Halógenos

Propiedades de los halógenos

Los halógenos son todos no metales. Presentan muchas de las propiedades típicas de los no metales.

• Son malos conductores del calor y la electricidad.
• Forman óxidos ácidos.
• Cuando son sólidos, son opacos y quebradizos. También se subliman con facilidad.
• Tienen puntos de fusión y ebullición bajos.
• Tienen valores de electronegatividad elevados. De hecho, el flúor es el elemento más electronegativo de la tabla periódica.
• Forman aniones, que son iones con cargas negativas. Los cuatro primeros halógenos suelen formar aniones con carga -1, lo que significa que han ganado un electrón.
• También forman moléculas diatómicas.

Fig. 2 - Unamolécula diatómica de cloro, formada por dos átomos de cloro

Llamamos haluros a los iones formados por átomos halógenos. Los compuestos iónicos formados por iones haluro se llaman sales de haluro. Por ejemplo, la sal cloruro sódico está formada por iones sodio positivos e iones cloruro negativos.

Fig. 3 - Un átomo de cloro, a la izquierda, y un ion cloruro, a la derecha

Tendencias en las propiedades

La reactividad y la electronegatividad disminuyen a medida que se desciende en el grupo, mientras que el radio atómico y los puntos de fusión y ebullición aumentan. La capacidad oxidante disminuye al descender de grupo, mientras que la capacidad reductora aumenta.

Elementos halógenos

Al principio de este artículo hemos dicho que el grupo de los halógenos contiene seis elementos. Pero depende de a quién preguntes. Los cuatro primeros miembros se conocen como los halógenos estables. Son el flúor, el cloro, el bromo y el yodo. El quinto miembro es el astato, un elemento extremadamente radiactivo. El sexto es el elemento artificial tennessina, y más adelante descubrirás por qué algunas personas no lo incluyen en el grupo. Veamos ahora los elementos individualmente, empezando por el flúor.

Flúor

El flúor es el miembro más pequeño y ligero del grupo. Tiene el número atómico 9 y es un gas amarillo pálido a temperatura ambiente.

El flúor es el elemento más electronegativo de la tabla periódica. Esto lo convierte también en uno de los elementos más reactivos. Esto se debe a que es un átomo muy pequeño. Los halógenos tienden a reaccionar ganando un electrón para formar un ion negativo. Cualquier electrón entrante siente una fuerte atracción hacia el núcleo del flúor, porque el átomo de flúor es muy pequeño. Esto significa que el flúor reacciona fácilmente. De hecho, el flúor forma compuestos con casi todos los demás elementos. Incluso puede reaccionar con el vidrio. Lo almacenamos en recipientes especiales que utilizan metales como el cobre, ya que forman una capa protectora de flúor en su superficie.

El nombre del flúor procede del verbo latino fluo-, que significa "fluir", lo que refleja sus orígenes. Originalmente, el flúor se utilizaba para reducir los puntos de fusión de los metales para su fundición. En la década de 1900 se utilizó en los frigoríficos en forma de CFC, o clorofluorocarbonos, que ahora están prohibidos por su efecto nocivo sobre la capa de ozono. Hoy en día, el flúor se añade a la pasta de dientes y forma parte del Teflon™.

Fig-4 Flúor líquido en baño criogénico, wikimedia commons[1]

Cloro

El cloro es el siguiente miembro más pequeño de los halógenos. Tiene un número atómico de 17 y es un gas verde a temperatura ambiente. Su nombre procede de la palabra griega chloros, que significa "verde".

El cloro tiene una electronegatividad bastante alta, sólo por detrás del oxígeno y de su primo cercano el flúor. También es extremadamente reactivo y nunca se encuentra de forma natural en su estado elemental.

Como hemos dicho antes, los puntos de fusión y ebullición aumentan a medida que se desciende en el grupo de la tabla periódica. Esto significa que el cloro tiene puntos de fusión y ebullición más altos que el flúor. Sin embargo, tiene menor electronegatividad, reactividad y energía de primera ionización.

