Interhalogen - Interhalogen

Um composto interhalogênio é uma molécula que contém dois ou mais átomos de halogênio diferentes ( flúor , cloro , bromo , iodo ou astato ) e nenhum átomo de elementos de qualquer outro grupo.

A maioria dos compostos interhalogênicos conhecidos são binários (compostos de apenas dois elementos distintos). Suas fórmulas são geralmente XY n , onde n = 1, 3, 5 ou 7, e X é o menos eletronegativo dos dois halogênios. O valor de n em interhalogênios é sempre ímpar, por causa da valência ímpar dos halogênios. Eles são todos propensos a hidrólise e ionizam para dar origem a íons poli-halogênio. Aqueles formados com astatine têm meia-vida muito curta devido ao astatine ser intensamente radioativo.

Nenhum composto interhalogênio contendo três ou mais halogênios diferentes é definitivamente conhecido, embora alguns livros afirmem que o IFCl
2e SE
2Cl foram obtidos, e estudos teóricos parecem indicar que alguns compostos da série BrClF
n são quase estáveis.

Tipos de interhalogênios

Interhalogênios diatômicos

Monocloreto de iodo

Os interhalogênios da forma XY têm propriedades físicas intermediárias entre os dois halogênios progenitores. A ligação covalente entre os dois átomos possui algum caráter iônico , sendo o halogênio menos eletronegativo , X, oxidado e possuindo carga parcial positiva. Todas as combinações de flúor, cloro, bromo e iodo que têm a fórmula geral acima mencionada são conhecidas, mas nem todas são estáveis. Algumas combinações de astatine com outros halogênios nem mesmo são conhecidas, e aquelas que são conhecidas são altamente instáveis.

  • Monofluoreto de cloro (ClF) é o composto interhalogênio mais leve. O ClF é um gás incolor com ponto de ebulição normal de −100 ° C.
  • Monofluoreto de bromo (BrF) não foi obtido como um composto puro - ele se dissocia em trifluoreto e bromo livre. É criado de acordo com a seguinte equação:
Br 2 (l) + F 2 (g) → 2 BrF (g)

O monofluoreto de bromo se dissocia assim:

3 BrF → Br 2 + BrF 3
Cloreto de astato
Brometo astato
Iodeto astato
  • O monofluoreto de iodo (IF) é instável e se decompõe a 0 ° C, desproporcionalmente em iodo elementar e pentafluoreto de iodo .
  • O monocloreto de bromo (BrCl) é um gás amarelo-marrom com ponto de ebulição de 5 ° C.
  • O monocloreto de iodo (ICl) existe como cristais transparentes vermelhos que fundem a 27,2 ° C para formar um líquido acastanhado sufocante (semelhante em aparência e peso ao bromo ). Ele reage com o HCl para formar o ácido forte HICl 2 . A estrutura cristalina do monocloreto de iodo consiste em cadeias em zigue-zague enrugadas, com fortes interações entre as cadeias.
  • O monocloreto de astato (AtCl) é feito pela combinação direta de astato em fase gasosacom cloro ou pela adição sequencial de astato e íon dicromato a uma solução ácida de cloreto.
  • Monobrometo de iodo (IBr) é feito pela combinação direta dos elementos para formar um sólido cristalino vermelho escuro. Ele derrete a 42 ° C e ferve a 116 ° C para formar um vapor parcialmente dissociado.
  • Monobrometo astatine (AtBr) é feita através da combinação directa de estatina ou com vapor de bromo ou uma solução aquosa de monobrometo de iodo.
  • Monoiodeto de astato (AtI) é feito pela combinação direta de astato e iodo.

Nenhum fluoreto de astato foi descoberto ainda. Sua ausência foi especulativamente atribuída à extrema reatividade de tais compostos, incluindo a reação de um fluoreto inicialmente formado com as paredes do recipiente de vidro para formar um produto não volátil. Assim, embora a síntese de um fluoreto de astato seja considerada possível, ela pode exigir um solvente de fluoreto de halogênio líquido, como já foi usado para a caracterização de fluoretos de radônio.

Além disso, existem moléculas análogas envolvendo pseudo-halogênios , como os haletos de cianogênio .

