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Interhalógeno

En química , un compuesto interhalógeno es una molécula que contiene dos o más átomos de halógeno diferentes ( flúor , cloro , bromo , yodo o astato ) y ningún átomo de elemento...

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En química , un compuesto interhalógeno es una molécula que contiene dos o más átomos de halógeno diferentes ( flúor , cloro , bromo , yodo o astato ) y ningún átomo de elementos de ningún otro grupo.

La mayoría de los compuestos interhalógenos conocidos son binarios (compuestos por solo dos elementos distintos). Sus fórmulas suelen ser XY n , donde n = 1, 3, 5 o 7, y X es el halógeno menos electronegativo . El valor de n en los interhalógenos siempre es impar, debido a la valencia impar de los halógenos. Todos son propensos a la hidrólisis y se ionizan para dar lugar a iones polihalógenos. Los que se forman con astato tienen una vida media muy corta debido a la intensa radiactividad del astato.

No se conocen con certeza compuestos interhalógenos que contengan tres o más halógenos diferentes, [ 1 ] aunque algunos libros afirman que se han obtenido IFCl 2 e IF 2 Cl , [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] y los estudios teóricos parecen indicar que algunos compuestos de la serie BrClFn son apenas estables. [ 6 ]

Algunos interhalógenos, como BrF₃ , IF₅ e ICl , son buenos agentes halogenantes . BrF₅ es demasiado reactivo para generar flúor. Además, el monocloruro de yodo tiene varias aplicaciones, entre ellas , ayudar a medir la saturación de grasas y aceites, y como catalizador para algunas reacciones . Varios interhalógenos, incluido IF₇ , se utilizan para formar polihaluros . [ 1 ]

Existen compuestos similares con varios pseudohalógenos , como las azidas de halógeno ( FN 3 , ClN 3 , BrN 3 , e IN 3 ) y los haluros de cianógeno ( FCN , ClCN , BrCN , e ICN ).

Tipos de interhalógenos

La tabla resume los tipos conocidos de compuestos interhalógenos. Para las moléculas no diatómicas, los átomos que aparecen en el lado izquierdo son el átomo central. Los átomos más grandes (bromo, yodo) pueden albergar más átomos más pequeños (flúor, cloro) a su alrededor, lo que permite un mayor rango de números de coordinación (3, 5, 7). Cuanto mayor sea la diferencia de tamaño entre los dos halógenos, mayor podrá ser el número de coordinación, razón por la cual los interhalógenos de orden superior suelen ser fluoruros (el flúor es el halógeno más pequeño). La ausencia de ciertas combinaciones como ClF₇ y BrCl₃ refleja estas limitaciones estéricas y electrónicas; asimismo, la ausencia de compuestos de astato se debe a su alta radiactividad.

interhalógenos diatómicos

monocloruro de yodo

Los interhalógenos de la forma XY poseen propiedades físicas intermedias entre las de los dos halógenos originales. El enlace covalente entre los dos átomos tiene cierto carácter iónico , ya que el halógeno menos electronegativo , X, se oxida y adquiere una carga parcial positiva. Se conocen todas las combinaciones de flúor, cloro, bromo y yodo que tienen la fórmula general mencionada, pero no todas son estables. Algunas combinaciones de astato con otros halógenos son desconocidas, y las que se conocen son altamente inestables.

Br 2 (l) + F 2 (g) → 2  BrF(g)
El monofluoruro de bromo se disocia de esta manera:
3  BrF → Br 2 + BrF 3
cloruro de astato
bromuro de astato
yoduro de astato
  • El monofluoruro de yodo (IF) es inestable y se descompone a 0 °C, desproporcionándose en yodo elemental y pentafluoruro de yodo .
  • El monocloruro de bromo (BrCl) es un gas de color amarillo parduzco con un punto de ebullición de 5 °C.
  • El monocloruro de yodo (ICl) se presenta como cristales rojos transparentes que se funden a 27,2 °C para formar un líquido marrón asfixiante (de aspecto y peso similares al bromo ). Reacciona con HCl para formar el ácido fuerte HICl₂ . La estructura cristalina del monocloruro de yodo consiste en cadenas onduladas en zigzag, con fuertes interacciones entre ellas.
  • El monocloruro de astato [ 7 ] (AtCl) se obtiene mediante la combinación directa de astato en fase gaseosa con cloro o mediante la adición secuencial de astato e ion dicromato a una solución ácida de cloruro.
  • El monobromuro de yodo (IBr) se obtiene mediante la combinación directa de los elementos para formar un sólido cristalino de color rojo oscuro. Se funde a 42 °C y hierve a 116 °C, formando un vapor parcialmente disociado.
  • El monobromuro de astato (AtBr) se obtiene mediante la combinación directa de astato con vapor de bromo o con una solución acuosa de monobromuro de yodo.
  • El monoyoduro de astato (AtI) se obtiene mediante la combinación directa de astato y yodo.

