HALOGÊNIOS: PROPRIEDADES, ESTRUTURAS E USOS - QUÍMICA - 2024

Os halogênios não são elementos metálicos pertencentes ao Grupo VIIA ou 17 da tabela periódica. Eles têm eletronegatividades e altas afinidades eletrônicas, que afetam muito o caráter iônico de suas ligações com 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 astatine (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 possuírem propriedades estruturais semelhantes (moléculas lineares), embora com diferentes estados físicos.

Fonte: Por W. Oelen, via Wikimedia Commons

Três halogênios são mostrados na imagem acima. Da esquerda para a direita: cloro, bromo e iodo. Nem o flúor nem o astato podem ser armazenados em recipientes de vidro, já que estes não resistem à corrosividade. Observe como as propriedades organolépticas dos halogênios mudam conforme a pessoa desce em seu grupo até o elemento iodo.

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

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

Eles também conferem propriedades específicas às moléculas quando elas se ligam ou substituem alguns de seus átomos. Esses tipos de compostos são chamados de haletos. Na verdade, os halogenetos são a principal fonte natural de halogênios, e muitos deles estão dissolvidos no mar ou são parte de um mineral; é o caso da fluorita (CaF ₂).

Ambos os halogênios e halogenetos têm uma ampla gama de usos; desde industrial ou tecnológico, até simplesmente destacar o sabor de certos alimentos como o sal-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 Astate (At) 210 g / mol,

Estado físico

Fase gasosa; Gás Cl; Líquido br; I sólido e no sólido.

Cor

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

Pontos de fusão

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

Cl 0,091 mmol / 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.

Eletro-negatividade

F- 4.0; Cl- 3.0; Br- 2,8; I- 2.5 e At- 2.2.

Os halogênios têm 7 elétrons em sua camada de valência, daí sua grande ânsia de ganhar um elétron. Além disso, os halogênios possuem alta eletronegatividade devido ao seu pequeno raio atômico e à grande atração que o núcleo exerce sobre os elétrons de valência.

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 livres na natureza; em vez disso, eles são encontrados 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 o fato de terem uma estrutura molecular linear, e a única diferença está no comprimento de suas ligações e em suas interações intermoleculares.

As moléculas lineares XX (X ₂) são caracterizadas por serem instáveis, pois ambos os átomos atraem fortemente o par de elétrons em sua direção. Por quê? Como seus elétrons externos sofrem uma carga nuclear efetiva muito alta, Zef. Quanto maior o Zef, menor a distância do link XX.

À medida que se avança no grupo, Zef fica 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 astatine com flúor, uma vez que isótopos suficientemente estáveis ​​são desconhecidos devido à sua radioatividade.

Interações intermoleculares

Por outro lado, suas moléculas carecem de momento de dipolo, sendo apolares. Este fato é responsável por suas fracas interações intermoleculares, cuja única força latente é o espalhamento ou força de Londres, que é proporcional à massa atômica e à área molecular.

Dessa forma, a pequena molécula de F ₂ não tem massa ou elétrons suficientes para formar um sólido. Ao contrário do I ₂, a molécula de iodo, que no entanto permanece 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 apresentarem no estado líquido.

O astato provavelmente, devido ao seu crescente caráter metálico, não aparece como At _2, mas como átomos formando ligações metálicas.

Em relação às suas cores (amarelo-esverdeado-amarelo-vermelho-púrpura-preto), a explicação mais adequada é baseada na teoria orbital molecular (TOM). A distância energética entre o último orbital molecular completo e o próximo com a maior energia (anti-ligação) é superada pela absorção de um fóton com comprimentos de onda crescentes.

Halides

Halogênios reagem para formar haletos, 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 haletos metálicos, que têm 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, onde n é a carga positiva do metal. Assim, alguns exemplos deles são: FeCl ₃, tricloreto férrico; MgBr ₂, brometo de magnésio; AlF ₃, trifluoreto de alumínio; e CuI ₂, iodeto cúprico.

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

Formulários

Cloro

Na industria

-O bromo e o cloro são utilizados na indústria têxtil para branquear e tratar a lã, evitando assim que ela encolha quando molhada.

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

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

-É usado para limpar e destanificar couro e para branquear a celulose. O tricloreto de nitrogênio era usado anteriormente como alvejante e condicionador de farinha.

-O gás fosfeno (COCl ₂) é usado em vários 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 utilizado.

-Este gás também é encontrado em inseticidas e fumigantes.

-NaCl é um sal muito abundante que se utiliza para temperar alimentos e na conservação 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 os constituem.

-O cloro se difunde pelos neurônios do sistema nervoso central por meio de canais iônicos ligados a receptores do neurotransmissor GABA, produzindo 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 das proteínas, um estágio anterior à absorção intestinal do material proteico.

Outras

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

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

- O cloro é utilizado na extração do bromo.

-O cloreto de metila desempenha uma função anestésica. Também é utilizado na fabricação de certos polímeros de silicone e na extração de gorduras, óleos e resinas.

-Clorofórmio (CHCl ₃) é um solvente utilizado em diversos laboratórios, principalmente em laboratórios de química orgânica e bioquímica, do ensino à pesquisa.

-E finalmente no que diz respeito ao cloro, o tricloroetileno é utilizado para desengordurar peças metálicas.

Bromo

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

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

-Brometo de potássio também é usado como anticonvulsivante, mas devido à possibilidade do sal causar disfunções neurológicas, seu uso foi reduzido. Além disso, outro de seus usos comuns é como um chip para medições de amostras sólidas de espectroscopia de infravermelho.

-Os compostos de bromo estão presentes em medicamentos usados ​​para tratar a pneumonia. Além disso, os compostos de bromo são incorporados em medicamentos usados ​​em testes realizados para tratar a doença de Alzheimer.

-Bromine é usado para reduzir a poluição por mercúrio em usinas que usam carvão como combustível. Também é usado na indústria têxtil para criar tintas de cores diferentes.

-Bromo de metila foi usado como pesticida para fumigação do solo e casas, mas seu efeito prejudicial sobre o ozônio limitou seu uso.

-As lâmpadas de halogênio 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 do corpo. A glândula tireóide secreta os hormônios T3 e T4, que atuam em seus órgãos-alvo. Por exemplo, a ação hormonal no músculo cardíaco causa um aumento na pressão arterial e na frequência cardíaca.

-O iodo também é usado para identificar a presença de amido. O iodeto de prata é um reagente utilizado na revelação de fotografias.

Flúor

-Alguns compostos de flúor são adicionados às pastas de dentes para prevenir cáries. Os derivados do flúor estão presentes em vários anestésicos. Na indústria farmacêutica, eles incorporam flúor às drogas para estudar possíveis melhorias em seus efeitos no corpo.

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

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

Astatus

Pensa-se que o astato pode ajudar o iodo a regular o funcionamento da glândula tiróide. Além disso, seu isótopo radioativo (²¹⁰ At) tem sido usado em estudos de câncer em ratos.

Referências

1. Enciclopédia de Saúde e Segurança no Trabalho. Halogênios e seus compostos.. Tirado de:
2. job.gob.es
3. Chemistry 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. Elements. Halogênios Retirado de: elements.org.es
8. Brown, Laurel. (24 de abril de 2017). Características do halogênio. Ciência. Recuperado de: sciencing.com