Rebajas de verano : ¡ -30% de descuento en todo el sitio ! |
Los halógenos son un grupo de elementos químicos de la tabla periódica. Se encuentran en la columna 17. Están compuestos por el astato 85At, el yodo 53I, el bromo 35Br, el flúor 9F, el cloro 17Cl y el teneso 117Ts. Los dos primeros elementos son particularmente radiactivos. Además, el teneso es sintético. El cloro, el yodo, el bromo y el flúor están bien caracterizados. Con propiedades homogéneas, son electronegativos. Estos elementos son químicamente reactivos. Cuando aumenta su número atómico, disminuye su reactividad.
El flúor es el más reactivo de los halógenos, combinándose con todos los demás elementos químicos, excepto el neón y el helio. En cuanto al astato, pertenece tanto al grupo de los metaloides como al de los halógenos. Los pocos átomos de teneso producidos han tenido una vida demasiado breve para que se hayan podido identificar sus propiedades, por lo que tampoco ha podido ser clasificado.
El término “halógeno” proviene del griego hals que significa sal, y gennân sinónimo de “engendrar”. En 1811, fue inventado por Johann Schweigger para designar el dicloro. Este último ataca a los metales y posteriormente produce sales.
Debido a su gran reactividad, los halógenos suelen tener la forma de sales que contienen un anión haluro. Por ejemplo, el yoduro de potasio, el bromuro de plata, el cloruro de sodio, el fluoruro de calcio, etc. También es posible encontrarlos en ciertos compuestos no iónicos y en moléculas biológicas como la tiroxina y la triyodotironina.
Expuestos a una presión atmosférica normal y a 0°C, los cuerpos simples de la familia de los halógenos forman moléculas diatómicas. El estado estándar del dibromo es líquido. El dicloro y el diflúor se presentan en forma de gas y el diyodo de sólido. En la naturaleza, estos elementos no se encuentran en esta forma. Cuando su capa de valencia contiene siete electrones, forman aniones que se denominan “haluros”. Estos últimos incluyen el cloruro Cl−, el fluoruro F−, el yoduro I− y el bromuro Br−. Sus compuestos con el hidrógeno son todos ácidos fuertes, especialmente el ácido clorhídrico (solución acuosa de cloruro de hidrógeno HCl). Solo el fluoruro de hidrógeno (ácido fluorhídrico) es un ácido débil.
Bajo presiones atmosféricas y a temperatura ambiente, los halógenos están compuestos por moléculas diatómicas en los siguientes estados y colores:
En cuanto al astato, es radiactivo. Se conoce en cantidades muy pequeñas y su vida media es de solo unas horas.
La polarizabilidad de los halógenos aumenta con el número atómico. Es la capacidad de una estructura para deformarse bajo la acción de un campo eléctrico. Esto incrementa simultáneamente la fuerza de dispersión de London dentro de los cuerpos simples. Por lo tanto, aumenta la temperatura de ebullición y de fusión. Por el contrario, la energía de ionización y la electronegatividad de estos elementos disminuyen.
Las propiedades físicas de los halógenos se presentan en la siguiente tabla:
| Elemento | Masa atómica | Temperatura de fusión | Temperatura de ebullición | Densidad | Radio de covalencia | Configuración electrónica | Energía de ionización | Electronegatividad (Pauling) |
| Flúor | 18,998 403 16 u | −219,67 °C | −188,11 °C | 1,696 g/l | 64 pm | [He] 2s2 2p5 | 1 681 kJ/mol | 3,98 |
| Cloro | 35,451 5 u | −101,5 °C | −34,04 °C | 3,2 g/l | 102 ± 4 pm | [Ne] 3s2 3p5 | 1 251,2 kJ/mol | 3,16 |
| Bromo | 79,904(3) u | −7,2 °C | 58,8 °C | 3,102 8 g/cm3 | 120 ± 3 pm | [Ar] 4s2 3d10 4p5 | 1 139,9 kJ/mol | 2,96 |
| Yodo | 126,904 47 u | 113,7 °C | 184,3 °C | 4,933 g/cm3 | 139 ± 3 pm | [Kr] 5s2 4d10 5p5 | 1 008,4 kJ/mol | 2,66 |
Los halógenos producen moléculas homonucleares diatómicas X2:
La longitud del enlace entre los átomos aumenta con su radio atómico. La siguiente tabla resume estas longitudes según su estado:
| Halógeno | Flúor | Cloro | Bromo | Yodo |
| Longitud de enlace X-X Estado sólido | 149 pm | 198 pm | 227 pm | 272 |
| Longitud de enlace Estado gaseoso | 143 pm | 199 pm | 228 pm | 266 pm |
Actualmente, la estructura de la molécula At2 de diastasa no está bien establecida. Los datos relativos a su observación no están confirmados. Algunos estudios indican que esta molécula no existe porque nunca ha sido estudiada, mientras que otros científicos consideran que debe existir.
