Alogenuri metallici: sintesi, proprietà

Gli alogenuri metallici sono composti binari costituiti da un metallo e un alogeno legati tra loro tramite un legame ionico come NaCl o covalente come PdCl₂. A causa dell’elevata ionicità della maggior parte dei legami metallo-alogeno, gli alogenuri metallici hanno solitamente un’acidità di Lewis piuttosto elevata. la maggior parte di questi composti sono liquidi o solidi a basso punto di fusione e possono avere un’elevata volatilità.

Lo iodio che è il meno elettronegativo tra gli alogeni è quello che tende più degli altri a formare legami covalenti. I cloruri metallici, i bromuri e, in misura minore, gli ioduri rimangono la classe più importante di materiali di partenza nella chimica inorganica ma sono anche utilizzati nelle sintesi organiche.

Sintesi

Gli alogenuri metallici sono preparati, in generale, facendo reagire il metallo con l’alogeno secondo la reazione:
2 Me + n X₂ → 2 MeX_n

Essendo M il metallo e X l’alogeno

Gli alogenuri metallici sono ottenuti anche dalla reazione tra un acido alogenidrico e un idrossido:
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
L’acqua formatasi è allontanata per evaporazione sotto vuoto.

Proprietà 

Gli alogenuri formati con i metalli alcalini hanno formula MeX e hanno elevato punto di fusione a causa delle elevate energia reticolare. Questi composti sono solubili in acqua e in solventi polari in cui si ionizzano in Me⁺ e X^–.

Gli alogenuri formati con i metalli alcalino-terrosi hanno formula MeX₂. Gli alogenuri di berillio sono covalenti mentre gli altri sono ionici e quindi buoni conduttori di elettricità allo stato fuso e in soluzioni acquose e la tendenza a formare alogenuri idrati decresce lungo il gruppo.

Per i metalli di transizione l’unico pentaalogenuro metallico stabile, sebbene altamente reattivo, è quello di vanadio VF₅. I tetraalogenuri sono quelli formati da titanio e vanadio che tendono a dissociarsi a temperatura ambiente in trialogenuri e alogeno:
2 VCl₄ → 2 VCl₃ + Cl₂

Sono noti i trialogenuri dei metalli di transizione dal titanio al cromo; si nota una marcata tendenza alla diminuzione del carattere ionico da sinistra verso destra lungo il periodo e il cloruro di ferro (III) ha un comportamento essenzialmente covalente come un basso punto di fusione.

Sono note le lampade ad alogenuri metallici e in particolare a ioduri metallici in cui sono presenti i metalli tallio, indio, disprosio, olmio, cesio e tulio adatte all’illuminazione di impianti sportivi e nei videoproiettori digitali.

Lampada ad alogenuri metallici

E’ è un tipo di lampada elettrica a scarica di gas ad alta intensità che produce luce tramite un arco elettrico attraverso una miscela gassosa di mercurio vaporizzato e alogenuri metallici . Queste lampade sono costituite da un piccolo tubo ad arco in quarzo fuso o ceramica che contiene i gas e l’arco, racchiuso all’interno di un bulbo di vetro più grande, che ha un rivestimento per filtrare la luce ultravioletta prodotta.

Funzionano a una pressione compresa tra 4 e 20  atm e richiedono apparecchi speciali e reattore elettrico per funzionare in sicurezza. Quando una lampada ad alogenuri metallici viene avviata, i vapori di mercurio vengono eccitati e producono radiazioni di mercurio. Man mano che la temperatura del tubo di scarica aumenta, gli alogenuri metallici, che erano allo stato solido,  cambiano in fase di vapore e vengono trasportati nella regione calda dell’arco per diffusione e convezione. A causa dell’alta temperatura, queste molecole si scompongono in atomi di metallo e alogeno. Gli atomi di metallo vengono eccitati e producono la loro caratteristica radiazione.

Quando questi atomi raggiungono la zona più fredda vicino alle pareti, si ricombinano di nuovo per formare molecole di alogenuro metallico. Lo spettro del mercurio si trova nelle regioni blu (436  nm), verde (546  nm) e giallo (579 nm) ed è carente di rosso e altre parti dello spettro visibile. Per modificare lo spettro del mercurio, è necessario introdurre metalli in modo da generare vapori sufficienti. I metalli vengono selezionati in modo che siano facilmente eccitati e le loro linee di risonanza cadano nella regione richiesta. Inoltre, questi vapori non dovrebbero reagire chimicamente con il tubo di silice alla temperatura di esercizio del tubo a scarica.

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