Reazioni degli alogeni

Gli alogeni appartengono al  Gruppo 17 della Tavola periodica che secondo la nomenclatura I.U.P.A.C. moderna è identificato come gruppo 17.

A tale gruppo appartengono gli elementi fluoro, cloro, bromo, iodio e l’astato che è l’unico gruppo contenente elementi che nelle condizioni Standard hanno tre stati di aggregazione diversi: il fluoro e il cloro sono infatti gassosi rispettivamente di colore giallo e verde, il bromo è un liquido rosso mentre iodio è un solido viola e l’astato è anch’esso un solido radioattivo presente in natura in piccole quantità.

Gli alogeni esistono come molecole biatomiche e hanno alta energia di ionizzazione il loro gruppo contiene elementi ad alta elettronegatività. La loro configurazione elettronica esterna è ns2, np5 e pertanto tendono ad acquistare un elettrone. Gli alogeni il cui nome deriva dal greco αλς e γεν  ovvero formatori di sali reagiscono con i metalli del Gruppo 1 e del Gruppo 2 e con metalli di altri gruppi.

Metalli del  Gruppo 1

Tutti i metalli alcalini reagiscono vigorosamente con gli alogeni per dare sali e, tra essi, i più importanti a livello industriale sono il cloruro di sodio e il cloruro di potassio:

2 Na(s) + Cl2(g) → 2 NaCl(s)

Il cloruro di sodio viene usato come condimento e come conservante degli alimenti sebbene sia usato soprattutto in molti processi industriali oltre che come fondente: infatti è in grado di sciogliere neve e ghiaccio, abbassare la temperatura di congelamento dell’acqua e prevenire la formazione di ghiaccio.

Il cloruro di potassio è impiegato in prevalenza nella produzione di fertilizzanti in quanto ha la funzione di stimolare la crescita delle colture.

I sali degli alogeni con i metalli alcalini sono tutti solidi bianchi cristallini e solubili in acqua ad eccezione del fluoruro di litio a causa dell’alta energia reticolare dovuta alla forte attrazione elettrostatica tra Li+ e F.

Metalli del  Gruppo 2

I metalli alcalino-terrosi reagiscono per dare alogenuri idrati che sono tutti ionici ad eccezione di quelli in cui è presente il berillio. La reazione di formazione dei sali è la seguente:
M(s) + X2(g) →  MX2(s)

Tra gli alogenuri dei metalli del secondo gruppo si ricorda il cloruro di calcio che in soluzione acquosa viene usato nelle salamoie degli impianti frigoriferi. Viene impiegato anche nell’industria chimica, nel settore delle materie plastiche e delle polveri fluorescenti; trova impiego nell’industria agro-alimentare, nel settore caseario, in quello conserviero, nella rimineralizzazione delle acque e in agricoltura.

Elementi  del  Gruppo 13

Tutti gli elementi del gruppo 13 formano trialogenuri che agiscono da acidi di Lewis in quanto l’elemento legato all’alogeno non ha l’ottetto completo ed è quindi un accettore di elettroni. In particolare il cloruro di alluminio dimerizza ad Al2Cl3 e si ritiene che l’alluminio agisca da acido di Lewis legandosi a uno degli atomi di cloro di un’altra molecola

dimero alcl3

Il cloruro di alluminio reagisce con le basi di Lewis per formare un addotto come nel caso della reazione con il dietiletere:
AlCl3 + CH3CH2OCH2CH3 →Al(C2H5)2OCl3

Elementi  del  Gruppo 14

Gli elementi del gruppo 14  formano tetraalogenuri  aventi formula generale MX4 come CCl4, SiCl4, GeCl4, SnCl4, PbCl4 sebbene gli elementi Ge, Sn e Pb possono dare dialogenuri. I tetraalogenuri del carbonio come CCl4 non possono essere idrolizzati mentre gli altri tetraalogenuri sono idrolizzabili.

Il silicio reagisce con gli alogenuri per dare composti dalla formula SiX4; in particolare SiF4 è un gas, SiCl4 e SiBr4 sono liquidi mentre SiI4 è un solido cristallino. Il cloruro di stagno (II) è un buon riducente ed è pertanto usato come agente di corrosione nella stampa su tessuto.

Elementi  del  Gruppo 16

Lo zolfo reagisce con tutti gli alogeni ad eccezione dello iodio.

L’esafluoruro di zolfo può essere ottenuto dagli elementi secondo la reazione:
S8 + 24 F2 →8 SF6

L’esafluoruro di zolfo è usato come mezzo dielettrico gassoso dall’industria elettrica e come riempitivo per vetri isolanti.

Il tetrafluoruro di zolfo è usato come agente fluorurante e come oleorepellente.

Il dicloruro di zolfo è un liquido rosso usato nella produzione del gas mostarda noto con il nome di iprite il cui  nome I.U.P.A.C.  è solfuro di 2,2′-diclorodietile:
SCl2 + 2 C2H4S(CH2CH2Cl)2

Fu usato per la prima volta il 12 luglio 1917  durante la prima guerra mondiale ad opera dell’esercito tedesco. Concentrazioni di 0,15 mg di iprite per litro di aria  risultano letali in circa dieci minuti; concentrazioni minori producono gravi lesioni, dolorose e di difficile guarigione.

Il fluoro forma il difluoruro di ossigeno OF2 in cui l’ossigeno ha numero di ossidazione +2 ed è quindi un forte agente ossidante.

Il cloro si combina con l’ossigeno dando quattro ossidi acidi: Cl2O, Cl2O3, Cl2O5, Cl2O7. Il monossido di cloro reagisce con l’acqua per dare l’acido ipocloroso:
Cl2O + H2O → 2 HClO

Elementi  del  Gruppo 17

Gli alogeni formano composti con altri alogeni dando interalogeni come, ad esempio, IBr e BrCl ma possono formare anche molecole poliatomiche come IF3, BrF5 e IF7. In particolare  ClF3 ottenuto dalla reazione:

3 F2 + Cl2 → 2 ClF3

È un forte agente ossidante e fluorurante, estremamente reattivo sia con composti organici che inorganici compresi vetro e teflon

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Author: Chimicamo

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