Utilizamos el cloro para una gran variedad de fines, desde la fabricación de plásticos hasta la desinfección de piscinas. Sin embargo, es algo más que un elemento convenientemente útil. Es esencial para la vida de todas las especies conocidas. Pero demasiado de algo bueno puede ser malo, y éste es exactamente el caso del cloro. El cloro gaseoso es muy tóxico y se utilizó por primera vez como arma en la Primera Guerra Mundial.

Fig .5- Una ampolla de gas cloro, W.Oelen, Wikimedia commons [2]

Bromo

El siguiente elemento es el bromo. El bromo es un líquido de color rojo oscuro a temperatura ambiente, y tiene un número atómico de 35.

Al igual que el flúor y el cloro, el bromo no se encuentra libremente en la naturaleza, sino que forma otros compuestos. Entre ellos se encuentran los organobromuros, que utilizamos habitualmente como retardantes del fuego. Más de la mitad del bromo que se produce cada año en el mundo se utiliza de esta forma. Al igual que el cloro, el bromo puede utilizarse como desinfectante. Sin embargo, se prefiere el cloro debido al mayor coste del bromo.

Fig. 6- Una ampolla de bromo líquido, Jurii, CC BY 3.0, wikimedia commons [3]

Yodo

El yodo es el más pesado de los halógenos estables, con un número atómico de 53. Es un sólido gris-negro a temperatura ambiente y se funde para producir un líquido violeta. Su nombre procede del griego iodes, que significa "violeta".

Las tendencias esbozadas anteriormente en el artículo continúan a medida que desciendes por la tabla periódica hasta el yodo. Por ejemplo, el yodo tiene un punto de ebullición más alto que el flúor, el cloro y el bromo, pero una electronegatividad, reactividad y energía de primera ionización menores. Sin embargo, es un mejor agente reductor.

Fig. 7 - Una muestra de yodo sólido. commons.wikimedia.org, Dominio público

Astatina

Ahora llegamos al astato. Aquí es donde las cosas empiezan a ponerse un poco más interesantes.

La astatina tiene un número atómico de 85. Es el elemento natural más raro de la corteza terrestre, y se encuentra sobre todo en los restos de la desintegración de otros elementos. Es bastante radiactivo: ¡su isótopo más estable sólo tiene una semivida de poco más de ocho horas!

Nunca se ha conseguido aislar una muestra de astatina pura porque se vaporizaría inmediatamente bajo el calor de su propia radiactividad. Por ello, los científicos han tenido que hacer conjeturas sobre la mayoría de sus propiedades. Predicen que sigue las tendencias mostradas en el resto del grupo, por lo que le atribuyen una electronegatividad y una reactividad menores que el yodo, pero unos puntos de fusión y ebullición más altos. Sin embargo, el astato también presenta algunas propiedades únicas. Se encuentra en la línea que separa los metales de los no metales, lo que ha suscitado cierto debate sobre sus características.

Por ejemplo, los halógenos se oscurecen progresivamente a medida que se desciende en el grupo: el flúor es un gas pálido, mientras que el yodo es un sólido gris. Por ello, algunos químicos predicen que la astatina es de color gris oscuro-negro. Pero otros lo consideran más un metal y predicen que es brillante, lustroso y un semiconductor. En los compuestos, a veces el astato se comporta un poco como el yodo y a veces un poco como la plata. Por todas estas razones, a menudo se deja de lado cuando se habla de los halógenos.

Fig. 8 - La configuración electrónica del astato

Tennessina

El tennessino es el último miembro de los halógenos, pero algunos no lo consideran un miembro propiamente dicho. La tennessina tiene el número atómico 117 y es un elemento artificial, lo que significa que sólo se crea mediante la colisión de dos núcleos más pequeños. Esto forma un núcleo más pesado que sólo dura unos milisegundos. Una vez más, ¡esto hace que sea un poco difícil de descifrar!

Los químicos predicen que la tennessina tiene un punto de ebullición más alto que el resto de los halógenos, siguiendo la tendencia observada en el resto del grupo, pero que no forma aniones negativos. La mayoría lo considera una especie de metal postransicional en lugar de un verdadero no metal. Por esta razón, a menudo excluimos la tennessina del grupo 7.

