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QUIMICA INORGANICAQO7120
PROFESORA: ING. ISABEL RAMIREZ CAMAC
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICADEPARTAMENTO ACADEMICO DE QUIMICA INORGANICA
LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 17
Son conocidos como HALOGENOS
”Formadores de sal”
ELEMENTOS NO METALICOS MÁS
REACTIVOS
FLUOR,CLORO,BROMO,YODO Y ASTATO,SUS FORMAS
MOLECULARES SON DIATOMICAS.
Semana 1.
El flúor gas amarillo pálido, ligeramente más pesado que
aire, corrosivo y de olor penetrante e irritante
El cloro gas amarillo verdoso de olor penetrante e irritante.
El bromo líquido de color rojo oscuro, tres veces más denso
que el agua, volatiliza con facilidad(vapor rojizo
venenoso).
El yodo sólido cristalino de color negro y brillante, sublima
dando un vapor violeta muy denso, venenoso, con un olor
picante como el del cloro.
El Astato es un elemento muy inestable que existe sólo en formas radiactivas de vida corta, y que aparece en el
proceso de desintegración del 235U
CARACTERISTICAS GENERALES
Estado natural
F: Es el más abundante en la corteza
terrestre(0,065%) que el cloro(0,055%).
Minerales : Fluorita (CaF2 ),Criolita Na3AℓF6,
fluorapatita (Ca5(PO4)3F).
Cℓ: Depósitos naturales de sal común.
Br:La mayor fuente en los océanos, la relación
de masas del Cℓ y Br en el agua de mar es de
300:1.
I:Se encuentra forma de yodatos y peryodatos.
At:En pequeñas cantidades en forma de
isotopos de vida corta aprox.8,3 horas.
Debido a su reactividad, no se encuentran en estado libre en la naturaleza.
Generalmente, se encuentran en forma de haluros (X¯) (agua de mar)
OBTENCION DE LOS HALOGENOS
El método principal de producción de los elementos es la OXIDACION DE HALUROS.
potencial normal de reducción (E° en V).
Fluor Cloro Bromo Iodo
½ X 2 +e- X- +2,87 +1.36 +1,07 +0,54
Por lo observado, el caso del fluor,es un gran oxidante, el valor
muy positivo, indica que la oxidación del haluro requiere un
oxidante muy enérgico.
Comercialmente solo es posible la OXIDACION ELECTROLITICA.
FLUOR
ELECTROLISIS DE UNA MEZCLA 1:2 DE KF (fundido) y HF (liquido).METODO DE MOISSAN (1886 )
Reacciones :
𝐻𝐹 2❑
❑− + HF +
ánodo
cátodo
2 + 2 + 2O
+ 2 + + 2HF +2OReacción global :
Laboratorio: No se puede obtener debido a que el F- hace resistencia a ser oxidado
Cℓoro.
Industrialmente: ELECTROLISIS DE UNA DISOLUCION ACUOSA DE NaCℓ, en una celda deCloro- alcali
Las semirreacciones son:
Ánodo
(ac)+ 2
Catodo
2 + 2 2O (ac)+
+ 2 + 2O (ac)+ Rx.Global
El proceso es la base para la industria cloro alcalina, en la que se produce NaOH enGran escala
ELECTROLISIS DEL NaCℓ fundido
Ánodo (oxidación) :2Cℓ- (l) Cℓ2(g) + 2e-
Cátodo (reducción) : 2Na +(l) + 2 e- 2 Na (s)
Rx neta: 2 NaCℓ Cℓ2 + 2 Na
Celda Downs
1º Método De Scheele: Oxidación del ácido clorhídrico por la acción de sustancias
oxidantes como el MnO2 (dióxido de manganeso).
La reacción es: 4 HCℓ(ac) + MnO2 MnCℓ2 + 2 H2O +Cℓ2 (g)
2º Método De Scheele modificado: en lugar de colocar ácido clorhídrico se usa cloruro
de sodio y ácido sulfúrico. La reacción es
2 NaCℓ + 2 H2SO4 + MnO2 Na2SO4 + MnSO4 + 2H2O + Cℓ2 (g)
3º El empleo de otros oxidantes: como el permanganato de potasio la reacción se
produce en frío
2 KMnO4 + 16 HCℓ 2 KCℓ+ 2 MnCℓ2 + 8 H2O + 5 Cℓ2 (g)
LABORATORIO se basan en la oxidación del ácido clorhídrico o de las sales de cloro.
