- Proprietà fisiche e chimiche
- Pesi atomici
- Stato fisico
- Colore
- Punti di fusione
- Punti di ebollizione
- Densità a 25º C
- Solubilità dell'acqua
- Energia ionizzata
- elettronegatività
- Reattività
- Stato in natura
- Strutture molecolari
- Interazioni intermolecolari
- alogenuri
- applicazioni
- Cloro
- Nell'industria
- In medicina
- Altri
- Bromo
- Iodio
- Fluoro
- Astatus
- Riferimenti
Gli alogeni non sono elementi metallici appartenenti al Gruppo VIIA o 17 della tavola periodica. Hanno elettronegatività e elevate 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 sono questi alogeni? Fluoro (F), cloro (Cl), bromo (Br), iodio (I) e l'elemento radioattivo ed effimero astato (At). Sono così reattivi che reagiscono tra loro per formare molecole biatomiche: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 e At 2 . Queste molecole sono caratterizzate dall'avere proprietà strutturali simili (molecole lineari), sebbene con stati fisici differenti.
Fonte: di W. Oelen, tramite Wikimedia Commons
Tre alogeni sono mostrati nell'immagine sopra. Da sinistra a destra: cloro, bromo e iodio. Né il fluoro né l'astato possono essere conservati in contenitori di vetro, poiché questi ultimi non resistono alla sua corrosività. Notare come le proprietà organolettiche degli alogeni cambiano quando ci si sposta nel loro gruppo verso l'elemento iodio.
Il fluoro è un gas con sfumature giallastre; anche il cloro, ma giallo verdastro; 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 ai 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. Gli alogenuri, infatti, sono la principale fonte naturale di alogeni e molti di loro si dissolvono in 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 quello industriale o tecnologico, al semplice evidenziare il sapore di alcuni cibi come il salgemma (cloruro di sodio).
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
Fase gassosa; Cl gas; Liquid br; Io solido e solido.
Colore
F, giallo-marrone chiaro; Cl, verde chiaro; Br, bruno-rossastro; I, viola e At, nero metallizzato * * (ipotizzato)
Punti di fusione
F -219,6 ° C; Cl -101,5 ° C; Br -7,3 ° C; I 113,7 ° C e a 302 ° C.
Punti di ebollizione
F -118,12 ° C; Cl -34,04 ° C; Br 58.8 ° C; I 184,3 ° C e? A 337 ° C.
Densità 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
Solubilità dell'acqua
Cl- 0,091 mmol / cm 3 ; Br- 0,21 mmol / cm 3 e I- 0,0013 mmol / cm 3 .
Energia ionizzata
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.
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, da qui il loro grande desiderio di ottenere un elettrone. Inoltre, gli alogeni hanno un'elevata elettronegatività a causa dei loro piccoli raggi atomici e della grande attrazione che il nucleo esercita sugli elettroni di valenza.
Reattività
Gli alogeni sono altamente reattivi, il che spiegherebbe la loro tossicità. Inoltre, sono agenti ossidanti.
L'ordine decrescente di reattività è: F> Cl> Br> I> At.
Stato in natura
A causa della loro grande reattività, gli atomi di alogeno non sono di natura libera; piuttosto, si trovano a formare aggregati o come molecole biatomiche legate da legami covalenti.
Strutture molecolari
Gli alogeni non esistono in natura come atomi elementari, 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 XX (X 2 ) sono caratterizzate dall'essere instabili, perché entrambi gli atomi attraggono fortemente la coppia di elettroni verso di loro. Perché? Perché i suoi elettroni esterni subiscono una carica nucleare efficace molto elevata, Zef. Maggiore è lo Zef, minore è la distanza del collegamento XX.
Man mano che ci si sposta nel gruppo, Zef si indebolisce e la stabilità di queste molecole aumenta. Pertanto, l'ordine decrescente di reattività è: F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2 . Tuttavia, è incongruo confrontare l'astato con il fluoro, poiché gli isotopi sufficientemente stabili sono sconosciuti a causa della sua radioattività.