Aún no se han descubierto fluoruros de astato . Su ausencia se ha atribuido, de forma especulativa, a la extrema reactividad de estos compuestos, incluyendo la reacción de un fluoruro inicialmente formado con las paredes del recipiente de vidrio para formar un producto no volátil. [ a ] ​​Por lo tanto, aunque se cree que la síntesis de un fluoruro de astato es posible, podría requerir un disolvente de fluoruro de halógeno líquido, como ya se ha utilizado para la caracterización de fluoruros de radón. [ 11 ] [ 12 ]

Además, existen moléculas análogas que involucran pseudohalógenos , como los haluros de cianógeno .

interhalógenos tetratómicos

trifluoruro de cloro
  • El trifluoruro de cloro (ClF₃ ) es un gas incoloro que se condensa en un líquido verde y se congela formando un sólido blanco. Se obtiene mediante la reacción de cloro con un exceso de flúor a 250 °C en un tubo de níquel . Reacciona con mayor violencia que el flúor, a menudo de forma explosiva. Su molécula es plana y tiene forma de T. Se utiliza en la fabricación de hexafluoruro de uranio .
  • El trifluoruro de bromo (BrF₃ ) es un líquido amarillo verdoso conductor de la electricidad; se autoioniza para formar [BrF₂ ] ⁺ y [BrF₄ ] ⁻ . Reacciona con muchos metales y óxidos metálicos para formar entidades ionizadas similares; con otros metales, forma el fluoruro metálico más bromo libre y oxígeno ; y con agua, forma ácido fluorhídrico y ácido bromhídrico. Se utiliza en química orgánica como agente fluorante. Tiene la misma forma molecular que el trifluoruro de cloro.
  • El trifluoruro de yodo (IF₃ ) es un sólido amarillo que se descompone por encima de −28 °  C. Se puede sintetizar a partir de los elementos, pero se debe tener cuidado para evitar la formación de IF₅ . El F₂ ataca al I₂ ​​para producir IF₃ a −45 °C en CCl₃F . Alternativamente, a bajas temperaturas, la reacción de fluoración
Yo 2 + 3 XeF 2 → 2 SI 3 + 3 Xe   
Se puede utilizar. No se sabe mucho sobre el trifluoruro de yodo, ya que es muy inestable.
  • El tricloruro de yodo (ICl₃ ) forma cristales de color amarillo limón que se funden bajo presión, transformándose en un líquido marrón. Puede obtenerse a partir de los elementos a baja temperatura, o a partir de pentóxido de yodo y cloruro de hidrógeno. Reacciona con muchos cloruros metálicos para formar tetracloroyoduros ( ICl₄ ) y se hidroliza en agua. La molécula es un dímero plano (ICl₃ ) ₂ , donde cada átomo de yodo está rodeado por cuatro átomos de cloro .
  • El tribromuro de yodo (IBr 3 ) es un líquido de color marrón oscuro.

interhalógenos hexatómicos

pentafluoruro de bromo

Todos los interhalógenos hexatómicos y octatómicos estables están formados por un halógeno más pesado combinado con cinco o siete átomos de flúor. A diferencia de los demás halógenos, los átomos de flúor poseen una alta electronegatividad y un tamaño pequeño, lo que les permite estabilizarse.