BROMO Y IODO
Bromo: Oxidación química de los Br- del agua de mar.Yodo: El proceso es similar para recuperar al yodo de ciertas salmueras naturales.En ambos procesos se utiliza al cloro, y para la separación se usa una corriente de Aire (ph aprox.3,5)
La reacción : Cℓ2(g) + X-(aq) 2Cℓ-
(aq) + X2(g) X= Br ó I
LABORATORIO : BROMO
Oxidando bromuros 4 HBr (ac) + MnO2 MnBr2 + 2 H2O +Br2
2 NaBr + 2 H2SO4 + MnO2 Na2SO4 + MnSO4 + 2H2O + Br2
En la experiencia del laboratorio
KBr + H2SO4 conc KHSO4 +HBr 2HBr + H2SO4 Br2 + SO2 + 2H2O
Yodo a partir de los Yodatos,la reduccion se efectúa mediante bisulfito HSO3 - , la reacción se produce por etapas:
𝐼𝑂3− + 5𝐼− + 6𝐻+ →3𝐼2 + 3𝐻2𝑂
𝐼𝑂3− + 3𝐻𝑆𝑂3− → 𝐼− + 3𝐻𝑆𝑂4−
2𝐼𝑂3− + 5𝐻𝑆𝑂3− + 2𝐻+ →𝐼2 + 5𝐻𝑆𝑂4− + 𝐻2 𝑂
Laboratorio: Igual al cloro
2 KI + MnO2 + 2 H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + 2H2O + I2 (g)
+ + 3𝐻𝑆𝑂3−
+ + +
Elemento Flúor Cloro Bromo Yodo
Masa Atómica (uma) 18,9984 35,4527 79,904 126,90447
Punto de Fusión (°C) -220 -101
-7,2 114
Punto de Ebullición (°C )
-188 239,2 331,94 457,5
Densidad (g)g/L 0°C 1,696 3,214 5,6(175,5°C) 6,75(185°C)
Estados de Oxidación -1 -1, +1, +2, +3 , +4, +5, +6, +7
-1, +1, +3 , +4, +5, +7 -1, +1, +3 , +5, +7
1ª Energía de Ionización (kJ/mol)
1681 1251,1 1139,9 1008,4
Afinidad Electrónica (kJ/mol)
328 349 324,7 295,2
Radio Atómico (Å) 0,57 0,97 1,12 1,32Radio Covalente (Å) 0,72 0,99 1,14 1,33
Radio Iónico (Å) F- = 1,31 Cl- = 1,81 Å Cl+7 = 0,26 Å
Br- = 1,95 Br+7 = 0,39
I- = 2,16 I+7 = 0,50
Volumen Atómico (cm³/mol)
17,1 22,7 23,5 25,74
Electronegatividad (Pauling)
3,98 3,16 2,96 2,66
Semana 2.-. Propiedades físicas y Quimicas de los halógenos
Propiedades Químicas.
A.-Estructura Molecular.Todos son moléculas diatómicas y muchas de sus propiedades varían poco a loLargo del grupo.
Diagrama de niveles de energía de los orbitales moleculares
Comportamiento peculiar del fluor.
La debilidad del enlace F-F es el resultado entre los
electrones no enlazados de los dos átomos explicando en
parte la elevada reactividad del flúor gaseoso.
Limitaciones del enlace, a un octeto en sus compuestos
covalentes, formando asi un solo enlace covalente, una de las
pocas excepciones es el ion H2F+ .
Alta electronegatividad, forma puente de hidrogeno mas
fuerte que otros elementos, sus Reacciones son altamente
exotérmicas.
Halogenuro Energia reticular KJ./mol
NaF 915
NaCl 781
NaBr 743
NaI 699
Naturaleza iónica de muchos fluoruros,ejm AℓF3 debido a su baja
polarizabilidad del pequeño ion fluoruro.