Interazioni intermolecolari
D'altra parte, le sue molecole mancano di un momento di dipolo, essendo apolari. Questo fatto è responsabile delle loro deboli interazioni intermolecolari, la cui unica forza latente è lo scattering o forza di Londra, che è proporzionale alla massa atomica e all'area molecolare.
In questo modo, la piccola molecola di F 2 non ha massa o elettroni sufficienti per formare un solido. A differenza di I 2 , la molecola di iodio, che rimane comunque un solido che emana vapori viola.
Il bromo rappresenta un esempio intermedio tra i due estremi: le molecole Br 2 interagiscono abbastanza da apparire allo stato liquido.
L'astato probabilmente, a causa del suo carattere metallico crescente, non appare come At 2 ma come atomi che formano legami metallici.
Per quanto riguarda i suoi colori (giallo-verdastro-giallo-rosso-viola-nero), la spiegazione più appropriata si basa sulla teoria degli orbitali molecolari (TOM). La distanza energetica tra l'ultimo orbitale molecolare completo e il successivo con la maggiore energia (anti-legame) viene superata assorbendo un fotone con lunghezze d'onda crescenti.
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 acido iodidrico (HI).
Tutti disciolti in acqua generano soluzioni acide; così acido che l'HF può degradare qualsiasi contenitore di vetro. Inoltre, sono considerati materiali di partenza per la sintesi di acidi estremamente forti.
Esistono 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 loro ci sono: NaCl, cloruro di sodio; 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 la formula MX n , dove n è la carica positiva del metallo. Quindi, alcuni esempi di loro sono: FeCl 3 , tricloruro ferrico; MgBr 2 , bromuro di magnesio; AlF 3 , trifluoruro di alluminio; e CuI 2 , ioduro rameico.
Tuttavia, gli alogeni possono anche formare legami con atomi di carbonio; pertanto, possono intromettersi 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
-Bromina e cloro sono utilizzati nell'industria tessile per candeggiare e trattare la lana, evitandone il ritiro quando è bagnata.
-Viene utilizzato come disinfettante dei ditriti e per la depurazione dell'acqua potabile e delle piscine. Inoltre, i composti derivati dal cloro vengono utilizzati nelle lavanderie e nell'industria della carta.
-Trova impiego nella produzione di batterie speciali e idrocarburi clorurati. Viene utilizzato anche nella lavorazione di carne, verdura, pesce e frutta. Inoltre, il cloro funziona come un agente battericida.
-Si usa per pulire e detanificare la pelle e per sbiancare la cellulosa. Il tricloruro di azoto era precedentemente usato come candeggina e balsamo per farina.
-Il gas fosfene (COCl 2 ) viene 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 in insetticidi e fumiganti.
-NaCl è un sale molto abbondante che viene utilizzato per condire i cibi e nella conservazione di bestiame e pollame. Inoltre, è utilizzato nei fluidi per la reidratazione del corpo, sia per via orale che per via endovenosa.
In medicina
-Gli atomi di alogeni che si legano ai farmaci li rendono più lipofili. Ciò consente ai farmaci di attraversare più facilmente le membrane cellulari, dissolvendosi nei lipidi che lo compongono.
-Il cloro si diffonde nei neuroni del sistema nervoso centrale attraverso canali ionici legati ai recettori per il neurotrasmettitore GABA, producendo così un effetto sedativo. Questo è il meccanismo d'azione di diversi ansiolitici.
-HCl è presente nello stomaco, dove interviene creando un ambiente riducente che favorisce la lavorazione degli alimenti. Inoltre, l'HCl attiva la pepsina, un enzima che avvia l'idrolisi delle proteine, una fase prima dell'assorbimento intestinale del materiale proteico.
Altri
-L'acido cloridrico (HCl) viene utilizzato nella pulizia dei bagni, nei laboratori didattici e di ricerca e in molte industrie.
-PVC (cloruro di polivinile) è un polimero di cloruro di vinile utilizzato in abbigliamento, piastrelle per pavimenti, cavi elettrici, tubi flessibili, tubi, strutture gonfiabili e tegole. Inoltre, il cloro viene utilizzato come intermedio nella produzione di altri materiali plastici.