Las energías de enlace de los halógenos disminuyen de arriba hacia abajo en la columna 17 de la tabla periódica, con la excepción de la molécula diflúor F2. Cuando el número atómico aumenta, la reactividad química de estos elementos disminuye. Además, el tamaño de sus átomos aumenta. El flúor sigue este fenómeno en su asociación con otros elementos. Por el contrario, las moléculas F2 presentan energías de enlace relativamente débiles.
Debido a su reactividad química, los halógenos son peligrosos para los seres vivos. En grandes cantidades, pueden ser mortales. Esta alta reactividad resulta de su importante electronegatividad derivada de su carga nuclear efectiva.
Por otro lado, el flúor representa uno de los elementos más reactivos. Es capaz de formar compuestos con numerosas sustancias inertes, así como con otros elementos químicos incluyendo los gases nobles excepto el neón y el helio. Este gas es altamente tóxico y corrosivo. Cuando está contenido en un recipiente de vidrio que contiene una pequeña traza de humedad, ataca el material y forma tetrafluoruro de silicio. Por lo tanto, debe ser manipulado con precaución. Si se utiliza un instrumento de vidrio, éste debe estar absolutamente seco.
Paradójicamente, la importante reactividad del flúor conduce a los enlaces químicos más fuertes, especialmente con el carbono. Por consiguiente, el PTFE o politetrafluoroetileno es un polímero con un punto de fusión elevado y una estabilidad química y térmica excepcional. Fue descubierto en 1938 por accidente por el químico Roy J. Plunkett. Ahora recubre los utensilios de cocina bajo el nombre comercial “Teflón”.
Los halógenos reaccionan con todos los metales cuando están expuestos a temperatura ambiente. Esta asociación permite formar compuestos iónicos como el yoduro de uranio(III), el cloruro de sodio NaCl y el cloruro de hierro(III).
Los halógenos, excepto el yodo, reaccionan con el hidrógeno, lo que conduce a la formación de un gas de composición HX. Soluble en agua, este último forma ácidos halogenohídricos (H+,X−).
Los halógenos son reactivos con no metales como el carbono, el silicio y el dihidrógeno para dar haluros covalentes.
Asociados con los hidrocarburos, los halógenos producen hidrocarburos halogenados. Estos se imponen en la industria como materiales importantes. Conciernen principalmente a los perfluorocarbonos (PFC), los clorofluorocarbonos (CFC) así como el cloroformo (triclorometano CHCl3).
El enlace del flúor con el agua permite obtener ozono O3, dioxígeno O2, y fluoruro de hidrógeno HF. En cuanto al bromo y el cloro, son moderadamente hidrosolubles. Así, sus soluciones se disocian parcialmente en hipohalogenito HXO y en ácido halogenohídrico (H+,X−). En cuanto al yodo, éste es menos soluble.
La reacción de los halógenos, a excepción del flúor, con el agua puede formar una serie de oxoácidos. En la mayoría de estas asociaciones, los halógenos juegan el papel de oxidantes. Los halógenos más ligeros son por tanto capaces de oxidar aniones haluros pesados.
Los interhalógenos tienen como fórmula XYn, donde n es un valor impar de 1 a 7. X e Y corresponden a halógenos. Estos compuestos están constituidos por al menos dos tipos de halógenos. Las moléculas de interhalógenos más importantes, por ejemplo, el trifluoruro de cloro CIF3, se forman por la reacción de un interhalógeno más pequeño con un halógeno puro.
Comparados con los halógenos puros, excepto la molécula de diflúor, los interhalógenos son relativamente reactivos. En efecto, las combinaciones de las moléculas de halógenos homonucleares son más fuertes que los enlaces interhalógenos.
