¿Sabía que podemos usar bromo para reducir las emisiones de mercurio de las centrales eléctricas de carbón? Los científicos ya han descubierto que pueden usar algo llamadoCarbón activadopara atrapar las partículas de mercurio liberadas cuando se quema el carbón. Sin embargo, el bromo se ha convertido recientemente en el centro de atención porque puede ayudar al carbón activado a oxidar el mercurio y atrapar más elementos dañinos. Este es solo un ejemplo de los muchosreacciones de halógenos.
- Este artículo analiza muchos de los diferentesreacciones de halógenos.
- Explorarás las tendencias en variosReacciones redox y desplazamiento de halógenos., incluidas las reacciones de los halógenos conhaluros,hidrógeno,rieles,hidróxido de sodioymoléculas orgánicas.
- aprenderás cómola reactividad varíaa medida que desciende en el grupo.
¿Qué son los halógenos?
Los halógenos son una familia de no metales que se encuentran en el grupo 17 de la tabla periódica. Incluyenflúor,cloro,bromo,yodo, yastato.
Fig. 1 - Los halógenos
Si has leído el artículohalógenos, recordará que algunos científicos incluyen el elemento artificial tennessine entre los halógenos. Como antes, no nos centraremos en ello en este artículo. ¡Solo ha existido durante una fracción de segundo, y nadie conoce bien ninguna de sus propiedades!
halógenos puede reaccionar de muchas maneras. Ellos pueden:
Desplazar otros halógenos.
Reaccionar con hidrógeno.
Reaccionar con los metales.
Reaccionar con hidróxido de sodio.
Reacciona con alcanos, benceno y otras moléculas orgánicas.
Exploraremos estas reacciones a lo largo del resto de este artículo.
Reacciones de los halógenos como agentes oxidantes
Los halógenos pueden actuar comoagentes oxidantes.
Unagente oxidanteoxida otras especies y se reduce en el proceso.
Es posible que ya conozca el acrónimo OIL RIG. Te ayuda a recordar el movimiento de los electrones en las reacciones redox:
Fig. 2 - El acrónimo OIL RIG
Del mismo modo, hay otro acrónimo,AVENA RAD. Te ayuda a recordar las acciones de los agentes oxidantes y reductores, una vez más en términos de electrones:
Fig. 3 - El acrónimo RAD OAT
Esto significa que un agente oxidante toma electrones de otra especie y los gana él mismo.se reduce.
En general, el poder comburente delhalógenos disminuyea medida que avanzas en el grupo. De hecho, ¡el flúor es uno de los agentes oxidantes más potentes que existen!
Recordarreacciones redox, verificarredox.
Reacciones de desplazamiento de halógenos
Un ejemplo de una reacción de oxidación que implicahalógenoses unreacción de desplazamiento.
Areacción de desplazamientoocurre cuando un elemento en un compuesto reemplaza a otro.
En principio, estas reacciones son bastante simples.Un halógeno más reactivo desplaza a un haluro menos reactivo de una solución acuosa:
- Los átomos de halógeno más reactivosoxidarlos iones de haluro menos reactivos.
- Los iones de haluro pierden electrones y forman átomos de halógeno.Están oxidados.
- Los átomos de halógeno ganan electrones para formar iones de haluro.Se reducen.
Suponga que tiene una solución de bromuro de sodio a la que agrega cloro. Los halógenos se vuelven menos reactivos a medida que avanzas en el grupo de la tabla periódica, lo que significa que el cloro es más reactivo que el bromo.
Fig. 4 - Reactividad de los halógenos
Entonces, los átomos de cloro desplazan a los iones de bromuro de una solución acuosa. Los iones bromuro sonoxidadoyperder electrones, mientras que los átomos de cloro sonreducidoyganar electrones. Los iones bromuro forman bromo y el cloro forma iones cloruro. Aquí está la ecuación:
También puedes formular esto como dos medias ecuaciones:
Sabemos que esta reacción ocurre porque podemos ver un cambio de color. Los iones de bromuro dan a la solución un color marrón anaranjado.
Sin embargo, si agrega bromo a una solución que contiene iones de cloruro, no pasará nada: el bromo es menos reactivo que el cloro. No es un agente oxidante lo suficientemente potente como para oxidar los iones de cloruro.
