Halogênios na tabela periódica estão localizados à esquerda dos gases nobres. Esses cinco elementos tóxicos não metálicos estão no grupo 7 da tabela periódica. Estes incluem flúor, cloro, bromo, iodo e astato. Embora o astato seja radioativo e tenha apenas isótopos de vida curta, ele se comporta como o iodo e é frequentemente classificado como halogênio. Como os elementos de halogênio têm sete elétrons de valência, eles precisam apenas de um elétron extra para formar um octeto completo. Essa característica os torna mais reativos do que outros grupos de não metais.
Características gerais
Halogênios formam moléculas diatômicas (do tipo X2, onde X denota um átomo de halogênio) - uma forma estável da existência de halogênios na forma de elementos livres. As ligações dessas moléculas diatômicas são apolares, covalentes e simples. As propriedades químicas dos halogênios permitem que eles se combinem facilmente com a maioria dos elementos, de modo que nunca ocorrem descombinados na natureza. O flúor é o halogênio mais ativo e o astato o menos.
Todos os halogênios formam sais do grupo I compropriedades. Nesses compostos, os halogênios estão presentes como ânions haletos com carga de -1 (por exemplo, Cl-, Br-). A terminação -id indica a presença de ânions haletos; por exemplo, Cl- é chamado de "cloreto".
Além disso, as propriedades químicas dos halogênios permitem que eles atuem como agentes oxidantes - para oxidar metais. A maioria das reações químicas envolvendo halogênios são reações redox em solução aquosa. Os halogênios formam ligações simples com carbono ou nitrogênio em compostos orgânicos onde seu estado de oxidação (CO) é -1. Quando um átomo de halogênio é substituído por um átomo de hidrogênio ligado covalentemente em um composto orgânico, o prefixo halo- pode ser usado em um sentido geral, ou os prefixos fluoro-, cloro-, bromo-, iodo- para halogênios específicos. Elementos de halogênio podem ser reticulados para formar moléculas diatômicas com ligações simples covalentes polares.
Cloro (Cl2) foi o primeiro halogênio descoberto em 1774, seguido pelo iodo (I2), bromo (Br 2), flúor (F2) e astato (At, descoberto por último, em 1940). O nome "halogênio" vem das raízes gregas hal- ("sal") e -gen ("formar"). Juntas, essas palavras significam "formação de sal", enfatizando o fato de que os halogênios reagem com metais para formar sais. Halita é o nome do sal-gema, um mineral natural composto de cloreto de sódio (NaCl). E, finalmente, os halogênios são usados na vida cotidiana - o flúor é encontrado na pasta de dente, o cloro desinfeta a água potável e o iodo promove a produção de hormônios.tireóide.
Elementos químicos
Flúor é um elemento com número atômico 9, denotado pelo símbolo F. O flúor elementar foi descoberto pela primeira vez em 1886, isolando-o do ácido fluorídrico. Em seu estado livre, o flúor existe como uma molécula diatômica (F2) e é o halogênio mais abundante na crosta terrestre. O flúor é o elemento mais eletronegativo da tabela periódica. À temperatura ambiente, é um gás amarelo pálido. O flúor também tem um raio atômico relativamente pequeno. Seu CO é -1, exceto para o estado diatômico elementar, no qual seu estado de oxidação é zero. O flúor é extremamente reativo e interage diretamente com todos os elementos, exceto hélio (He), neônio (Ne) e argônio (Ar). Na solução de H2O, o ácido fluorídrico (HF) é um ácido fraco. Embora o flúor seja fortemente eletronegativo, sua eletronegatividade não determina a acidez; HF é um ácido fraco devido ao fato de que o íon flúor é básico (pH> 7). Além disso, o flúor produz oxidantes muito poderosos. Por exemplo, o flúor pode reagir com o gás inerte xenônio para formar um forte agente oxidante difluoreto de xenônio (XeF2). O flúor tem muitos usos.
Cloro é um elemento com número atômico 17 e símbolo químico Cl. Descoberto em 1774, isolando-o do ácido clorídrico. Em seu estado elementar, forma uma molécula diatômica Cl2. O cloro tem vários COs: -1, +1, 3, 5 e7. À temperatura ambiente, é um gás verde claro. Como a ligação formada entre dois átomos de cloro é fraca, a molécula Cl2 tem uma capacidade muito alta de entrar em compostos. O cloro reage com metais para formar sais chamados cloretos. Os íons de cloro são os íons mais comuns encontrados na água do mar. O cloro também possui dois isótopos: 35Cl e 37Cl. O cloreto de sódio é o mais comum de todos os cloretos.
