Un compuesto interhalógeno es una molécula que contiene dos o más átomos de halógeno diferentes ( flúor , cloro , bromo , yodo o astato ) y no contiene átomos de elementos de ningún otro grupo.
La mayoría de los compuestos interhalógenos conocidos son binarios (compuestos de solo dos elementos distintos). Sus fórmulas son generalmente XY n , donde n = 1, 3, 5 o 7, y X es el menos electronegativo de los dos halógenos. 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 polihalogenados. Los formados con astato tienen una vida media muy corta debido a que el astato es intensamente radiactivo.
Definitivamente no se conocen compuestos interhalógenos que contengan tres o más halógenos diferentes, [1] aunque algunos libros afirman que el IFCl
2y SI
2Se han obtenido Cl , [2] [3] [4] [5] y los estudios teóricos parecen indicar que algunos compuestos de la serie BrClF
norteson apenas estables. [6]
Tipos de interhalógenos
Interhalógenos diatómicos
Los interhalógenos de la forma XY tienen propiedades físicas intermedias entre las de los dos halógenos parentales. El enlace covalente entre los dos átomos tiene algún carácter iónico , siendo el halógeno menos electronegativo , X, oxidado y con carga parcial positiva. Se conocen todas las combinaciones de flúor, cloro, bromo y yodo que tienen la fórmula general antes mencionada, pero no todas son estables. Algunas combinaciones de astato con otros halógenos ni siquiera se conocen, y las que se conocen son muy inestables.
- El monofluoruro de cloro (ClF) es el compuesto interhalógeno más ligero. El ClF es un gas incoloro con un punto de ebullición normal de -100 ° C.
- El monofluoruro de bromo (BrF) no se ha obtenido como un compuesto puro, se disocia en trifluoruro y bromo libre. Se crea de acuerdo con la siguiente ecuación:
- Br 2 (l) + F 2 (g) → 2 BrF (g)
El monofluoruro de bromo se disocia así:
- 3 BrF → Br 2 + BrF 3
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/a/ab/Astatine-chloride-3D-vdW.png/177px-Astatine-chloride-3D-vdW.png)
- El monofluoruro de yodo (IF) es inestable y se descompone a 0 ° C, desproporcionando en yodo elemental y pentafluoruro de yodo .
- El monocloruro de bromo (BrCl) es un gas de color marrón amarillento con un punto de ebullición de 5 ° C.
- El monocloruro de yodo (ICl) existe como cristales rojos transparentes que se funden a 27,2 ° C para formar un líquido parduzco asfixiante (similar en apariencia y peso al bromo ). Reacciona con HCl para formar el ácido fuerte HICl 2 . La estructura cristalina del monocloruro de yodo consiste en cadenas en zig-zag fruncidas, con fuertes interacciones entre las cadenas.
- El monocloruro de astato (AtCl) se obtiene mediante la combinación directa de astato en fase gaseosacon cloro o mediante la adición secuencial de astato y ión dicromato a una solución de cloruro ácido.
- El monobromuro de yodo (IBr) se produce mediante la combinación directa de los elementos para formar un sólido cristalino rojo oscuro. Se derrite a 42 ° C y hierve a 116 ° C para formar un vapor parcialmente disociado.
- El monobromuro de astato (AtBr) se produce mediante la combinación directa de astato con vapor de bromo o una solución acuosa de monobromuro de yodo.
- El monoyoduro de astato (AtI) se produce mediante la combinación directa de astato y yodo.
Aún no se han descubierto fluoruros de astato. Su ausencia se ha atribuido especulativamente a la extrema reactividad de tales compuestos, incluida la reacción de un fluoruro formado inicialmente con las paredes del recipiente de vidrio para formar un producto no volátil. [a] Por tanto, aunque se cree que la síntesis de un fluoruro de astato es posible, puede requerir un disolvente de fluoruro de halógeno líquido, como ya se ha utilizado para la caracterización de los fluoruros de radón. [10] [11]
Además, existen moléculas análogas que involucran pseudohalógenos , como los haluros de cianógeno .
