Grupo 17 Elementos: Los Halógenos

Los Halógenos son los elementos de la tabla periódica del Grupo 17 de la tabla periódica. El flúor, el cloro, el bromo y el yodo son ejemplos de no metales reactivos. Los halógenos son no metales que son extremadamente reactivos. Estos elementos tienen mucho en común en términos de propiedades.

Los elementos del grupo 17 se conocen como halógenos e incluyen flúor, cloro, bromo, yodo y astato. 

Este grado de cercanía no se observa en otras agrupaciones de la tabla periódica. Exhiben una gradación consistente de propiedades físicas y químicas. El único elemento radiactivo en la categoría es el astato. Tienen siete electrones en su capa más externa y les falta un electrón para la configuración de gas noble más cercana. Las características químicas y la reactividad de un elemento están determinadas por el estado de oxidación que presenta.

A temperatura y presión estándar, el grupo halógeno es el único grupo de la tabla periódica que contiene elementos en tres de los cuatro estados primarios de la materia. Cuando los halógenos se unen al hidrógeno, todos reaccionan para generar ácidos. La mayoría de los halógenos se derivan de minerales o sales. Como desinfectantes, los halógenos intermedios (cloro, bromo y yodo) se utilizan con frecuencia. El tipo más común de retardante de llama es el organobromo, pero los halógenos elementales son peligrosos y pueden ser letalmente venenosos.

Configuración Electrónica de Halógenos

Estos electrones tienen la configuración eléctrica ns ² np ⁵ en su capa de valencia. Como resultado, estos elementos tienen 7 electrones en su capa más externa. Por un electrón, el elemento pierde la configuración del octeto. Como resultado, estos elementos buscan perder un electrón y hacer un enlace covalente o adquirir un electrón y establecer un enlace iónico. Como resultado, estos son no metales altamente reactivos.

Estado de oxidación de los halógenos

Todos los elementos de la familia de los halógenos tienen un estado de oxidación -1. El flúor, el elemento más electronegativo, solo tiene un estado de oxidación -1. Los elementos con estados +1, +3, +5 y +7 incluyen cloro, bromo y yodo. Cuando el cloro, el bromo y el yodo se combinan con átomos de oxígeno y flúor diminutos y extremadamente electronegativos, alcanzan un estado de oxidación más alto. Los rusts y oxoácidos de cloro y bromo tienen estados +4 y +6, respectivamente. Debido a que el átomo de flúor carece de capas de valencia y orbitales d, no puede aumentar su octeto. 

Propiedades físicas de los halógenos

1. Los elementos del grupo 17 se pueden encontrar en una variedad de estados físicos. El flúor y el cloro, por ejemplo, son gases. El bromo, por otro lado, es líquido, mientras que el yodo es sólido.
2. Estos elementos están coloreados de varias maneras. El yodo, por ejemplo, es de color violeta oscuro, pero el flúor es de color amarillo pálido.
3. El agua disuelve el flúor y el cloro. El bromo y el yodo, por otro lado, son muy poco solubles en agua.
4. A medida que avanzamos en el grupo desde el flúor hasta el yodo, aumentan las temperaturas de fusión y ebullición de estos elementos. El flúor, como resultado, tiene los puntos de ebullición y fusión más bajos.

Propiedades químicas de los halógenos

• Oxidizing Power: All halogens are excellent oxidizing agents. Fluorine is the most strong oxidising agent on the list. It has the ability to convert all halide particles to halogen. As we advance down the group, the oxidising power decreases. The halide particles also function as reducers. Their decreasing capacity, however, reduces the group as well.
• Reacción con hidrógeno: cuando los halógenos reaccionan con hidrógeno, forman haluros de hidrógeno ácidos. De HF a HI, la acidez de estos haluros de hidrógeno disminuye. El flúor reacciona agresivamente y el cloro requiere luz solar para funcionar. El bromo, por otro lado, reacciona cuando se calienta, mientras que el yodo requiere un catalizador.
• Reaction with Oxygen: Oxides are formed when halogens react with oxygen. However, it has been discovered that the oxides do not remain stable. Halogens, in addition to oxides, produce a variety of halogen oxoacids and oxoanions. Halogens are highly reactive, forming halides when they react with metals and nonmetals. As we move down the group, their reactivity decreases. Halogens have a high oxidising capacity. F₂ is the most powerful oxidising halogen. It easily oxidises other halide ions in solution or in solid form. In general, a halogen oxidises a higher atomic number of halide ions. As an example:

F ₂ + 2X ^– → 2F ^– + X ₂ (X = Cl, Br o I)

• Las interacciones de los halógenos con el agua demuestran su relativa tendencia oxidante. El agua es oxidada por el flúor para producir oxígeno. Mientras que el cloro y el bromo reaccionan con el agua para generar ácidos hidrohálico e hipohaloso, respectivamente. El yodo tiene una reacción no espontánea con el agua. El agua en un medio ácido puede oxidar I ^– . Como ejemplo:

4I ^– (aq) + 4H ⁺ (aq) + O ₂ (g) → 2I ₂ (s) + 2H ₂ O (l)

Características generales de los halógenos

Radios atómicos e iónicos de la familia de los halógenos

Los miembros del Grupo 17 tienen los radios atómicos más cortos en sus respectivas eras. Esto se debe al hecho de que tienen la carga nuclear efectiva más alta. Debido a que el número de capas cuánticas crece de flúor a yodo, los radios atómicos e iónicos aumentan de arriba hacia abajo en un grupo.