Bromo é um elemento químico com número atômico 35 e símbolo Br. Foi descoberto pela primeira vez em 1826. Em sua forma elementar, o bromo é uma molécula diatômica Br2. À temperatura ambiente, é um líquido marrom-avermelhado. Seu CO é -1, +1, 3, 4 e 5. O bromo é mais ativo que o iodo, mas menos ativo que o cloro. Além disso, o bromo possui dois isótopos: 79Br e 81Br. O bromo ocorre como sais de brometo dissolvidos na água do mar. Nos últimos anos, a produção de brometo no mundo aumentou significativamente devido à sua disponibilidade e longa vida útil. Como outros halogênios, o bromo é um agente oxidante e altamente tóxico.
O iodo é um elemento químico de número atômico 53 e símbolo I. O iodo possui estados de oxidação: -1, +1, +5 e +7. Existe como uma molécula diatômica, I2. À temperatura ambiente é um sólido roxo. O iodo tem um isótopo estável, 127I. Descoberto pela primeira vez em 1811com algas marinhas e ácido sulfúrico. Atualmente, os íons de iodo podem ser isolados na água do mar. Embora o iodo não seja muito solúvel em água, sua solubilidade pode ser aumentada usando iodetos separados. O iodo desempenha um papel importante no corpo, participando da produção de hormônios da tireoide.
Astatine é um elemento radioativo com número atômico 85 e símbolo At. Seus possíveis estados de oxidação são -1, +1, 3, 5 e 7. O único halogênio que não é uma molécula diatômica. Em condições normais, é um sólido metálico preto. Astatine é um elemento muito raro, tão pouco se sabe sobre ele. Além disso, a astatina tem uma meia-vida muito curta, não mais do que algumas horas. Recebido em 1940 como resultado de síntese. Acredita-se que a astatina é semelhante ao iodo. Apresenta propriedades metálicas.
A tabela abaixo mostra a estrutura dos átomos de halogênio, a estrutura da camada externa de elétrons.
| Halogênio | Configuração eletrônica |
| Flúor | 1s2 2s2 2p5 |
| Cloro | 3s2 3p5 |
| Bromo | 3d10 4s2 4p5 |
| Iodo | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatine | 4f14 5d106s2 6p5 |
Estrutura semelhante da camada externa de elétrons determina que as propriedades físicas e químicas dos halogênios sejam semelhantes. No entanto, ao comparar esses elementos, também são observadas diferenças.
Propriedades periódicas no grupo halogênio
As propriedades físicas dos halogênios de substâncias simples mudam com o aumento do número de elementos. Para melhor compreensão e maior clareza, oferecemos várias tabelas.
Os pontos de fusão e ebulição do grupo aumentam à medida que o tamanho da molécula aumenta (F <Cl
Tabela 1. Halogênios. Propriedades físicas: pontos de fusão e ebulição
| Halogênio | Derreter T (˚C) | Ponto de ebulição (˚C) |
| Flúor | -220 | -188 |
| Cloro | -101 | -35 |
| Bromo | -7.2 | 58.8 |
| Iodo | 114 | 184 |
| Astatine | 302 | 337 |
O raio atômico aumenta
O tamanho do núcleo aumenta (F < Cl < Br < I < At), à medida que aumenta o número de prótons e nêutrons. Além disso, mais e mais níveis de energia são adicionados a cada período. Isso resulta em um orbital maior e, portanto, um aumento no raio do átomo.
Tabela 2. Halogênios. Propriedades físicas: raios atômicos
| Halogênio | Raio covalente (pm) | Ionic (X-) raio (pm) |
| Flúor | 71 | 133 |
| Cloro | 99 | 181 |
| Bromo | 114 | 196 |
| Iodo | 133 | 220 |
| Astatine | 150 |
A energia de ionização diminui
Se os elétrons de valência externa não estiverem próximos ao núcleo, não será necessária muita energia para removê-los dele. Assim, a energia necessária para empurrar o elétron externo não é tão alta na parte inferior do grupo de elementos, pois há mais níveis de energia. Além disso, a alta energia de ionização faz com que o elemento exiba qualidades não metálicas. A exibição de iodo e astato exibe propriedades metálicas porque a energia de ionização é reduzida (At < I < Br < Cl < F).
Tabela 3. Halogênios. Propriedades físicas: energia de ionização
| Halogênio | Energia de ionização (kJ/mol) |
| flúor | 1681 |
| cloro | 1251 |
| bromo | 1140 |
| iodo | 1008 |
| astatine | 890±40 |
A eletronegatividade diminui
O número de elétrons de valência em um átomo aumenta com o aumento dos níveis de energia em níveis progressivamente mais baixos. Os elétrons estão progressivamente mais distantes do núcleo; Assim, o núcleo e os elétrons não são atraídos um pelo outro. Um aumento na blindagem é observado. Portanto, a eletronegatividade diminui com o aumento do período (Em < I < Br < Cl < F).
