Alogeni

Alogeni

Gli alogeni sono elementi non metallici appartenenti al Gruppo 17 della Tavola Periodica dotati di elevata reattività. Gli elementi costituenti questo gruppo sono: fluoro, cloro, bromo, iodio, astato e  tennessine.

Il termine alogeno fu proposto dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius nel 1842 deriva dal greco –ἅλς e γεν- che significa formatore di sali.

E’ l’unico Gruppo della Tavola Periodica in cui sono presenti elementi allo stato gassoso (fluoro e cloro), liquido(bromo) e solido (iodio, astato e tennessine).

La chimica degli alogeni è limitata ai primi 4 elementi del gruppo stante la radioattività degli ultimi due che hanno marcata radioattività e tempi di dimezzamento molto bassi.

Gli alogeni, allo stato elementare formano molecole biatomiche di tipo covalente puro in cui gli elementi sono legati tra loro tramite un legame semplice, mentre nei sali gli alogeni si trovano come ioni alogenuro F, Cl, Br, I.

Gli ioni fluoruro vengono rinvenuti in natura nei minerali fluorite sotto forma di CaF2 e criolite Na3AlF6, gli ioni cloruro nei minerali halite sotto forma di NaCl, silvite sotto forma di KCl e carnallite sotto forma di KMgCl3·6(H2O) nonché nei mari e ni oceani. Gli ioni bromuro e ioduro sono presenti in piccola quantità nell’acqua di mare.

Scendendo dall’alto verso il basso lungo il gruppo  il colore delle molecole biatomiche diviene via via più scuro: il fluoro è praticamente incolore, il cloro è giallo-verde, il bromo rosso-marrone e i cristalli di iodio viola scuro.

L’energia di ionizzazione, l’elettronegatività e la potere ossidante diminuisce scendendo dall’alto verso il basso lungo il gruppo mentre il potere riducente degli alogenuri diminuisce dal basso verso l’alto.

Potere ossidante:  F2 > Cl2 > Br2 > I2

Potere riducente: I > Br > Cl > F

Sintesi

Gli alogeni possono essere ottenuti facendo reagire una soluzione contenente un alogenuro con un alogeno avente maggiore potere ossidante; ad esempio:

2 I  + Br2 → I2 + 2 Br

Il bromo infatti fu ottenuto dal chimico francese Antoine Jérôme Balard nel 1826 facendo reagire ioni bromuro con una soluzione contenente Cl2 secondo la reazione:

2 Br  + Cl2 → Br2 + 2 Cl

Per ottenere il cloro è tuttavia necessario un agente ossidante particolarmente forte come il biossido di manganese:

2 Cl  + MnO2 + 4 H+ → Cl2 + Mn2+ + 2 H2O

Il metodo migliore per ottenere il cloro gassoso è comunque quello elettrolitico; il cloro può essere ottenuto dall’elettrolisi del cloruro di sodio fuso:

2 NaCl → 2 Na + Cl2

La sintesi del fluoro avvenne molto più tardi sia per la difficoltà di trovare un ossidante sufficientemente forte da far avvenire la semireazione di ossidazione 2 F → F2 sia per il fatto che sia il fluoro che il fluoruro di idrogeno sono molto tossici. Fu solo nel 1886 che il chimico francese Francis Ferdinand Moissan mise a punto un metodo industriale per l’ottenimento del fluoro per elettrolisi di una miscela di KHF2:

2 KHF2 → H2 + F2 + 2 KF

Composti

Gli tutti gli alogeni formano acidi binari forti ad eccezione dell’acido fluoridrico che è un acido debole; il fluoro, che è l’elemento più elettronegativo ha sempre e solo numero di ossidazione -1, mentre gli altri elementi presentano numeri di ossidazione -1, +1, +3, +5 e +7 in quanto il fluoro non può avere un’espansione della sfera di valenza al contrario degli altri alogeni che, avendo orbitali d vuoti possono dare tale tipo di espansione.

Esempi di composti degli alogeni con i diversi numeri di ossidazione sono riportati in tabella:

Composto Numero di ossidazione dell’alogeno
HCl, KF, NaBr, LiI -1
F2, Cl2, Br2, I2 Zero
HClO, HBrO +1
HClO2, Cl2O3 +3
HClO3, Cl2O5 +5
HClO4, HIO4 +7

Reazioni

Gli alogeni possono legarsi tra loro detti interalogeni che sono composti molecolari, diamagnetici, ossidanti e spesso instabili ottenuti per reazione degli alogeni stessi:
Br2 + Cl2 → 2 BrCl

Cl2 + 3 F2 → 2 ClF3

Il cloro in ambiente basico dà una reazione di disproporzione con ottenimento di cloruro e ipoclorito:

Cl2 + 2 OH → Cl + ClO + H2O

Se la reazione avviene a caldo si ottiene cloruro e clorato:

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Author: Chimicamo

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