de plaques fotogràfiques i paper.
El bromur de potassi també s'utilitza com a anticonvulsivant, però a causa del potencial que la sal pot causar disfunció neurològica, el seu ús s'ha reduït. Un altre ús comú és com a pastilla per a mesures de mostres d'espectroscòpia d'infrarojos en estat sòlid.
Els compostos de brom són presents en medicaments utilitzats per tractar la pneumònia. Els compostos de brom també són presents en medicaments utilitzats en assajos per al tractament de la malaltia d'Alzheimer.
El brom s'utilitza per reduir la contaminació per mercuri a les centrals elèctriques de carbó. També s'utilitza a la indústria tèxtil per crear tints de diferents colors.
El metilbrom s'ha utilitzat com a pesticida per a la fumigació de sòls i habitatges, però el seu efecte nociu sobre l'ozó n'ha limitat l'ús.
-Les làmpades halògenes són incandescents i l'addició de petites quantitats de brom i iode permet reduir la mida de les làmpades.
Iode
-El iode participa en el funcionament de la glàndula tiroide, una hormona que regula el metabolisme del cos. La glàndula tiroide segrega les hormones T3 i T4, que exerceixen la seva acció sobre els òrgans diana. Per exemple, l'acció hormonal sobre el múscul cardíac provoca un augment de la pressió arterial i la freqüència cardíaca.
-A més, el iode s'utilitza per identificar la presència de midó. El iodur de plata és un reactiu utilitzat en el revelat fotogràfic.
fluor
Alguns compostos de fluorur s'afegeixen a les pastes de dents per prevenir les càries. Els derivats del fluorur són presents en diversos anestèsics. La indústria farmacèutica incorpora fluorur als medicaments per estudiar possibles millores en els seus efectes sobre el cos.
L'àcid fluorhídric s'utilitza per gravar el vidre. També s'utilitza en la producció d'halons (gasos extintors, com el freó). Un compost de fluor s'utilitza en l'electròlisi de l'alumini per aconseguir la seva purificació.
Els recobriments antireflectants contenen un compost de fluor. Aquest s'utilitza en la fabricació de pantalles de plasma, pantalles planes i sistemes microelectromecànics. El fluor també és present a l'argila utilitzada en algunes ceràmiques.
astatí
Es creu que l'astado podria contribuir al iode en la regulació del funcionament de la glàndula tiroide. A més, el seu isòtop radioactiu ( 210 At) s'ha utilitzat en estudis de càncer en ratolins.
Referències
- Enciclopèdia de salut i seguretat laboral. Halògens i els seus compostos. [PDF]. Extret de:
- Empleo.gob.es
- Química LibreTexts. Grup 17: Propietats generals dels halògens. Obtingut de: chem.libretexts.org
- Viquipèdia (2018). Halògens Recuperat de: en.wikipedia.org
- Jim Clark (maig de 2015). Propietats atòmiques i físiques dels elements del grup 7 (els halògens). Obtingut de: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML i Stanley, GG Chemistry (2003), 8a ed. Cengage Learning
- Elements halògens. Extret de: elements.org.es
- Llorer marró. (24 d'abril de 2017). Característiques dels halògens. Scienceing. Recuperat de: scienceing.com