Tabela 4. Halogênios. Propriedades físicas: eletronegatividade
| Halogênio | Eletronegatividade |
| flúor | 4.0 |
| cloro | 3.0 |
| bromo | 2.8 |
| iodo | 2.5 |
| astatine | 2.2 |
A afinidade eletrônica diminui
À medida que o tamanho de um átomo aumenta com o período, a afinidade eletrônica tende a diminuir (B < I < Br < F < Cl). Uma exceção é o flúor, cuja afinidade é menor que a do cloro. Isso pode ser explicado pelo menor tamanho do flúor comparado ao cloro.
Tabela 5. Afinidade eletrônica de halogênios
| Halogênio | Afinidade de elétrons (kJ/mol) |
| flúor | -328.0 |
| cloro | -349.0 |
| bromo | -324.6 |
| iodo | -295.2 |
| astatine | -270.1 |
Reatividade dos elementos diminui
A reatividade dos halogênios diminui com o aumento do período (Em <I
Química inorgânica. Hidrogênio + halogênios
Um haleto é formado quando um halogênio reage com outro elemento menos eletronegativo para formar um composto binário. O hidrogênio reage com halogênios para formar haletos HX:
- fluoreto de hidrogênio HF;
- cloreto de hidrogênio HCl;
- brometo de hidrogênio HBr;
- hidroiodo HI.
Haletos de hidrogênio se dissolvem facilmente em água para formar ácidos hidrohálicos (fluorídrico, clorídrico, bromídrico, iodídrico). As propriedades desses ácidos são dadas abaixo.
Os ácidos são formados pela seguinte reação: HX (aq) + H2O (l) → Х- (aq) + H 3O+ (aq).
Todos os haletos de hidrogênio formam ácidos fortes, exceto HF.
A acidez dos ácidos hidrohálicos aumenta: HF <HCl <HBr <HI.
O ácido fluorídrico pode gravar vidro e alguns fluoretos inorgânicos por um longo tempo.
Pode parecer contra-intuitivo que o HF seja o ácido hidrohálico mais fraco, já que o flúor tem o maioreletro-negatividade. No entanto, a ligação H-F é muito forte, resultando em um ácido muito fraco. Uma ligação forte é determinada por um comprimento de ligação curto e uma alta energia de dissociação. De todos os haletos de hidrogênio, HF tem o menor comprimento de ligação e a maior energia de dissociação de ligação.
Oxoácidos de halogênio
Oxoácidos de halogênio são ácidos com átomos de hidrogênio, oxigênio e halogênio. Sua acidez pode ser determinada usando análise de estrutura. Os oxoácidos de halogênio estão listados abaixo:
- Ácido hipocloroso HOCl.
- ácido clórico HClO2.
- ácido clórico HClO3.
- Ácido perclórico HClO4.
- Ácido hipocloroso HOBr.
- Ácido bromômico HBrO3.
- Ácido bromóico HBrO4.
- ácido hiódico HOI.
- ácido iodônico HIO3.
- Ácido metaiódico HIO4, H5IO6.
Em cada um desses ácidos, um próton está ligado a um átomo de oxigênio, então comparar comprimentos de ligações de prótons é inútil aqui. A eletronegatividade desempenha um papel dominante aqui. A atividade ácida aumenta com o número de átomos de oxigênio ligados ao átomo central.
Aparência e estado da matéria
As principais propriedades físicas dos halogênios podem ser resumidas na tabela a seguir.
| Estado da matéria (à temperatura ambiente) | Halogênio | Aparência |
| difícil | iodo | roxo |
| astatine | preto | |
| líquido | bromo | vermelho-marrom |
| gasoso | flúor | bronzeado claro |
| cloro | verde claro |
Explicação da aparência
A cor dos halogênios é resultado da absorção da luz visível pelas moléculas, o que provoca a excitação dos elétrons. O flúor absorve a luz violeta e, portanto, parece amarelo claro. O iodo, por outro lado, absorve a luz amarela e fica roxo (amarelo e roxo são cores complementares). A cor dos halogênios torna-se mais escura à medida que o período aumenta.
Em recipientes fechados, o bromo líquido e o iodo sólido estão em equilíbrio com seus vapores, que podem ser observados como um gás colorido.
Embora a cor do astato seja desconhecida, supõe-se que ele deve ser mais escuro que o iodo (ou seja, preto) de acordo com o padrão observado.
Agora, se você for perguntado: "Caractere as propriedades físicas dos halogênios", você terá algo a dizer.
O estado de oxidação de halogênios em compostos
O estado de oxidação é frequentemente usado em vez de "valência de halogênio". Como regra, o estado de oxidação é -1. Mas se um halogênio está ligado ao oxigênio ou a outro halogênio, ele pode assumir outros estados:O oxigênio CO -2 tem prioridade. No caso de dois átomos de halogênio diferentes ligados entre si, o átomo mais eletronegativo prevalece e leva CO -1.