Interhalógenos tetratómicos
- El trifluoruro de cloro (ClF 3 ) es un gas incoloro que se condensa en un líquido verde y se congela en un sólido blanco. Se elabora haciendo reaccionar cloro con un exceso de flúor a 250 ° C en untubo de níquel . Reacciona de forma más violenta que el flúor, a menudo de forma explosiva. La molécula es plana y en forma de T . Se utiliza en la fabricación de hexafluoruro de uranio .
- El trifluoruro de bromo (BrF 3 ) es un líquido amarillo verdoso que conduce la electricidad, se autoioniza para formar [BrF 2 ] + y [BrF 4 ] - . Reacciona con muchos metales y óxidos metálicos para formar entidades ionizadas similares; con algunos otros forma el fluoruro metálico más bromo y oxígeno libres. Se utiliza en química orgánica como agente fluorante. Tiene la misma forma molecular que el trifluoruro de cloro.
- El trifluoruro de yodo (IF 3 ) es un sólido amarillo que se descompone por encima de -28 ° C. Puede sintetizarse a partir de los elementos, pero se debe tener cuidado para evitar la formación de IF 5 . F 2 ataques I 2 para dar IF 3 a -45 ° C en CCl 3 F . Alternativamente, a bajas temperaturas, la reacción de fluoración
- I 2 + 3 XeF 2 → 2 SI 3 + 3 Xe
- puede ser usado. No se sabe mucho sobre el trifluoruro de yodo, ya que es muy inestable.
- El tricloruro de yodo (ICl 3 ) forma cristales de color amarillo limón que se funden bajo presión a un líquido marrón. Puede estar hecho de los elementos a baja temperatura, o de pentóxido de yodo y cloruro de hidrógeno. Reacciona con muchos cloruros metálicos para formar tetracloroyoduros ( ICl-
4) y se hidroliza en agua. La molécula es un dímero plano (ICl 3 ) 2 , con cada átomo de yodo rodeado por cuatro átomos de cloro. - El tribromuro de yodo (IBr 3 ) es un líquido marrón oscuro.
Interhalógenos hexatómicos
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/e/e0/Bromine-pentafluoride-3D-vdW.png/179px-Bromine-pentafluoride-3D-vdW.png)
Todos los interhalógenos hexatómicos y octatómicos estables involucran un halógeno más pesado combinado con cinco o siete átomos de flúor. A diferencia de los otros halógenos, los átomos de flúor tienen una alta electronegatividad y un tamaño pequeño que puede estabilizarlos.
- El pentafluoruro de cloro (ClF 5 ) es un gas incoloro que se obtiene al hacer reaccionar trifluoruro de cloro con flúor a altas temperaturas y presiones elevadas. Reacciona violentamente con el agua y la mayoría de metales y no metales .
- El pentafluoruro de bromo (BrF 5 ) es un líquido fumante incoloro, elaborado mediante la reacción de trifluoruro de bromo con flúor a 200 ° C. Es físicamente estable, pero reacciona violentamente con el agua y la mayoría de los metales y no metales .
- El pentafluoruro de yodo (IF 5 ) es un líquido incoloro que se obtiene haciendo reaccionar el pentóxido de yodo con flúor o el yodo con flúor de plata (II) . Es muy reactivo, incluso lentamente con el vidrio. Reacciona con el agua para formar ácido fluorhídrico y con gas flúor para formar heptafluoruro de yodo . La molécula tiene la forma de una pirámide tetragonal .
Interhalógenos octatómicos
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/7/7a/Iodine-heptafluoride-3D-vdW.png/180px-Iodine-heptafluoride-3D-vdW.png)
- El heptafluoruro de yodo (IF 7 ) es un gas incoloro y un agente fluorante fuerte. Se fabrica haciendo reaccionar pentafluoruro de yodo con gas flúor. La molécula es una bipirámide pentagonal . Este compuesto es el único compuesto interhalógeno conocido donde el átomo más grande lleva siete de los átomos más pequeños.
- Todos los intentos de sintetizar bromo o heptafluoruro de cloro han fracasado; en cambio, se produce pentafluoruro de bromo o pentafluoruro de cloro , junto con flúor gaseoso.
