34 Grupo 17 10 06 05

quimica general e inorganica

facultad de farmacia y bioquimica (uba)

1. LOSLOS HALÓGENOSHALÓGENOS
GRUPO 17GRUPO 17
Clase 34
Química General e InorgánicaQuímica General e Inorgánica
Primer cuatrimestre 2005Primer cuatrimestre 2005

2. Halógenos: Halógenos: “Formadores de sales”

3. Ganan electrones
Grupo
p
e
r
í
o
d
o
s
ns
2
np
5
Configuración electrónica
Cuando los elementos del
grupo 17 ganan electrones
forman aniones
Configuración electrónicaConfiguración electrónica

4. Propiedades de los halógenosPropiedades de los halógenos
Diferentes estados de agregación
Reactivos
No metales
Tóxicos
Electronegativos
Energías de ionización altas
Oxidantes

5. Radio atómico y radio iónicoRadio atómico y radio iónico
El radio atómico aumenta al aumentar el número atómico Z
El radio iónico aumenta al aumentar el número atómico Z
El radio del anión es mayor al del átomo neutro de cada elemento
Propiedades periódicas de los halógenosPropiedades periódicas de los halógenos

6. La reactividad y la toxicidad
de los halógenos disminuye
con el aumento del número
atómico
El flúor es el elemento más reactivo de los halógenos
Enlace F-F es débil
El radio atómico del flúor es pequeño
Los halógenos son reactivos

7. El flúor es muy reactivo
  F
 
 
F
 
 
 
Mayor repulsión que en el resto de los halógenos

8. Energías de enlace de los HalógenosEnergías de enlace de los Halógenos
Los enlaces son más débiles
a medida que aumenta el
radio atómico
La fuerza de un enlace entre
dos átomos se mide por la
entalpía de enlace
F F


 


 
  


MoléculaH
(kJ/mol)

F
2
158 142
Cl
2
242 199
Br
2 193 228
I
2
151 268
Longitudes
de enlace
(pm)
Cuanto más fuerte es el enlace,
más corta es su longitud.

9. Energía de ionizaciónEnergía de ionización
La energía de ionización de los halógenos es alta.
Disminuye al aumentar el número atómico de los elementos.

10. ElectronegatividadElectronegatividad
La electronegatividad decrece a medida que aumenta el Z
Los halógenos son electronegativos
La electronegatividad es una medida de la fuerza con la que
un átomo atrae un par de electrones de enlace

11. Potencial de reducciónPotencial de reducción
El potencial de reducción estándar disminuye con
el aumento del número atómico Z
Los halógenos
son oxidantes

12. El flúor es el agente oxidante
más fuerte
F
2
+ 2 Cl
-
2 F
-
+ Cl
2
+ 2,87 V
+ 1,36 V
+ 1,09 V
+ 0,54 V
F
Cl
Br
I
F
2
+ 2 Br
-
2 F
-
+ Br
2
Cl
2
+ 2 Br
-
2 Cl
-
+ Br
2

Cl
2
+ 2I
-
2 Cl
-
+ I
2
F
2 + 2 I
-
2 F
-
+ I
2
Br
2
+ 2I
-
2 Br
-
+ I
2

13. El cloro es un agente oxidante
2 Br
-
(ac) + Cl
2
(g) Br
2
(l) + 2 Cl
-
(ac)

14. I
2
F
2
Cl
2
Br
2
líquido
gases
sólido
Los halógenos son elementos coloreados
Los halógenos presentan diferentes estados de agregación
Se encuentran en forma libre como moléculas diatómicas

15. Propiedades químicas de los HalógenosPropiedades químicas de los Halógenos
Los halógenos muestran una variación paulatina de
sus propoiedades químicas a medida que se baja en
el grupo
El flúor presenta algunas propiedades anómalas,
tales como su poder oxidante y las bajas solubilidades
de algunos fluoruros.