Por exemplo, no cloreto de iodo (ICl) o cloro tem CO -1 e o iodo +1. O cloro é mais eletronegativo que o iodo, então seu CO é -1.
No ácido brômico (HBrO4) o oxigênio tem CO -8 (-2 x 4 átomos=-8). O hidrogênio tem um estado de oxidação geral de +1. Somando esses valores dá CO -7. Como o CO final do composto deve ser zero, o CO do bromo é +7.
A terceira exceção à regra é o estado de oxidação do halogênio na forma elementar (X2), onde seu CO é zero.
| Halogênio | CO em compostos |
| flúor | -1 |
| cloro | -1, +1, +3, +5, +7 |
| bromo | -1, +1, +3, +4, +5 |
| iodo | -1, +1, +5, +7 |
| astatine | -1, +1, +3, +5, +7 |
Por que o SD do flúor é sempre -1?
A eletronegatividade aumenta com o período. Portanto, o flúor tem a maior eletronegatividade de todos os elementos, como evidenciado por sua posição na tabela periódica. Sua configuração eletrônica é 1s2 2s2 2p5. Se o flúor ganha mais um elétron, os orbitais p mais externos são completamente preenchidos e formam um octeto completo. Porque o flúor tem alta eletronegatividade, pode facilmente receber um elétron de um átomo vizinho. O flúor neste caso é isoeletrônico ao gás inerte (com oito elétrons de valência), todos os seus orbitais externos são preenchidos. Nesse estado, o flúor é muito mais estável.
Produção e uso de halogênios
Na natureza, os halogênios estão no estado de ânions, portanto, os halogênios livres são obtidos por oxidação por eletrólise ou com a ajuda de agentes oxidantes. Por exemplo, o cloro é produzido pela hidrólise de uma solução salina. O uso de halogênios e seus compostos é diversificado.
- Flúor. Embora o flúor seja altamente reativo, é usado em muitas aplicações industriais. Por exemplo, é um componente chave de politetrafluoretileno (Teflon) e alguns outros fluoropolímeros. Os clorofluorcarbonos são produtos químicos orgânicos que foram usados anteriormente como refrigerantes e propulsores em aerossóis. Seu uso cessou devido ao seu possível impacto no meio ambiente. Eles foram substituídos por hidroclorofluorcarbonos. O flúor é adicionado ao creme dental (SnF2) e à água potável (NaF) para prevenir a cárie dentária. Este halogênio é encontrado na argila usada para fazer certos tipos de cerâmica (LiF), usada em energia nuclear (UF6), para produzir o antibiótico fluoroquinolona, alumínio (Na 3 AlF6), para isolamento de alta tensão (SF6).
- Cloro também encontrou uma variedade de usos. É usado para desinfetar água potável e piscinas. Hipoclorito de sódio (NaClO)é o principal componente dos alvejantes. O ácido clorídrico é amplamente utilizado na indústria e laboratórios. O cloro está presente no cloreto de polivinila (PVC) e outros polímeros que são usados para isolar fios, tubos e eletrônicos. Além disso, o cloro provou ser útil na indústria farmacêutica. Medicamentos contendo cloro são usados para tratar infecções, alergias e diabetes. A forma neutra de cloridrato é um componente de muitos medicamentos. O cloro também é usado para esterilizar e desinfetar equipamentos hospitalares. Na agricultura, o cloro é um ingrediente em muitos pesticidas comerciais: DDT (diclorodifeniltricloroetano) foi usado como um inseticida agrícola, mas seu uso foi descontinuado.
- Bromo, devido à sua incombustibilidade, é usado para suprimir a combustão. Também é encontrado no brometo de metila, um pesticida usado para preservar as colheitas e suprimir as bactérias. No entanto, o uso excessivo de brometo de metila foi eliminado devido ao seu efeito sobre a camada de ozônio. O bromo é utilizado na produção de gasolina, filme fotográfico, extintores de incêndio, medicamentos para o tratamento de pneumonia e doença de Alzheimer.
- O iodo desempenha um papel importante no bom funcionamento da glândula tireóide. Se o corpo não recebe iodo suficiente, a glândula tireóide aumenta. Para prevenir o bócio, este halogênio é adicionado ao sal de mesa. O iodo também é usado como anti-séptico. O iodo é encontrado em soluções usadas paralimpeza de feridas abertas, bem como em sprays desinfetantes. Além disso, o iodeto de prata é essencial na fotografia.
- Astatine é um halogênio radioativo e de terras raras, por isso ainda não é usado em nenhum lugar. No entanto, acredita-se que este elemento possa ajudar o iodo na regulação dos hormônios tireoidianos.