La siguiente tabla muestra las reacciones de desplazamiento entre diferentes combinaciones de cloro, bromo, yodo y sus iones acuosos junto con cualquier cambio de color observable. Tenga en cuenta que el flúor no está incluido. La razón es que el flúor es un agente oxidante demasiado fuerte. De hecho, logra oxidar el agua en oxígeno, lo que complica aún más la reacción. Del mismo modo, no hemos incluido el astato porque es extremadamente raro y altamente reactivo, y probablemente nunca lo encuentre.
Fig. 5 - Reacciones de desplazamiento de halógeno
Reacciones de halógenos con hidrógeno.
Los halógenos reaccionan con el hidrógeno en otro ejemplo de una reacción redox. forman unhaluro de hidrogeno,HX. Al igual que en las reacciones de desplazamiento que vimos anteriormente, los halógenos actúan comoagentes oxidantes, por lo que su reactividad disminuye a medida que desciende en el grupo.
Por ejemplo, el flúor y el hidrógeno reaccionan de forma explosiva para dar gas fluoruro de hidrógeno:
El hidrógeno esoxidadoypierde electrones, mientras que el flúor esreducidoygana electrones.
Sin embargo, el yodo y el hidrógeno solo reaccionan parcialmente. La mezcla forma un equilibrio:
Observe que la reacción entre el hidrógeno y el yodo es reversible.
Reacciones de halógenos con metales.
Veamos ahora algunos ejemplos de reacciones entre halógenos y metales. Todas estas reacciones forman sales. De nuevo, las reacciones sonreacciones redoxy la reactividad disminuye a medida que desciende en el grupo.
La palabrahalógenosignifica 'formador de sal', del griegohal/hola- ,que significa 'sal' y-gen, significado'para producir'.
Reacción con sodio
Los halógenos reaccionan vigorosamente con el sodio metálico caliente para producir un haluro de sodio. Oxidan el sodio en iones Na(I) con carga +1. El fluoruro, cloruro, bromuro y yoduro de sodio son todos sólidos blancos.
Por ejemplo, la reacción entre el cloro y el sodio:
El fluoruro de sodio se agrega comúnmente a la pasta de dientes e incluso al agua potable para mejorar la salud dental. El flúor ayuda a construir fluorapatita, una parte natural del esmalte dental. Por otro lado, el cloruro de sodio es la sal común que se encuentra en los océanos y en los saleros de mesa de todo el mundo.
Reacción con hierro
halógenospuede oxidar el hierro en iones de hierro (III). La reacción global produce un haluro de hierro (III). Sin embargo, esta reacción solo ocurre con flúor, cloro y bromo: el yodo no es un agente oxidante lo suficientemente potente como para que ocurra la reacción.
Por ejemplo, la reacción entre el cloro y el hierro:
El cloruro de hierro (III) se utiliza en el tratamiento de aguas residuales. También es un catalizador común para la reacción entre eteno y cloro, formando 1,2-dicloroetano. El 1,2-dicloroetano es el predecesor del 1,2-dicloroeteno, el monómero utilizado para fabricar PVC. Encontrará más información sobre el PVC en el artículoPropiedades de los Polímeros.
Reacciones de halógenos con hidróxido de sodio.
Otroredoxreacción que implicahalógenoses su reacción con hidróxido de sodio. Sin embargo, esta reacción es ligeramente diferente: es un ejemplo de unareacción de desproporción.
Areacción de desproporciónes una reacción donde los estados de oxidación de algunos de los átomos de un elemento en particular aumentan y los estados de oxidación de otros disminuyen. En otras palabras,un elemento se oxida y se reduce.
Veamos la reacción entre el cloro y el hidróxido de sodio frío. Los dos reaccionan para producir cloruro de sodio, clorato de sodio (I) y agua:
Mira los estados de oxidación de los compuestos producidos:
- En el cloruro de sodio, el cloro tiene un estado de oxidación de -1. El cloro ha sidoreducido.
- En el clorato de sodio, el cloro tiene un estado de oxidación de +1. El cloro ha sidooxidado.