Sin embargo, las propiedades generales de estos compuestos químicos son similares a las de los halógenos puros. Por otro lado, un buen número de interhalógenos se obtienen por la asociación de átomos de flúor a un halógeno pesado. Es posible unir cinco átomos de flúor a un átomo de bromo y de cloro.
En condiciones normales de presión y temperatura, la mayoría de estos compuestos químicos son gaseosos. Sin embargo, algunos permanecen líquidos, especialmente el trifluoruro de bromo BrF3. Varios interhalógenos yodados son sólidos, como es el caso del monobromuro de yodo IBr.
Los compuestos interhalógenos disponen de propiedades físico-químicas intermedias respecto a las de sus halógenos constitutivos. Por consiguiente, el monocloruro de bromo BrCl posee un poder de oxidación superior al del bromo Br2, pero inferior al del cloro Cl2. Físicamente, el monocloruro de yodo ICl es similar al bromo Br2.
Se pueden utilizar los interhalógenos fluorados como reactivos de fluoración más suaves que el flúor F2. También es posible ionizar interhalógenos para obtener interhaluros. El ion triyoduro I3− se forma por reacción entre el ion yoduro I− y el diyodo I2. Se presenta como el paradigma de la mayoría de los interhaluros como I2Cl−. Aunque este último es menos común, se produce por el enlace entre el ion cloruro Cl− y I2.
La reacción de los halógenos con el hidrógeno produce haluros de hidrógeno:
X2 + H2 → 2 HX
HX corresponde al fluoruro de hidrógeno, el bromuro de hidrógeno HBr así como el cloruro de hidrógeno HCI. El astato se comporta como un halógeno. Por la misma reacción, forma astaturo de hidrógeno AtH. Por otro lado, el fluoruro de hidrógeno representa el único haluro que puede dar enlaces hidrógeno.
Cuando los halógenos son más pesados, su reacción con el hidrógeno es menos rápida. Incluso en frío y en la oscuridad, ésta es explosiva con el flúor. Con el cloro, esta reacción es explosiva solo en caliente y en presencia de luz. Con el astato y el yodo, permanece incompleta y permite establecer un equilibrio químico.
Los haluros de hidrógeno se presentan en forma de gas a temperatura ambiente. Cuando están asociados con el agua, forman ácidos halogenohídricos tales como:
El ácido fluorhídrico se considera un ácido débil. Los otros, por su parte, son ácidos fuertes. En cuanto al ácido astathídrico, puede descomponerse en hidrógeno y astato.
Los haluros de hidrógeno se presentan como compuestos tóxicos e irritantes. El cloruro y el fluoruro de hidrógeno son particularmente ácidos. El primero es letal cuando excede 50 ppm en la atmósfera. El segundo se utiliza en la industria. Muy tóxico, puede provocar lesiones celulares así como edemas pulmonares.
Los halógenos producen varios compuestos químicos al reaccionar con el sodio, especialmente:
Estas reacciones también forman llamas de color naranja claro.
El hierro reacciona con el cloro, el flúor así como el bromo para producir haluros de hierro (III). Enlazado con yodo, crea yoduro de hierro(II) Fel2.
Incluso a baja temperatura, la viruta de hierro reacciona con el flúor formando fluoruro de hierro(III) de tono blanco. Cuando el hierro reacciona con el cloro a temperatura elevada, se obtiene cloruro de (III) FeCl3 de color negro. En presencia de humedad, este último presenta un tono marrón-rojizo. El hierro reacciona igualmente con el bromo, lo que permite formar bromuro de hierro(III) FeBr3 coloreado en marrón-rojizo. Su enlace con el yodo permite producir yoduro de hierro(II).
Existen varios óxidos de halógeno. Pudiendo ser más o menos estables, reaccionan directamente con el ozono O3, el dioxígeno O2 o incluso con el óxido como HgO. Dentro de estos óxidos, el flúor conserva su número de oxidación habitual. Sin embargo, los otros halógenos disponen de números de oxidación variados que van de +I a +VII.