interhalógenos octatómicos

heptafluoruro de yodo

Propiedades

Por lo general, los enlaces interhalógenos son más reactivos que los enlaces diatómicos de halógenos, ya que son más débiles que estos últimos, excepto en el caso del F₂ . Si los interhalógenos se exponen al agua, se convierten en iones haluro y oxihaluro . Con el BrF₅ , esta reacción puede ser explosiva . Si los interhalógenos se exponen al dióxido de silicio o a óxidos metálicos , el silicio o el metal, respectivamente, se unen a uno de los tipos de halógeno, dejando halógenos diatómicos y oxígeno diatómico libres. La mayoría de los interhalógenos son fluoruros de halógeno, y todos menos tres (IBr, AtBr y AtI) del resto son cloruros de halógeno. El cloro y el bromo pueden unirse a cinco átomos de flúor cada uno, y el yodo a siete. Los interhalógenos AX y AX₃ pueden formarse entre dos halógenos cuyas electronegatividades son relativamente cercanas. Cuando los interhalógenos se exponen a metales, reaccionan para formar haluros metálicos de los halógenos constituyentes. El poder oxidante de un interhalógeno aumenta con el número de halógenos unidos al átomo central del interhalógeno, así como con la disminución del tamaño de dicho átomo. Los interhalógenos que contienen flúor son más propensos a ser volátiles que los que contienen halógenos más pesados. [ 1 ]

Los interhalógenos con uno o tres halógenos unidos a un átomo central se forman a partir de dos elementos cuyas electronegatividades no difieren mucho. Los interhalógenos con cinco o siete halógenos unidos a un átomo central se forman a partir de dos elementos cuyos tamaños son muy diferentes. El número de halógenos más pequeños que pueden unirse a un halógeno central grande viene determinado por la relación entre el radio atómico del halógeno más grande y el radio atómico del halógeno más pequeño. Varios interhalógenos, como el IF₇ , reaccionan con todos los metales excepto con los del grupo del platino . El IF₇ , a diferencia de los interhalógenos de la serie XY₅ , no reacciona con los fluoruros de los metales alcalinos . [ 1 ]

El ClF₃ es el más reactivo de los interhalógenos XY₃. El ICl₃ es el menos reactivo. El BrF₃ tiene la mayor estabilidad térmica de los interhalógenos con cuatro átomos. El ICl₃ tiene la menor. El trifluoruro de cloro tiene un punto de ebullición de −12  °C. El trifluoruro de bromo tiene un punto de ebullición de 127  °C y es líquido a temperatura ambiente . El tricloruro de yodo se funde a 101  °C. [ 1 ]

La mayoría de los interhalógenos son gases covalentes . Algunos, especialmente los que contienen bromo, son líquidos , y la mayoría de los que contienen yodo son sólidos. La mayoría de los interhalógenos compuestos por halógenos ligeros son prácticamente incoloros, pero los que contienen halógenos más pesados ​​presentan un color más intenso debido a su mayor peso molecular . En este sentido, los interhalógenos son similares a los halógenos. Cuanto mayor sea la diferencia entre las electronegatividades de los dos halógenos en un interhalógeno, mayor será su punto de ebullición. Todos los interhalógenos son diamagnéticos . La longitud de enlace de los interhalógenos de la serie XY aumenta con el tamaño de los halógenos constituyentes. Por ejemplo, el ClF tiene una longitud de enlace de 1,628 Å , y el IBr tiene una longitud de enlace de 2,47 Å. [ 1 ]  

Producción

Es posible producir interhalógenos de mayor tamaño, como el ClF₃ , exponiendo interhalógenos más pequeños, como el ClF, a halógenos diatómicos puros, como el F₂ . Este método de producción es especialmente útil para generar fluoruros de halógeno . A temperaturas de 250 a 300  °C, este método también puede convertir interhalógenos de mayor tamaño en otros más pequeños. Asimismo, es posible producir interhalógenos combinando dos halógenos puros en diversas condiciones. Este método puede generar cualquier interhalógeno, excepto el IF₇ . [ 1 ]