Los estados de oxidación del cloro es la reacción de desproporción con el hidróxido de sodio. Originales StudySmarter
La reacción del cloro con hidróxido de sodio caliente produce un producto ligeramente diferente: clorato de sodio (V). En este compuesto, el cloro tiene un estado de oxidación de +5:
Enreacciones de cloro, volverá a explorar esta reacción.
El bromo y el yodo reaccionan de manera similar. Sin embargo, puede producir bromato de sodio (V) a una temperatura mucho más baja que la necesaria para producir clorato de sodio (V), ya que el bromo es un mejor agente reductor que el cloro. Asimismo, producir yodato de sodio (V) es aún más fácil.
En general, mientraslos halógenos se vuelven mejores agentes oxidantes a medida que se asciende en el grupo,ellosconvertirse en mejores agentes reductores a medida que avanza en el grupo.
Reacciones de halógenos con moléculas orgánicas.
Finalmente, los halógenos pueden reaccionar con moléculas orgánicas. Los volverá a ver como parte dequímica Orgánica, pero los veremos ahora también.
Reacción con alcanos
alcanosSon hidrocarburos saturados que contienen solo enlaces simples C-C y C-H.
¡No se preocupe si no entiende esos términos! Si quieres saber más, echa un vistazoalcanos.
Si mezcla un alcano con un halógeno e ilumina la mezcla con luz ultravioleta, las dos moléculas reaccionarán. Los átomos de halógeno reemplazan algunos de los átomos de hidrógeno del alcano para producir unhalógenoalcano. Esta reacción se conoce comosustitución de radicales libres. Si el halógeno utilizado es cloro, también se le conoce comocloracion.
La sustitución de radicales libres puede producir una variedad de productos. Pero por poner un ejemplo, la reacción entre el etano y el cloro podría producir cloroetano:
Reacción con benceno
El benceno es un hidrocarburo cíclico de fórmula molecular C6H6. Es único porque no es ni un alcano ni un alqueno sino algo intermedio.
Puede encontrar más información sobre el benceno enQuímica Aromática.
halógenosreaccionar con el benceno en otra reacción de sustitución conocida comosustitución electrofílica. Esta reacción necesita un catalizador, ya sea un haluro de aluminio o hierro.
Por ejemplo, la reacción de benceno y cloro en presencia de cloruro de aluminio produce clorobenceno y ácido clorhídrico:
En cuanto a las reacciones con ambosalcanosy benceno, elreactividad de lahalógenosdisminuye a medida que avanza en el grupo. La fluoración del benceno es explosiva, mientras que la yodación no suele ocurrir. Del mismo modo, sería difícil reaccionar con yodo con cualquieralcanos. El cloro y el bromo son los reactivos de elección preferidos. Estas reacciones tampoco sonreacciones redox– no hay transferencia de electrones. En cambio, forman moléculas covalentes.
Resumen de reacciones de halógenos.
Sí, lo sabemos, ¡te hemos lanzado mucha información nueva! Pero una vez que entiendes la reactividad y la capacidad oxidante, la mayoría de las reacciones de halógeno no son demasiado complicadas:
- A medida que desciende en el grupo,disminuye el poder oxidante.
- A medida que desciende en el grupo,potencia reductora aumenta.
Reacciones de los halógenos: conclusiones clave
- Elhalógenosson una familia de no metales que se encuentran en el grupo 17 en eltabla periódica.
- halógenospuede actuar comoagentes oxidantes. Los agentes oxidantes oxidan a otras especies quitándoles electrones.
- La capacidad oxidante de los halógenos.disminuyea medida que desciende en el grupo.
- Un halógeno más reactivo desplazará a un haluro menos reactivo de una solución acuosa, lo que se conoce comoreacción de desplazamiento.
- halógenosoxidar hidrógeno para formarhaluros de hidrogeno. La reactividad disminuye a medida que desciende en el grupo.
- Los halógenos oxidan los metales para formarsales. La reactividad disminuye a medida que desciende en el grupo.
- Los halógenos reaccionan con el hidróxido de sodio en unreacción de desproporción. Los productos varían dependiendo de la temperatura utilizada.
- Los halógenos reaccionan conalcanosy benceno enreacciones de sustitución. La reactividad disminuye a medida que desciende en el grupo.