Halogênios: propriedades, estruturas e usos

Os halogéneos não são elementos metálicos pertencentes ao Grupo VIIA ou 17 da tabela periódica. Eles têm alta eletronegatividade e alta afinidade eletrônica, o que afeta muito a natureza iônica de suas ligações com os metais. A palavra ‘halogênios’ é de origem grega e significa “formadores de sal”.

Mas o que são esses halogênios? Flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), iodo (I) e o elemento radioativo e efêmero acetato (At). Eles são tão reativos que reagem entre si para formar moléculas diatômicas: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 e At 2 . Essas moléculas são caracterizadas por possuir propriedades estruturais semelhantes (moléculas lineares), embora com diferentes estados físicos.

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Fonte: Por W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Na imagem acima, três halogênios são mostrados. Da esquerda para a direita: cloro, bromo e iodo. Nem o flúor nem a astatina podem ser armazenados dentro de recipientes de vidro, uma vez que estes últimos não resistem à sua corrosividade. Observe como as propriedades organolépticas dos halogênios mudam conforme você desce o grupo para o elemento iodo.

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O flúor é um gás de tons amarelados; cloro também, mas amarelo-esverdeado; o bromo é um líquido avermelhado escuro; iodo, um sólido preto com olhos violeta; e o astático, um sólido metálico escuro e brilhante.

Os halogênios são capazes de reagir com quase todos os elementos da tabela periódica, mesmo com alguns gases nobres (como xenônio e criptônio). Quando o fazem, eles podem oxidar átomos nos seus estados de oxidação mais positivos, transformando-os em poderosos agentes oxidantes.

Da mesma forma, eles conferem propriedades específicas às moléculas quando ligam ou substituem alguns de seus átomos. Esses tipos de compostos são chamados halogenetos. De fato, os halogenetos são a principal fonte natural de halogênios, e muitos deles são dissolvidos no mar ou fazem parte de um mineral; é o caso do fluorito (CaF 2 ).

Halogênios e halogenetos têm uma ampla variedade de usos; do industrial ou tecnológico, para simplesmente destacar o sabor de certos alimentos, assim como o sal de gema (cloreto de sódio).

Propriedades físicas e químicas

Pesos atômicos

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

Estado físico

Gás gasoso; Gás Cl; Br líquido; Eu sólido e sólido.

Cor

F, marrom-amarelo pálido; Cl, verde pálido; Br, marrom-avermelhado; I, violeta e At, preto metálico * * (assumido)

Pontos de fusão

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

Pontos de ebulição

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

Densidade a 25º 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 e At- 6,2-6,5 g / cm 3

Solubilidade em água

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

Energia de ionização

F-1.681 kJ / mol; Cl-1.251 kJ / mol; Br-1.140 kJ / mol; I-1.008 kJ / mol e At-890 kJ / mol.

Eletronegatividade

F-4.0; Cl-3,0; Br-2,8; I-2.5 e At-2.2.

Os halogênios têm 7 elétrons em sua concha de valência, daí a grande ânsia de obter um elétron. Além disso, os halogênios têm uma alta eletronegatividade devido aos seus pequenos raios atômicos e à grande atração que o núcleo exerce sobre os elétrons de valência.

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Reatividade

Os halogênios são altamente reativos, o que explicaria sua toxicidade. Além disso, são agentes oxidantes.

A ordem decrescente de reatividade é: F> Cl> Br> I> At.

Estado na natureza

Devido à sua grande reatividade, os átomos de halogênio não são de natureza livre; mas eles estão formando agregados ou como moléculas diatômicas ligadas por ligações covalentes.

Estruturas moleculares

Halogênios não existem na natureza como átomos elementares, mas como moléculas diatômicas. No entanto, todos eles têm em comum que possuem uma estrutura molecular linear, e a única diferença está no comprimento de suas ligações e nas interações intermoleculares.

As moléculas lineares XX (X 2 ) são caracterizadas por serem instáveis, porque ambos os átomos atraem fortemente o par de elétrons para eles. Porque Porque seus elétrons externos sofrem uma carga nuclear efetiva muito alta, Zef. Quanto maior o Zef, menor a distância do link XX.

À medida que desce pelo grupo, Zef se torna mais fraco e a estabilidade dessas moléculas aumenta. Assim, a ordem decrescente de reatividade é: F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2 . No entanto, é incongruente comparar a astatina com o fluoreto, uma vez que não se conhece isótopos estáveis ​​o suficiente devido à sua radioatividade.