Fig. 9 - La configuración electrónica de la tennessina

Reacciones del grupo 7

Los halógenos participan en múltiples tipos de reacciones, especialmente el flúor, que es uno de los elementos más reactivos de la tabla periódica. Recuerda que la reactividad disminuye a medida que se desciende en el grupo.

Los halógenos pueden

• Desplazar a otros halógenos. Un halógeno más reactivo desplazará a un halógeno menos reactivo de una solución acuosa, lo que significa que el halógeno más reactivo forma iones y el halógeno menos reactivo se produce en su forma elemental. Por ejemplo, el cloro desplaza a los iones yoduro para formar iones cloruro y un sólido gris, el yodo.
• Reacciona con el hidrógeno. Se forma un haluro de hidrógeno.
• Reacciona con metales. Se forma una sal de haluro metálico.
• Reacciona con hidróxido sódico. Es un ejemplo de reacción de desproporción. Por ejemplo, al reaccionar el cloro con hidróxido sódico se produce cloruro sódico, clorato sódico y agua.
• Reacciona con alcanos, benceno y otras moléculas orgánicas. Por ejemplo, la reacción del cloro gaseoso con el etano en una reacción de sustitución por radicales libres produce cloroetano.

Aquí tienes la ecuación de la reacción de desplazamiento entre el cloro y los iones yoduro:

${\mathrm{Cl}}_2+2{\mathrm{I}}^{-}\to 2{\mathrm{Cl}}^{-}+{\mathrm{I}}_2$

Los iones haluro también pueden reaccionar con otras sustancias. Pueden

• Reaccionar con ácido sulfúrico para formar una serie de productos.
• Reaccionar con una solución de nitrato de plata para formar sales de plata insolubles. Esta es una forma de comprobar la presencia de haluros, como verás a continuación.
• En el caso de los haluros de hidrógeno, se disuelven en disolución para formar ácidos. El cloruro, el bromuro y el yoduro de hidrógeno forman ácidos fuertes, mientras que el fluoruro de hidrógeno forma un ácido débil.

Prueba de los haluros

Para comprobar la presencia de haluros, podemos llevar a cabo una sencilla reacción de probeta.

1. Disuelve un compuesto de haluro en una solución.
2. Añade unas gotas de ácido nítrico. Esto reacciona con cualquier impureza que pudiera dar un resultado falso positivo.
3. Añade unas gotas de solución de nitrato de plata y anota las observaciones.
4. Para seguir probando tu compuesto, añade solución de amoniaco. Una vez más, anota cualquier observación.

Con un poco de suerte deberías obtener resultados parecidos a los siguientes:

Fig. 10 - Tabla con los resultados de la prueba de los haluros

La prueba funciona porque al añadir nitrato de plata a una solución acuosa de iones haluro se forma un haluro de plata. El cloruro, el bromuro y el yoduro de plata son insolubles en agua, y parcialmente solubles si se añaden distintas concentraciones de amoníaco. Esto nos permite diferenciarlos.

Usos de los halógenos

Los halógenos tienen infinidad de usos diferentes en la vida cotidiana. Ya hemos visto algunos más arriba, pero hay otros ejemplos:

• El flúor es un ion esencial para la salud animal y ayuda a fortalecer los dientes y los huesos. A veces se añade al agua potable y es habitual encontrarlo en la pasta de dientes. El mayor uso industrial del flúor se da en la industria nuclear, donde se utiliza para fluorar el tetrafluoruro de uranio, ${\mathrm{UF}}_6$.
• La mayor parte del cloro se utiliza para fabricar otros compuestos. Por ejemplo, el 1,2-dicloroetano se utiliza para fabricar el plástico PVC. Pero el cloro también desempeña un papel importante en la desinfección y el saneamiento.
• El bromo se utiliza como retardante de llama y en algunos plásticos.
• Los compuestos de yodo se utilizan como catalizadores, colorantes y suplementos alimentarios.