Resumen de interhalógenos conocidos
F | |||||
---|---|---|---|---|---|
Cl | |||||
Br | |||||
I | |||||
A | |||||
F | Cl | Br | I | A |
Propiedades
Por lo general, los enlaces interhalógenos son más reactivos que los enlaces halógenos diatómicos, porque los enlaces interhalógenos son más débiles que los enlaces halógenos diatómicos, excepto para F 2 . Si los interhalógenos se exponen al agua, se convierten en iones haluro y oxihaluro . Con BrF 5 , esta reacción puede ser explosiva . Si los interhalógenos están expuestos a dióxido de silicio u óxidos metálicos , entonces el silicio o el metal se unen respectivamente con uno de los tipos de halógeno, dejando libres halógenos diatómicos y oxígeno diatómico. 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 y el yodo a siete. Los interhalógenos AX y AX 3 pueden formarse entre dos halógenos cuyas electronegatividades están relativamente próximas entre sí. Cuando los interhalógenos se exponen a metales, reaccionan para formar haluros metálicos de los halógenos constituyentes. El poder de oxidación de un interhalógeno aumenta con el número de halógenos unidos al átomo central del interhalógeno, así como con el tamaño decreciente del átomo central del compuesto. Los interhalógenos que contienen flúor tienen más probabilidades de ser volátiles que los interhalógenos que contienen halógenos más pesados. [1]
Los interhalógenos con uno o tres halógenos unidos a un átomo central están formados por dos elementos cuyas electronegatividades no están muy separadas. Los interhalógenos con cinco o siete halógenos unidos a un átomo central están formados por dos elementos cuyos tamaños son muy diferentes. El número de halógenos más pequeños que pueden unirse a un halógeno central grande está guiado por la relación del radio atómico del halógeno más grande sobre el radio atómico del halógeno más pequeño. Varios interhalógenos, como el IF 7 , reaccionan con todos los metales excepto con los del grupo del platino . IF 7 , a diferencia de los interhalógenos de la serie XY 5 , no reacciona con los fluoruros de los metales alcalinos . [1]
ClF 3 es el más reactivo de los interhalógenos XY 3 . ICl 3 es el menos reactivo. BrF 3 tiene la mayor estabilidad térmica de los interhalógenos con cuatro átomos. ICl 3 tiene el más bajo. 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 interhalógenos, especialmente los que contienen bromo, son líquidos y la mayoría de los interhalógenos que contienen yodo son sólidos. La mayoría de los interhalógenos compuestos por halógenos más ligeros son bastante incoloros, pero los interhalógenos que contienen halógenos más pesados tienen un color más profundo debido a su mayor peso molecular . A este respecto, los interhalógenos son similares a los halógenos. Cuanto mayor sea la diferencia entre las electronegatividades de los dos halógenos en un interhalógeno, mayor será el punto de ebullición del interhalógeno. 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, ClF tiene una longitud de enlace de 1,628 Å e IBr tiene una longitud de enlace de 2,47 Å. [1]
Producción
Es posible producir interhalógenos más grandes, como ClF 3 , al exponer interhalógenos más pequeños, como ClF, a halógenos diatómicos puros, como F 2 . Este método de producción es especialmente útil para generar fluoruros de halógeno . A temperaturas de 250 a 300 ° C, este tipo de método de producción también puede convertir interhalógenos más grandes en otros más pequeños. También es posible producir interhalógenos combinando dos halógenos puros en diversas condiciones. Este método puede generar cualquier interhalógeno salvo IF 7 . [1]
Los interhalógenos más pequeños, como el ClF, pueden formarse por reacción directa con halógenos puros. Por ejemplo, F 2 reacciona con Cl 2 a 250 ° C para formar dos moléculas de ClF. El Br 2 reacciona con el flúor diatómico de la misma forma, pero a 60 ° C. I 2 reacciona con el flúor diatómico a solo 35 ° C. Tanto el ClF como el BrF pueden producirse mediante la reacción de un interhalógeno más grande, como ClF 3 o BrF 3 y una molécula diatómica del elemento inferior en la tabla periódica . Entre los interhalógenos hexatómicos, el IF 5 tiene un punto de ebullición más alto (97 ° C) que el BrF 5 (40,5 ° C), aunque ambos compuestos son líquidos a temperatura ambiente . El interhalógeno IF 7 puede formarse haciendo reaccionar yoduro de paladio con flúor. [1]
Aplicaciones
Algunos interhalógenos, como BrF 3 , IF 5 e ICl, son buenos agentes halogenantes . BrF 5 es demasiado reactivo para generar flúor. Más allá de eso, el monocloruro de yodo tiene varias aplicaciones, incluida la ayuda a medir la saturación de grasas y aceites, y como catalizador de algunas reacciones . Se utilizan varios interhalógenos, incluido el IF 7 , 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 ).