Interhalogênios tetratômicos

Trifluoreto de cloro
  • O trifluoreto de cloro (ClF 3 ) é um gás incolor que se condensa em um líquido verde e congela em um sólido branco. É feito reagindo o cloro com um excesso de flúor a 250 ° C em umtubo de níquel . Ele reage com mais violência do que o flúor, muitas vezes de forma explosiva. A molécula é plana e em forma de T . É usado na fabricação de hexafluoreto de urânio .
  • Trifluoreto de bromo (BrF 3 ) é um líquido amarelo-esverdeado que conduz eletricidade - ele se auto-ioniza para formar [BrF 2 ] + e [BrF 4 ] - . Ele reage com muitos metais e óxidos de metal para formar entidades ionizadas semelhantes; com alguns outros, forma o flúor metálico mais o bromo livre e o oxigênio . É usado em química orgânica como agente de fluoração. Tem a mesma forma molecular do trifluoreto de cloro.
  • Trifluoreto de iodo (IF 3 ) é um sólido amarelo que se decompõe acima de −28 ° C. Pode ser sintetizado a partir dos elementos, mas deve-se ter cuidado para evitar a formação de IF 5 . F 2 ataques I 2 para produzir SE 3 a -45 ° C em CCl 3 F . Alternativamente, em baixas temperaturas, a reação de fluoração
I 2 + 3  XeF 2 → 2 IF 3 + 3  Xe
pode ser usado. Não se sabe muito sobre o trifluoreto de iodo, pois é muito instável.
  • O tricloreto de iodo (ICl 3 ) forma cristais amarelo-limão que derretem sob pressão em um líquido marrom. Pode ser feito de elementos em baixa temperatura, ou de pentóxido de iodo e cloreto de hidrogênio. Ele reage com muitos cloretos de metal para formar tetracloroiodetos ( ICl-
    4    ) e hidrólise em água. A molécula é um dímero planar (ICl 3 ) 2 , com cada átomo de iodo rodeado por quatro átomos de cloro.
  • O tribrometo de iodo (IBr 3 ) é um líquido marrom escuro.

Interhalogênios hexatômicos

Pentafluoreto de bromo

Todos os interhalogênios hexatômicos e octatômicos estáveis ​​envolvem um halogênio mais pesado combinado com cinco ou sete átomos de flúor. Ao contrário dos outros halogênios, os átomos de flúor possuem alta eletronegatividade e tamanho pequeno que é capaz de estabilizá-los.

Interhalogênios octatômicos

Heptafluoreto de iodo

Resumo de interhalogênios conhecidos

F
F 2
Cl
ClF , ClF 3 , ClF 5
Cl 2
Br
BrF , BrF 3 , BrF 5
BrCl
Br 2
eu
SE , SE 3 , SE 5 , SE 7
ICl , (ICl 3 ) 2
IBr , IBr 3
I 2
No
Nenhum
AtCl
AtBr
AtI
Às 2 (?)
F Cl Br eu No

Propriedades

Normalmente, as ligações interhalogênicas são mais reativas do que as ligações diatômicas de halogênio - porque as ligações interhalogênicas são mais fracas do que as ligações diatômicas de halogênio, exceto para F 2 . Se os interhalogênios forem expostos à água, eles se convertem em íons haleto e oxialeto . Com o BrF 5 , essa reação pode ser explosiva . Se os interhalogênios são expostos ao dióxido de silício , ou óxidos de metal , o silício ou o metal, respectivamente, se ligam a um dos tipos de halogênio, deixando halogênios diatômicos e oxigênio diatômicos livres. A maioria dos interhalogênios são fluoretos de halogênio, e todos, exceto três (IBr, AtBr e AtI) do restante são cloretos de halogênio. O cloro e o bromo podem se ligar a cinco átomos de flúor, e o iodo pode ligar-se a sete. Os interhalogênios AX e AX 3 podem se formar entre dois halogênios cujas eletronegatividades são relativamente próximas uma da outra. Quando os interhalogênios são expostos a metais, eles reagem para formar haletos metálicos dos halogênios constituintes. O poder de oxidação de um interhalogênio aumenta com o número de halogênios ligados ao átomo central do interhalogênio, bem como com a diminuição do tamanho do átomo central do composto. Interhalogênios contendo flúor são mais prováveis ​​de serem voláteis do que interhalogênios contendo halogênios mais pesados.