16. El yodo se disuelve en solventes orgánicos dando soluciones
de diferentes colores
Agua KITetraclorometano KI + almidón
Propiedades químicas de los HalógenosPropiedades químicas de los Halógenos
Las moléculas de halógenos son no polares

17. Propiedades del BrPropiedades del Br
2 2 (líquido)(líquido)
+
Br
2
(l) + 2 NaI (ac) 2 NaBr (ac) + I
2 (s)
El iodo es soluble en solventes orgánicos (color púrpura del fondo)

18. Propiedades del IPropiedades del I
22 (sólido) (sólido)
I
2
(s) I
2 (g)

183 °C

19. El vapor de I
2
condensa
y se obtienen cristales de I
2
sólido

20. Reacciones químicas de los HalógenosReacciones químicas de los Halógenos
Cl
2
(g) + H
2
O (l) H
+
(ac) + Cl
-
(ac) + HOCl (ac)
Br
2
(l) + H
2
O (l) H
+
(ac) + Br
-
(ac) + HOBr (ac)
I
2
(s) + H
2
O (l) H
+
(ac) + I
-
(ac) + HOI (ac)
2 F
2
(g) + 2 H
2
O (l) 4 H
+
(ac) +4 F
-
(ac) + O
2
(g)
E
0
O
2

= 1,23 V
E
0
F
2

= 2,87 V
Reacciones con el agua:Reacciones con el agua:

21. Reacciones con metales:Reacciones con metales:
n X
2
+ 2 M 2 MX
n


F
2
, Cl
2
con prácticamente todos los metales
Reacciones con Fe
3 F
2
(g) + 2 Fe (s) 2 FeF
3
3 Cl
2
(g)(exceso) + 2 Fe (s) 2 FeCl
3
Cl
2
(g) (limitado) + Fe (s) FeCl
2
I
2
(s) + Fe (s) FeI
2
Nº oxid Fe
+3
+3
+2
+2

22. Reacciones con otros halógenos: interhalógenosReacciones con otros halógenos: interhalógenos
X
2
+ 2 X’
-
X’
2
+ 2 X
-
F
2
> Cl
2
> Br
2
> I
2
200 °C
Cl
2
(g) + F
2
(g) 2 ClF (g)
Se forman todos , excepto el IF
280 °C
Cl
2
(g) + 3F
2
(g) 2 ClF
3
(g)

23. Reacciones con hidrógeno:Reacciones con hidrógeno:
Halogenuros de hidrógeno
X
2
(g) + H
2
(g) 2 HX (g)
F
2
(g) + H
2
(g) 2 HF (g)
Cl
2
(g) + H
2
(g) 2 HCl (g)
Br
2
(g) + H
2
(g) 2 HBr (g)
I
2
(g) + H
2
(g) 2 HI (g)
Peligrosa y explosiva
Fotoquímica,
en cadena
Fotoquímica,
en cadena
Lenta

24. Compuestos importantes de los HalógenosCompuestos importantes de los Halógenos
Oxoácidos
Compuesto F Cl Br I
Halogenuro de
hidrógeno
Óxidos
HF (-1)
OF
2
(+1)
HCl (-1) HBr (-1) HI (-1)
Cl
2 O (+1)
ClO
2 (+4)
Cl
2
O
7
(+7)
HClO (+1)
HClO
2
(+3)
HClO
3
(+5)
HClO
4
(+7)
Br
2 O (+1)
BrO
2 (+4)
HBrO (+1)
HBrO
3
(+5)
HBrO
4
(+7)
I
2O
5 (+5)
HIO (+1)
HIO
3 (+5)
HIO
4 (+7)

25. Compuestos importantes de los HalógenosCompuestos importantes de los Halógenos
a) Halogenuros de hidrógeno
b) Hidrácidos o ácidos
halogenhídricos
c) Oxoácidos
d) Haluros

26. X
2
(g) + H
2
(g) 2 HX (g)
a) Halogenuros de hidrógenoa) Halogenuros de hidrógeno
Son gases de olor penetrante e irritante
a) Reacción directa de sus elementos
b) Reacción de un halogenuro metálico con un ácido no volátil
2NaF (s) + H
2
SO
4
(l) Na
2
SO
4
(s) + 2HF (g)
2NaCl (s) + H
2
SO
4
(l) Na
2
SO
4
(s) + 2HCl (g)
NaI (s) + H
3
PO
4
(l) NaH
2
PO
4
(s) + HI (g)
NaBr (s) + H
3
PO
4
(l) NaH
2
PO
4
(s) + HBr (g)
Para preparar HBr y HI a partir de sus sales no se puede usar H
2SO
4,
se emplea H
3
PO
4
concentrado.