Interações intermoleculares

Por outro lado, suas moléculas carecem de momento dipolar, sendo apolar. Esse fato é responsável por suas fracas interações intermoleculares, cuja única força latente é a dispersão ou London, que é proporcional à massa atômica e à área molecular.

Dessa maneira, a molécula pequena de F 2 não possui massa ou elétrons suficientes para formar um sólido. Ao contrário de I 2 , a molécula de iodo, que continua sendo um sólido que emite vapores roxos.

O bromo representa um exemplo intermediário entre os dois extremos: as moléculas de Br 2 interagem o suficiente para se apresentar em um estado líquido.

O astático provavelmente, devido ao seu caráter metálico crescente, não aparece como At 2, mas como átomos formando ligações metálicas.

Em relação às cores (amarelo-esverdeado-amarelo-vermelho-roxo-preto), a explicação mais apropriada é baseada na teoria orbital molecular (TOM). A distância energética entre o último orbital molecular completo e o próximo com a energia mais alta (do link) é excedida pela absorção de um fóton com comprimentos de onda cada vez maiores.

Halides

Os halogênios reagem para formar halogenetos, inorgânicos ou orgânicos. Os mais conhecidos são os halogenetos de hidrogênio: fluoreto de hidrogênio (HF), cloreto de hidrogênio (HCl), brometo de hidrogênio (HBr) e iodeto de hidrogênio (HI).

Todos eles dissolvidos em água geram soluções ácidas ; tão ácido que o HF pode degradar qualquer recipiente de vidro. Além disso, são considerados materiais de partida para a síntese de ácidos extremamente fortes.

Existem também os chamados halogenetos metálicos, que possuem fórmulas químicas que dependem da valência do metal. Por exemplo, os halogenetos de metais alcalinos têm a fórmula MX e entre eles estão: NaCl, cloreto de sódio; KBr, brometo de potássio; CsF, fluoreto de césio; e LiI, iodeto de lítio.

Os halogenetos dos metais alcalino-terrosos, metais de transição ou metais do bloco p têm a fórmula MX n , sendo a carga positiva do metal. Deste modo, alguns exemplos são: FeCl 3 , tricloreto férrico; MgBr 2 , brometo de magnésio; AlF 3 , trifluoreto de alumínio; e Cul 2 , iodeto cúprico.

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No entanto, os halogênios também podem formar ligações com átomos de carbono; portanto, eles podem interferir no complexo mundo da química orgânica e no da bioquímica. Esses compostos são chamados halogenetos orgânicos e possuem a fórmula química geral RX, sendo X qualquer um dos halogênios.

Usos

Cloro

Na indústria

-Bromo e cloro são usados ​​na indústria têxtil para branquear e tratar a lã, evitando o encolhimento quando molhado.

-É utilizado como desinfetante de detritos e para a purificação de água potável e piscinas. Além disso, compostos derivados de cloro são usados ​​em lavanderias e na indústria de papel.

-Encontrar uso na fabricação de baterias especiais e hidrocarbonetos clorados. Também é usado no processamento de carnes, vegetais, peixes e frutas. Além disso, o cloro funciona como um agente bactericida.

-É utilizado para limpar e desanuviar o couro e branquear a celulose. Anteriormente, o tricloreto de nitrogênio era usado como alvejante e condicionador da farinha.

-O gás de posfeno (COCl 2 ) é usado em inúmeros processos de síntese industrial, bem como na fabricação de gases militares. O fosfeno é muito tóxico e é responsável por inúmeras mortes na Primeira Guerra Mundial, onde o gás foi usado.

-Este gás também é encontrado em inseticidas e fumigantes.

-NaCl é um sal muito abundante que é usado para temperar alimentos e preservar carne de gado e aves. Além disso, é usado em fluidos de reidratação corporal, por via oral e intravenosa.

Em medicina

-Os átomos de halogênio que se ligam às drogas os tornam mais lipofílicos. Isso permite que os medicamentos atravessem mais facilmente as membranas celulares, dissolvendo-se nos lipídios que a formam.

-O cloro se difunde nos neurônios do sistema nervoso central através de canais iônicos ligados aos receptores de neurotransmissores GABA , produzindo um efeito sedativo. Este é o mecanismo de ação de vários ansiolíticos.

-HCl está presente no estômago, onde intervém criando um ambiente redutor que favorece o processamento dos alimentos. Além disso, o HCl ativa a pepsina, uma enzima que inicia a hidrólise de proteínas, um estágio anterior à absorção intestinal do material proteico.