Los interhalógenos más pequeños, como el ClF, pueden formarse por reacción directa con halógenos puros. Por ejemplo, el F₂ reacciona con el Cl₂ a 250  °C para formar dos moléculas de ClF. El Br₂ reacciona con el flúor diatómico de la misma manera, pero a 60  °C. El I₂ reacciona con el flúor diatómico a solo 35  °C. Tanto el ClF como el BrF pueden producirse por la reacción de un interhalógeno más grande, como el ClF₃ o el BrF₃ , y una molécula diatómica del elemento situado más abajo en la tabla periódica . Entre los interhalógenos hexatómicos, el IF₅ tiene un punto de ebullición más alto (97  °C) que el BrF₅ ( 40,5  °C), aunque ambos compuestos son líquidos a temperatura ambiente . El interhalógeno IF₇ puede formarse por reacción del yoduro de paladio con flúor. [ 1 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Un intento inicial de fluorar astato usando trifluoruro de cloro resultó en la formación de un producto que se adhirió al vidrio. Se formaron monofluoruro de cloro, cloro y tetrafluorosilano . Los autores calificaron el efecto de "desconcertante", admitiendo que esperaban la formación de un fluoruro volátil. [ 8 ] Diez años después, se predijo que el compuesto no sería volátil, a diferencia de los otros halógenos pero similar al difluoruro de radón ; [ 9 ] para entonces, se había demostrado que este último era iónico. [ 10 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 Saxena, PB (2007). Química de los compuestos interhalógenos . Discovery Publishing House. ISBN 978-81-8356-243-0Consultado el 27 de febrero de 2013 .
  2. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. p. 824. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  3. ↑ Meyers, Robert A., ed. (2001). Enciclopedia de Ciencias Físicas y Tecnología: Química Inorgánica (3.ª ed.). Academic Press. ISBN  978-0-12-227410-7. Algunos compuestos ternarios, como el IFCl2 ySI2 Cl, también se conocen [no se proporciona fuente].
  4. ↑ Murthy, C. Parameshwara (2008). Química universitaria . Vol. 1. New Age International. pág. 675. ISBN   978-81-224-0742-6Los únicos dos compuestos interhalógenos son IFCl2 ySI2 Cl[sin fuente indicada].
  5. ^ Sahoo, Balaram; Nayak, Nimai Charan; Samantaray, Asutosh; Pujapanda, Prafulla Kumar (2012). Química Inorgánica . Aprendizaje de PHI. ISBN 978-81-203-4308-5. Solo unos pocos compuestos interhalógenos ternarios como IFCl2 ySISe han preparado 2 Cl
  6. ↑ Ignatyev, Igor S.; Schaefer, Henry F. III (1999). "Haluros de bromo: Las moléculas neutras BrClFn (n= 1–5) y sus aniones: estructuras, energéticas y afinidades electrónicas".Journal of the American Chemical Society.121(29):6904–6910.doi:10.1021/ja990144h.
  7. ↑ 211 At+Cl 2 a temperatura ambiente: Berei, Klara; Vasáros, L. (1981). Química orgánica del astato (PDF) . Academia Húngara de Ciencias, Instituto Central de Investigación Física. pág. 32. ISBN  9633717876.
  8. ↑ Appelman, EH; Sloth, EN; Studier, MH (1966). "Observación de compuestos de astato mediante espectrometría de masas de tiempo de vuelo". Química Inorgánica . 5 (5): 766– 769. doi : 10.1021/ic50039a016 .
  9. ↑ Pitzer, KS (1975). "Fluoruros de radón y elemento 118" . Journal of the Chemical Society, Chemical Communications . 5 (18): 760b–761. doi : 10.1039/C3975000760B .
  10. ↑ Bartlett, N.; Sladky, FO (1973). "La química del kriptón, el xenón y el radón". En Bailar, JC; Emeléus, HJ; Nyholm, R.; et al. (eds.). Química inorgánica integral . Vol. 1. Pergamon. pp. 213–330 . ISBN    0-08-017275-X.
  11. ↑ Zuckerman y Hagen 1989 , pág. 31.
  12. ^ Kugler y Keller 1985 , págs. 112, 192-193.

Bibliografía

  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª  ed.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  • Kugler, Hong Kong; Keller, C. (1985).'At, Astato', sistema n.º 8a . Manual de Química Inorgánica y Organometálica de Gmelin. Vol.  8 (8.ª  ed.). Springer-Verlag. ISBN 3-540-93516-9.
  • Zuckerman, JJ; Hagen, AP (1989). Reacciones y métodos inorgánicos: la formación de enlaces con halógenos . John Wiley & Sons . ISBN 978-0-471-18656-4.