Interhalogênios com um ou três halogênios ligados a um átomo central são formados por dois elementos cujas eletronegatividades não estão distantes. Interhalogênios com cinco ou sete halogênios ligados a um átomo central são formados por dois elementos cujos tamanhos são muito diferentes. O número de halogênios menores que podem se ligar a um halogênio central grande é guiado pela razão do raio atômico do halogênio maior sobre o raio atômico do halogênio menor. Vários interhalogênios, como IF 7 , reagem com todos os metais, exceto aqueles do grupo da platina . O IF 7 , ao contrário dos interhalogênios da série XY 5 , não reage com os fluoretos dos metais alcalinos .

ClF 3 é o mais reativo dos interhalogênios XY 3 . ICl 3 é o menos reativo. BrF 3 possui a maior estabilidade térmica dos interhalogênios com quatro átomos. ICl 3 tem o mais baixo. O trifluoreto de cloro tem um ponto de ebulição de -12 ° C. O trifluoreto de bromo tem um ponto de ebulição de 127 ° C e é um líquido à temperatura ambiente . O tricloreto de iodo funde a 101 ° C.

A maioria dos interhalogênios são gases covalentes . Alguns interhalogênios, especialmente aqueles que contêm bromo, são líquidos , e a maioria dos interhalogênios contendo iodo são sólidos. A maioria dos interhalogênios compostos de halogênios mais leves são bastante incolores, mas os interhalogênios contendo halogênios mais pesados ​​têm cores mais profundas devido ao seu maior peso molecular . Nesse aspecto, os interhalogênios são semelhantes aos halogênios. Quanto maior for a diferença entre as eletronegatividades dos dois halogênios em um interhalogênio, maior será o ponto de ebulição do interhalogênio. Todos os interhalogênios são diamagnéticos . O comprimento da ligação dos interhalogênios na série XY aumenta com o tamanho dos halogênios constituintes. Por exemplo, ClF tem um comprimento de ligação de 1,628  Å e IBr tem um comprimento de ligação de 2,47 Å.

Produção

É possível produzir interhalogênios maiores, como ClF 3 , expondo interhalogênios menores, como ClF, a halogênios diatômicos puros, como F 2 . Este método de produção é especialmente útil para gerar fluoretos de halogênio . Em temperaturas de 250 a 300 ° C, esse tipo de método de produção também pode converter interhalogênios maiores em outros menores. Também é possível produzir interhalogênios combinando dois halogênios puros em várias condições. Este método pode gerar qualquer interhalogênio exceto para IF 7 .

Interhalogênios menores, como ClF, podem se formar por reação direta com halogênios puros. Por exemplo, F 2 reage com Cl 2 a 250 ° C para formar duas moléculas de ClF. O Br 2 reage com o flúor diatômico da mesma maneira, mas a 60 ° C. I 2 reage com o flúor diatômico a apenas 35 ° C. ClF e BrF podem ser produzidos pela reação de um interhalogênio maior, como ClF 3 ou BrF 3 e uma molécula diatômica do elemento inferior na tabela periódica . Dentre os interhalogênios hexatômicos, o IF 5 possui um ponto de ebulição superior (97 ° C) do que o BrF 5 (40,5 ° C), embora ambos os compostos sejam líquidos à temperatura ambiente . O interhalogênio IF 7 pode ser formado pela reação de iodeto de paládio com flúor.

Formulários

Alguns interhalogênios, como BrF 3 , IF 5 e ICl, são bons agentes de halogenação . BrF 5 é muito reativo para gerar flúor. Além disso, o monocloreto de iodo tem diversas aplicações, inclusive ajudando a medir a saturação de gorduras e óleos, e como catalisador para algumas reações . Vários interhalogênios, incluindo IF 7 , são usados ​​para formar polihaletos .

Outros compostos relacionados

Existem compostos semelhantes com vários pseudo , tais como as de halogéneo azidas ( FN 3 , ClN 3 , BrN 3 , e NO 3 ) e cianogio halogenetos ( FCN , ClCN , BrCN , e ICN ).

Veja também

Notas

Referências

Bibliografia

links externos