27. El H
2SO
4 concentrado oxida al HBr a Br
2 y HI a I
2.
El poder oxidante del H
2
SO
4
no alcanza para oxidar el Cl
-
a Cl
2
ni
el F
-
a F
2
.
2 KBr (ac) + 2 H
2
SO
4
(l) Br
2
(l) + K
2
SO
4
(ac) + SO
2
(g) + 2 H
2
O (l)
6 KI (ac) + 4 H
2
SO
4
(l) 3 I
2
(s) + 3 K
2
SO
4
(ac) + S (s) + 4H
2
O (l)
8 KI (ac) + 5 H
2
SO
4
(l) 4 I
2
(s) + 4 K
2
SO
4
(ac) + SH
2
(s) + 4H
2
O (l)
Br
2
(l)

28. Propiedades físicas de los halogenuros de hidrógeno
Compuesto
Masa PF (°C) PE (°C)pKaH (kJ/mol) L (pm)
H
F
H H H
Cl
Br
I
92 pm 127 pm
141 pm
163 pm
Tamaño relativo de los halogenuros de hidrógeno

29. Las disoluciones acuosas de los halogenuros de hidrógeno son ácidas
b) Hidrácidos o ácidos halogenhb) Hidrácidos o ácidos halogenhíídricosdricos
H
H O
•
•
• •
• •
•
•
H F
• •
•
•
•
•
• •
+
H
H O
•
•
• •
• •
•
•
++
H+ F
• •
•
•
•
•
• •
--
HF (ac) + H
2O (l) H
3O
+
(ac) + F
–
(ac)
Ka= 7,2 10
-4

30. El HF es un ácido débil
El HCl, HBr y el HI son ácidos fuertes
Cl
Enlace covalente
fuerte
H Cl
Enlace intermolecular débil
H
Puentes de hidrógeno en solución acuosa de FHH
O FH
H
Fuerza relativa de los hidrácidos
HF (ac) << HCl (ac) < HBr (ac) < HI (ac)

31. 2990,5HI
3660,8HBr
4311,0HCl
5651,8HF
Energía de
enlace
(kJ/mol)
Diferencia de
electronegatividad
Acido
Fuerza de los hidrácidosFuerza de los hidrácidos

32. c) Oxoácidos de los Halógenosc) Oxoácidos de los Halógenos
Número de
oxidación
Fórmula pKaNombre Ejemplo
ácido perhálico
ácido hálico
ácido haloso
ácido
hipohaloso
Los oxoácidos son oxidantes

33. Oxoácidos del cloroOxoácidos del cloro
Oxoácido Estructura
Número de
oxidación del cloro
pKa
hipocloroso
cloroso
perclórico
clórico
fuerte
fuerte
El grado de acidez aumenta con:
la electronegatividad, el número de oxidación
y el número de oxígenos unidos al halógeno

34. Comparación de la acidez de los Comparación de la acidez de los
oxoácidos del cloro, bromo , yodooxoácidos del cloro, bromo , yodo
con menor número de oxidación con menor número de oxidación
Ácido hipoahaloso Estructura
Electronegatividad pKa
HClO
HBrO
HIO

35. Los compuestos formados por cationes altamente polarizantes y
aniones altamentes polarizables presentan enlaces con elevado
carácter covalente
Los aniones ricos en electrones son muy polarizables
d) Halurosd) Haluros
Son halogenuros de otros elementos
Covalentes, bajos PF,
poco solubles en agua
Iónicos, altos PF,
solubles en agua
Carácter metálico del elemento
Metales No metales
Halogenuros metálicos:
NaCl, KBr, CaCl
2
, NiBr
2
Halogenuros no metálicos:
BF
3
, PCl
5
,

AsCl
3

36. Haluros de plataHaluros de plata
AgCl
AgBr AgI
Polarizabilidad de los iones
halogenuros se incrementan
en el siguiente orden:
Cl
-
< Br
-
< I
-
Intensidad de los colores de
los precipitados
Cl
-
< Br
-
< I
-
Solubilidad
Cl
-
> Br
-
> I
-