Entalpía de ionización

Los miembros del grupo 17 casi no tienen tendencia a perder un electrón. Como resultado, tienen un valor de entalpía de ionización muy alto. Debido al aumento del tamaño atómico, la entalpía de ionización cae de arriba hacia abajo en el grupo.

Entalpía de ganancia de electrones

Los átomos del grupo 17 están a solo un electrón de lograr estructuras estables de gas noble. Como resultado, en los períodos relevantes, estos elementos exhiben la entalpía de ganancia de electrones negativa más alta. Debido al aumento en el tamaño atómico, la entalpía de ganancia de electrones de estos elementos se vuelve menos negativa a medida que avanzamos en el grupo. El cloro, por otro lado, tiene una mayor entalpía de ganancia de electrones negativos que el flúor.

Electronegatividad 

Los elementos del grupo 17 tienen un valor de electronegatividad relativamente alto. Debido a la caída de la carga nuclear efectiva, la electronegatividad disminuye junto con el grupo. El flúor es, por tanto, el elemento más electronegativo.

Usos de los halógenos

1. Fluorine molecules are a significant component of toothpaste. This is because fluoride chemicals react with the enamel of the teeth, preventing tooth decay.
2. El cloro se usa principalmente como blanqueador. También se emplea en la producción de metales preciosos como el platino y el oro.
3. Debido a que mata las bacterias en la piel, el yodo se usa como antiséptico.

Compuestos Interhalogenados

Los compuestos interhalógenos son aquellos que resultan de la reacción de dos halógenos distintos. Tienen composiciones generales de XY, XY ₃ , XY ₅ y XY ₇ , donde X es un halógeno de mayor tamaño e Y es un halógeno de menor tamaño, y X es más electropositivo que Y. Como la relación entre los radios de X e Y crece, también lo hace el número de átomos por molécula.

Rol biológico de los halógenos

• Los aniones de fluoruro pueden estar presentes en el marfil, los huesos, los dientes, la sangre, los huevos, la orina y el cabello de los animales. Los aniones de fluoruro pueden ser necesarios para los humanos en concentraciones extremadamente pequeñas. La sangre humana contiene 0,5 miligramos de fluoruro por litro. Los niveles de flúor en los huesos humanos oscilan entre el 0,2 y el 1,2 %. El flúor se encuentra en alrededor de 50 partes por billón en el tejido humano.
• Los aniones de cloruro son requeridos por muchos animales, incluidos los humanos. La concentración de cloro en los cereales es de 10 a 20 partes por millón, mientras que la concentración de cloruro en las patatas es del 0,5 %. Los niveles de cloruro en el suelo que caen por debajo de 2 partes por millón tienen un impacto negativo en el crecimiento de las plantas. La sangre humana contiene un 0,3 % de cloro en promedio. Los niveles de cloro en los huesos humanos normalmente rondan las 900 partes por millón. El tejido humano contiene entre 0,2 y 0,5 % de cloro.
• Todos los organismos tienen algo de bromo en forma de anión bromuro. Aunque no se ha establecido ningún papel biológico para el bromo en los seres humanos, los productos químicos organobromados se encuentran en varios organismos. Los seres humanos suelen utilizar bromo en cantidades que oscilan entre 1 y 20 mg al día. Los niveles de bromo en la sangre humana son normalmente de 5 partes por millón, 7 partes por millón en huesos humanos y 7 partes por millón en tejido humano.
• Los humanos ingieren menos de 100 microgramos de yodo por día en promedio. El deterioro intelectual puede resultar de un déficit de yodo. Los compuestos organoyodados se encuentran en las glándulas humanas, particularmente en la glándula tiroides, así como en el estómago, la epidermis y el sistema inmunitario. El bacalao, las ostras, los camarones, los arenques, las langostas, las semillas de girasol, las algas y los champiñones tienen un alto contenido de yodo. Por otro lado, no se sabe que el yodo desempeñe un papel biológico en las plantas.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Qué son los compuestos interhalógenos?

Responder:

Los productos químicos generados por la reacción de dos halógenos distintos se conocen como interhalógenos.

Pregunta 2: ¿Cuáles son los estados de oxidación que exhiben los halógenos?

Responder:

Todos los elementos de la familia de los halógenos tienen un estado de oxidación -1. El elemento más electronegativo, el flúor, tiene solo un estado de oxidación -1. El cloro, el bromo y el yodo son ejemplos de elementos que tienen estados +1, +3, +5 y +7.

Pregunta 3: ¿Cómo reaccionan los halógenos con el oxígeno?

Responder:

Los rusts se forman cuando los halógenos reaccionan con el oxígeno. Sin embargo, se ha descubierto que los rusts son inestables. Los halógenos producen una variedad de oxoácidos y oxoaniones de halógeno además de rusts.

Pregunta 4: ¿Cómo se compara la entalpía de ganancia de electrones de los halógenos con otros grupos?

Responder:

Los átomos de los elementos del grupo 17 están a solo un electrón de lograr estructuras estables de gas noble. Como resultado, en los períodos relevantes, estos elementos tienen la entalpía de ganancia de electrones negativa más alta. Debido al aumento en el tamaño atómico, la entalpía de ganancia de electrones de estos elementos se vuelve menos negativa a medida que avanzamos en el grupo. Sin embargo, en comparación con el flúor, el cloro tiene un valor de entalpía de ganancia de electrones más bajo.

Pregunta 5: ¿Los halógenos son buenos agentes oxidantes?

Responder:

Todos los halógenos son excelentes oxidantes. El flúor es el agente oxidante más fuerte de la lista. Tiene la capacidad de convertir todas las partículas de haluro en halógeno.