Los anhídridos de oxoácidos poseen un número de oxidación +I, +III, +V o incluso +VII. Se denominan halogenosos HXO2, ácido hipohalogenoso HXO, perhalogénico HXO4 o halogénico HXO3. Las sales y los aniones de estos oxoácidos se designan halogenatos, hipohalogenito, perhalogenatos así como halogenitos.
Los halógenos se utilizan en numerosos sectores.
Los cristales de bromuros, cloruros y yoduros de plata tienen el papel de absorber la luz de ciertos colores. También pueden reaccionar con los reveladores para producir los granos de la imagen.
Las lámparas halógenas deben su nombre a la presencia del yodo o del bromo. El elemento químico produce una sobretensión en el filamento de tungsteno para permitirle alcanzar una temperatura elevada, lo que da un color más blanco.
El uso de halógenos en las lámparas comporta numerosas ventajas. La acción entre el tungsteno y el dihalógeno, a temperatura moderada, forma haluros de tungsteno. En caliente, se descomponen para dar de nuevo dihalógeno y tungsteno. Cuando el filamento de tungsteno posee una temperatura elevada, tiene un diámetro más débil. Así, se beneficia de una fuerte resistencia y por tanto un efecto Joule importante.
Cuando el dihalógeno reacciona con tungsteno, oxida el filamento. Esto genera productos gaseosos WBrn. Por otro lado, el bromuro de tungsteno se presenta en forma de gas. Esto corresponde por tanto a la parte del filamento que ha sido vaporizada, aquella donde el diámetro es más grande.
El haluro gaseoso se descompone en el punto más caliente de la lámpara. Esto permite depositar tungsteno en todas las partes finas del filamento. Así, todo el proceso (evaporación / redeposición) consiste en transferir el tungsteno de las partes gruesas hacia las partes finas del filamento, homogeneizando así su diámetro. Por consiguiente, el filamento auto-mantenido puede resistir mejor el calor que las lámparas de incandescencia ordinarias.
El cloro, que se presenta en forma de ion hipoclorito ClO−, se utiliza en la lejía. Agente bactericida y oxidante activo, también está presente en productos de blanqueamiento. Algunos oxicloruros también se utilizan en industrias.
El bromo, principalmente aquel en forma de dibromo, sirve para desinfectar las piscinas. Más fácil de almacenar en forma de líquido que como gas, este elemento resulta poco agresivo para las células. Por tanto, es apreciado para sanear las piscinas calientes como los spas. Sin embargo, este reactivo es relativamente costoso.
El yodo se utiliza a menudo para la desinfección, como Betadine o tintura de yodo.
El flúor está presente en productos de higiene dental. Especialmente, las pastas de dientes que contienen este elemento químico refuerzan el esmalte de los dientes. Favoreciendo la prevención de caries, protegen las encías. Su uso cotidiano permite mantener los dientes en buen estado de salud. Sin embargo, el diflúor gaseoso es demasiado reactivo. Por tanto, es muy peligroso.
Omnipresentes en la naturaleza, los halógenos son muy utilizados en el sector alimentario. Así, el cloro forma parte de la alimentación. Se encuentra ion cloruro en la sal de mesa. Este último se compone esencialmente de cloruro de sodio. Por otro lado, este elemento químico se encuentra bajo forma molecular en los alimentos que contienen sucralosa, un edulcorante artificial.
El yodo es esencial para la salud humana. La tiroides es una glándula que tiene el papel de fijar este elemento químico y de sintetizar las hormonas yodadas.
Los hidrocarburos fluorados, bromados, clorados o yodados forman compuestos químicos como:
Los disolventes halogenados son peligrosos para la capa de ozono.
Los polímeros halogenados conciernen principalmente a los fluoropolímeros así como a los cloropolímeros. Los primeros hacen referencia a los siguientes elementos:
En cuanto a los polímeros clorados, corresponden al policloruro de vinilo sobreclorado (PVC-C), policloruro de vinilo (PVC) y al policloruro de vinilideno (PVDC).
Los halógenos entran en la composición de numerosos medicamentos incluidos ciertos agentes anestésicos volátiles, como:
El bromuro de potasio está presente en somníferos.
a partir de 49€
Hecho en España
Disponible, 7 días a la semana
Dentro de 14 días, satisfecho o reembolsado
PayPal, tarjeta de crédito, Visa, Mastercard, transferencia bancaria
4x sin intereses desde 30€ de compra con PayPal