-Il cloro è utilizzato nell'estrazione del bromo.
-Il cloruro di metile svolge una funzione anestetica. Viene anche utilizzato nella produzione di alcuni polimeri siliconici e nell'estrazione di grassi, oli e resine.
-Il cloroformio (CHCl 3 ) è un solvente utilizzato in molti laboratori, soprattutto nei laboratori di chimica organica e biochimica, dall'insegnamento alla ricerca.
-E infine per quanto riguarda il cloro, il tricloroetilene viene utilizzato per sgrassare le parti metalliche.
Bromo
-La bromina viene utilizzata nel processo di estrazione dell'oro e nella perforazione di pozzi di petrolio e gas. È usato come ritardante di fiamma nelle industrie della plastica e del gas. Il bromo isola il fuoco dall'ossigeno facendolo spegnere.
-È un intermediario nella produzione di fluidi idraulici, agenti rinfrescanti e deumidificanti e preparati per modellare i capelli. Il bromuro di potassio viene utilizzato nella produzione di lastre e carte fotografiche.
-Il bromuro di potassio è utilizzato anche come anticonvulsivante, ma a causa della possibilità che il sale possa causare disfunzioni neurologiche il suo utilizzo è stato ridotto. Inoltre, un altro dei suoi usi comuni è come chip per misurazioni di campioni solidi dalla spettroscopia a infrarossi.
-I composti della bromina sono presenti nei medicinali usati per trattare la polmonite. Inoltre, i composti del bromo sono incorporati nei farmaci utilizzati negli studi condotti per il trattamento della malattia di Alzheimer.
-La bromina viene utilizzata per ridurre l'inquinamento da mercurio nelle centrali elettriche che utilizzano il carbone come combustibile. Viene anche utilizzato nell'industria tessile per creare coloranti di diverso colore.
-Il metilbromo è stato utilizzato come pesticida per la fumigazione del suolo e della casa, ma il suo effetto dannoso sull'ozono ne ha limitato l'uso.
-Le lampade alogene sono ad incandescenza e l'aggiunta di piccole quantità di bromo e iodio permette una riduzione delle dimensioni delle lampadine.
Iodio
-Lo iodio è coinvolto nel funzionamento della ghiandola tiroidea, un ormone regolatore del metabolismo del corpo. La ghiandola tiroide secerne gli ormoni T3 e T4, che agiscono sui suoi 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 identificare la presenza di amido. Lo ioduro d'argento è un reagente utilizzato nello sviluppo di fotografie.
Fluoro
-Alcuni composti di fluoro vengono aggiunti ai dentifrici per prevenire la carie. I derivati del fluoruro sono presenti in vari anestetici. Nell'industria farmaceutica, il fluoro viene incorporato nei farmaci per studiare possibili miglioramenti nei suoi effetti sul corpo.
-L'acido fluoridrico viene utilizzato per incidere il vetro. Anche nella produzione di halon (gas estinguenti, come il freon). Un composto 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.
Astatus
Si pensa che l'astato possa aiutare lo iodio a regolare il funzionamento della ghiandola tiroidea. Inoltre, il suo isotopo radioattivo ( 210 At) è stato utilizzato negli studi sul cancro nei topi.
Riferimenti
- Enciclopedia della salute e della sicurezza sul lavoro. Alogeni e loro composti. . Preso da:
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- Chemistry LibreTexts. Gruppo 17: proprietà generali degli alogeni. Tratto da: chem.libretexts.org
- Wikipedia. (2018). Alogena. Tratto da: en.wikipedia.org
- Jim Clark. (Maggio 2015). Proprietà atomiche e fisiche degli elementi del gruppo 7 (gli alogeni). Tratto da: chemguide.co.uk
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, ML e Stanley, GG Chemistry (2003), 8 ° ed. Cengage Learning.
- Elementi. alogeni Tratto da: elements.org.es
- Marrone, Laurel. (24 aprile 2017). Caratteristiche alogene. Sciencing. Estratto da: sciencing.com