Ver también
- Intercalcógeno
- Haluro de hidrogeno
Notas
- ^ Un intento inicial de fluorar el astato usando trifluoruro de cloro resultó en la formación de un producto que se adhirió al vidrio. Seformaronmonofluoruro de cloro, cloro y tetrafluorosilano . Los autores calificaron el efecto de "desconcertante", admitiendo que habían esperado la formación de un fluoruro volátil. [7] Diez años después, se predijo que el compuesto no sería volátil, fuera de línea con los otros halógenos pero similar al fluoruro de radón ; [8] en ese momento, se había demostrado que este último era iónico. [9]
Referencias
- ↑ a b c d e f g h Saxena, PB (2007). Química de los compuestos interhalógenos . ISBN 9788183562430. Consultado el 27 de febrero de 2013 .
- ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . pag. 824. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Meyers, Robert A., ed. (2001). Enciclopedia de Ciencias Físicas y Tecnología: Química Inorgánica (3ª ed.). Prensa académica. ISBN 978-0-12-227410-7.
Algunos compuestos ternarios, como IFCl
2y SI
2Cl , también se conocen [no se proporciona fuente]. - ^ Murthy, C. Parameshwara (2008). Química Universitaria . 1 . New Age International. pag. 675. ISBN 978-8122407426.
Los únicos dos compuestos interhalógenos son IFCl
2y SI
2Cl [no se proporciona fuente]. - ^ Sahoo, Balaram; Nayak, Nimai Charan; Samantaray, Asutosh; Pujapanda, Prafulla Kumar (2012). Química inorgánica . Aprendizaje PHI. ISBN 978-8120343085.
Solo unos pocos compuestos interhalógenos ternarios como el IFCl
2y SI
2Se ha preparado Cl [no se ha proporcionado ninguna fuente]. - ^ Ignatyev, Igor S .; Schaefer, Henry F., III (1999). "Haluros de bromo: las moléculas neutras BrClF
norte( n = 1–5) y sus aniones: estructuras, energía y afinidades electrónicas ". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 121 (29): 6904-6910. doi : 10.1021 / ja990144h . - ^ Appelman, EH; Pereza, EN; Studier, MH (1966). "Observación de compuestos de astato por espectrometría de masas de tiempo de vuelo". Química inorgánica . 5 (5): 766–769. doi : 10.1021 / ic50039a016 .
- ^ Pitzer, KS (1975). "Fluoruros de radón y elemento 118" . Revista de la Sociedad Química, Comunicaciones químicas . 5 (18): 760b – 761. doi : 10.1039 / C3975000760B .
- ^ Bartlett, N .; Sladky, FO (1973). "La química del criptón, xenón y radón". En Bailar, JC; Emeléus, HJ; Nyholm, R .; et al. (eds.). Química Inorgánica Integral . 1 . Pergamon. págs. 213–330. ISBN 0-08-017275-X.
- ^ Zuckerman y Hagen , 1989 , p. 31.
- ^ Kugler y Keller 1985 , págs. 112, 192-193.
Bibliografía
- Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- Kugler, HK; Keller, C. (1985).'En, Astatine', sistema no. 8a . Manual de Gmelin de química inorgánica y organometálica. 8 (8ª ed.). Springer-Verlag. ISBN 3-540-93516-9.
- Zuckerman, JJ; Hagen, AP (1989). Reacciones y métodos inorgánicos, formación de enlaces a halógenos . John Wiley e hijos . ISBN 978-0-471-18656-4.