Outros

-O ácido clorídrico (HCl) é usado na limpeza de banheiros, em laboratórios de ensino e pesquisa e em muitas indústrias.

-PVC (cloreto de polivinil) é um polímero de cloreto de vinila usado em roupas, pisos, cabos elétricos, canos flexíveis, canos, estruturas infláveis ​​e telhas. Além disso, o cloro é usado como intermediário na produção de outros materiais plásticos.

– O cloro é usado na extração de bromo.

-Cloreto de metila cumpre uma função anestésica. Também é usado na preparação de certos polímeros de silicone e na extração de gorduras, óleos e resinas.

– O clorofórmio (CHCl 3 ) é um solvente usado em muitos laboratórios, especialmente em laboratórios de química orgânica e bioquímica, do ensino à pesquisa.

-E finalmente, com relação ao cloro, o tricloroetileno é usado para desengordurar as peças metálicas.

Bromo

-Bromo é usado no processo de mineração de ouro e na perfuração de poços de petróleo e gás. É usado como retardador de combustão nas indústrias de plásticos e gás. O bromo isola o fogo do oxigênio, fazendo com que ele apague.

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-É intermediário na fabricação de fluidos hidráulicos, agentes de resfriamento e desumidificadores e preparações para modelar cabelos. O brometo de potássio é utilizado na fabricação de chapas e papéis fotográficos.

-O brometo de potássio também é usado como anticonvulsivante, mas devido à possibilidade de o sal causar disfunções neurológicas, seu uso foi reduzido. Além disso, outro de seus usos comuns é como um tablet para medições de amostras de espectroscopia de infravermelho sólido.

Os compostos de bromo estão presentes nos medicamentos utilizados no tratamento da pneumonia. Além disso, os compostos de bromo são incorporados aos medicamentos utilizados nos ensaios realizados no tratamento da doença de Alzheimer .

-Bromo é usado para reduzir a contaminação com mercúrio em usinas de energia que usam carvão como combustível. Também é usado na indústria têxtil para criar corantes de cores diferentes.

-O metilbromo foi usado como pesticida para a fumigação do solo e da habitação, mas seu efeito nocivo no ozônio limitou seu uso.

-As lâmpadas halógenas são incandescentes e a adição de pequenas quantidades de bromo e iodo permite uma redução no tamanho das lâmpadas.

Iodo

-O iodo está envolvido no funcionamento da glândula tireóide, um hormônio regulador do metabolismo corporal. A glândula tireóide secreta os hormônios T3 e T4, que exercem sua ação nos órgãos-alvo. Por exemplo, a ação hormonal no músculo cardíaco causa um aumento na pressão sanguínea e na frequência cardíaca.

-Além disso, o iodo é usado para identificar a presença de amido. O iodeto de prata é um reagente usado na revelação de fotografias.

Flúor

-Alguns compostos de flúor são adicionados aos cremes dentais para evitar o aparecimento de cáries. Derivados de fluoreto estão presentes em vários anestésicos. Na indústria farmacêutica, eles incorporam flúor nos medicamentos para estudar possíveis melhorias em seus efeitos no organismo.

-O ácido hidrofluórico é usado para gravar o vidro. Também na produção de halons (gases extintores, como o freon). Um composto de flúor é usado na eletrólise do alumínio para alcançar sua purificação.

-Os revestimentos anti-reflexos contêm um composto de flúor. Isso é usado na fabricação de telas de plasma, telas planas e sistemas microeletromecânicos. O flúor também está presente na argila usada em algumas cerâmicas.

Astato

Pensa-se que o astado poderia contribuir para o iodo na regulação do funcionamento da glândula tireóide. Além disso, seu isótopo radioativo ( 210 At) tem sido utilizado em estudos de câncer em camundongos.

Referências

  1. Enciclopédia de Saúde e Segurança no Trabalho. Halogênios e seus compostos. [PDF]. Tirado de:
  2. Employment.gob.es
  3. Química LibreTexts. Grupo 17: Propriedades Gerais dos Halogênios. Retirado de: chem.libretexts.org
  4. Wikipedia (2018). Halogênio Retirado de: en.wikipedia.org
  5. Jim Clark (Maio de 2015). Propriedades atômicas e físicas dos elementos do grupo 7 (os halogênios). Retirado de: chemguide.co.uk
  6. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML e Stanley, GG Chemistry (2003), 8ª ed. Cengage Learning
  7. Elementos Halogênios Retirado de: elements.org.es
  8. Brown Laurel. (24 de abril de 2017). Características do halogênio. Sciencing Recuperado de: sciencing.com

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