La formación de altos estados de oxidación en fluoruros: Vanadio formara VF5,el VCℓ4.
Diferencia en las solubilidades de los
fluoruros. Los de Na,K,Ag,Hg,Al y Ni son
facilmente solubles en agua, los de
Pb,Cu,hierro (III),bario yLitio son
escasamente solubles,y los de los metales
alcalino-térreos son insolubles.CaF2 es
insoluble, y los demas halogenuros de
Calcio son solubles. (energia de red
cristalina entre los fluoruros de metales y
los demás halogenuros de metales
Generalidades:
1.-Actuan como agentes oxidante y reaccionan con casi todos los metales y muchosNo metales para formar Haluros (salvo el Oxigeno). 2 M +nX2 2MX2
2.-Los mas reactivos reaccionan con varias clases de compuestos orgánicos. X2 + Cn H 2n+2 Cn H 2n+1 X + HX
3.-En presencia de Carbono desplaza al oxigeno de los óxidos metalicos. X2 + 2MO2 +2C 2CO + 2MXy
4.-Se pueden adicionar a los hidrocarburos no saturados
Cn H 2n + X2 Cn H 2n X2 (x = Cl, Br)
5.- CO + X2 X2CO SO2 + X2 SO2X2 (X=Cl ,Br)
Propiedades químicas de los demás halógenos:
6.-Con el agua, a excepción del yodo todos pueden reaccionar con el agua,una parte permanece como halogeno y la otra se disuelve (Rx:DESPROPORCION oDISMUTACIONX=F es violenta y desprende O2 . = Cℓ,Br; rev. = I, la reacción ocurre en sentido contrario en medio ácido
X2(g) X 2(aq) ………………………………………. K 1 (hasta donde pueda disolverse )
X2 (aq) +H2O 2X - + 2H+ + HXO ………… K 2 acido hipohaloso
Valores K1 K2
Cloro 0,062 4,2 x 10-4 (reacciona en mayor cantidad. (2,6 x 10-5 )
Bromo 0,21(el que mas se disuelve)
7,2 x 10-9 (1,0 x 10-9 )
Iodo 0,0013 2,0 x 10 -13 (2,5 x 10-16 )
CASO DEL FLUOR
F2 (aq) +H2O 2F- + 2H+ + ½ O2 Sin embargo a baja presión y temperatura, sintetizan sobre superficies humedas.
F2 (aq) +H2O 0° HOF + HF **Dificil de preparar debido a su reactividad con el agua HOF + H2O HF + H2O2
Ac.HipoFloroso,es el único aislado ,es un solido blanco que funde a -117°C.A T° ambiente se descompone 2 HOF 2 HF + O2
E° = +2,87 v
Cloro,Bromo,Iodo.Todos los ácidos HIPOHALOSOS son muy débiles y su acides disminuye al aumentar suNúmero atómico. HCℓO Kdis = 3,4 x 10-8
HBrO 2 x 10-9 HIO 1 x 10-11
7.-En medio alcalino, los halogenos se hidrolizan
X2 +2OH- X- + XO- + H2O (A) hipohalito 3XO- 2X- + XO3 -
halatoel CℓO- se desproporciona lentamente a T°ambiente, rápida a mas de 75°C.
BrO - rápida a T° ordinaria., para obtener hipobromitos exentos de bromatos
Hay que realizar la reacción(A) a 0°C.
IO- la desproporciona es tan grande a cualquier T° , por lo que no es posible obtener
hipoyoditos por hidrolisis alcalina; la transformación de yodo en yodato es
Cuantitativa. 3I2 + 6 OH- 5I- + IO3- + 3H2O ( el ion IO- nunca existe como tal en
La solucion.
En el agua de cloro existe cantidades apreciables de HClO y HCl en equilibrio,y la reacción es en 2 etapas
1.-Cℓ2 + H2O 2H+ + 2Cℓ- + ½ O2 E° = 0,13 v lenta
2.- Cℓ2 +H2O Cℓ - + H+ + HCℓO E°=-0,27v rápida
Por acción de la luz el agua de cloro desprende oxigeno según la reaccion 1.