Reactividad de los halógenos

Los halógenos son un grupo de 5 elementos químicos con propiedades similares, ellos son flúor, cloro, bromo, yodo y astato. El elemento 117, teneso, debido a su ubicación en la tabla periódica, debe tener propiedades similares a los halógenos.

Los halógenos en estado natural se encuentran de manera diatómica para poder estabilizarse a nivel energético. Debido a su configuración electrónica s²p⁵, requiere de un electron para completar su octeto, por lo que generan un ion negativo con carga -1, que recibe el nombre de haluro.

Debido a su alta reactividad, son empleados como herramienta en reacciones tanto orgánicas como inorgánicas y sus compuestos tienen variadas aplicaciones en muchos campos. Algunos de sus compuestos son altamente tóxicos para la vida, pero también están presenten en hormonas como la tiroidea.

Algunos compuestos debido a los elementos que los conforman tienen propiedades a los halógenos, razón por la cual reciben el nombre de pseudohalógenos, algunos de ellos son el cianuro, el tiocianato y el fulminato.

Una manera de evaluar de manera indirecta la capacidad de reacción de los halógenos es a través de reacciones de desplazamiento en un modelo de reacción, como, por ejemplo, la sustitución en un compuesto aromático. Cambiando el orden de las reacciones se puede determinar cual halógeno tiene mayor capacidad de reacción.

Fundamentación teórica

Desde el punto de vista de la química cuántica, tanto el nivel de energía como los orbitales en que se encuentran los electrones mas externos del átomo, determinan las propiedades que exhibe un elemento y su capacidad de reaccionar con otros átomos iguales o diferentes.

En 1811, el químico alemán Johann Schweigger propuso el nombre halógeno para nombrar a estos compuestos, y significa “productor de sales”.

Los halógenos muestran tendencia a tener una mayor energía de enlace a medida que se desciende de manera vertical en la tabla periódica, lo que implica que a medida que el elemento halógeno sea mas grande, es menor su reactividad.

Estos elementos son altamente reactivos y en cantidades significativas, pueden a llegar a ser dañinos para organismos biológicos. Su alta reactividad se debe a su alta electronegatividad gracias a la alta carga nuclear efectiva de sus átomos. Además, debido a que tienen 7 electrones de valencia, son afines de ganar un electron para completar la ley del octeto.

El mas reactivo de los halógenos es el flúor, que es altamente corrosivo y, en forma gaseosa, es toxico. Su reactividad llega a ser tal que, en presencia de agua, ataca el vidrio formando tetrafluoruro de silicio, por esta razón, sus compuestos generalmente son almacenados en envases de teflón, en condiciones anhidras extremas o en envases metálicos que generan una capa protectora de sales fluoradas.

Materiales

• 10 tubos de ensayo
• Gradilla
• Mechero Bunsen
• 10 pipetas graduadas de 1 mL
• Pipetas Pasteur
• Pinza para tubo de ensayo

Reactivos

• Solución de hipoclorito de sodio 5%
• Tolueno
• Solución de Bromuro de potasio 0.2 N
• Acido clorhídrico 6 N
• Solución de yoduro de potasio 0.2 N
• Agua de bromo
• Solución de cloruro de potasio 0.2 N
• Solución de yodo 0.1 M

Procedimiento

Desarrollar las siguientes reacciones y anotar las observaciones realizadas para su posterior análisis. Algunas de las reacciones pueden ser realizadas de manera demostrativa por el instructor por seguridad. Todas las reacciones deben ser realizadas en una cabina de extracción de gases para evitar inhalar gases tóxicos.

Reacción 1

Colocar 1 mL de solución de hipoclorito de sodio al 5% en un tubo de ensayo limpio y seco. Añadir 0.5 mL de tolueno y 0.5 mL de acido clorhídrico 6 N, agitar. Observar la evolución de cloro gaseoso y su disolución en la capa de tolueno. ¿Qué indicios físicos se observan para confirmar que el cloro gaseoso se disuelve en la capa orgánica?

Reacción 2

En un tubo de ensayo colocar 1 mL de solución de bromuro de potasio y con la ayuda de una pipeta Pasteur limpia, transferir la mitad del tolueno presente en el tubo de ensayo de la reacción 1. Agitar el tubo de ensayo. Observar si se genera alguna reacción y sus características físicas.

Reacción 3

En un tubo de ensayo limpio y seco, colocar 1 mL de solución de yoduro de potasio 0.2 N y, con la ayuda de una pipeta Pasteur, la otra mitad del tolueno del tubo de ensayo de la reacción 1. Agitar el tubo de ensayo. Observar si se genera alguna reacción y sus características físicas.

Reacción 4

En un tubo de ensayo limpio y seco, colocar 1 mL de agua de bromo y 1 mL de tolueno. Agitar el tubo de ensayo y observar si se produce alguna reacción y los cambios físicos presentados.

Reacción 5

En un tubo de ensayo limpio y seco colocar 1 mL de solución de cloruro de potasio 0.2 N, y con la ayuda de una pipeta Pasteur, transferir la mitad del tolueno de la reacción 4. Agitar el tubo de ensayo. Observar si se genera alguna reacción y sus características físicas.

Reacción 6

En un tubo de ensayo limpio y seco, colocar 1 mL de solución de yodo 0.1 M y 1 mL de tolueno. Agitar el tubo de ensayo. Observar si se genera alguna reacción y sus características físicas.

Reacción 7

En un tubo de ensayo limpio y seco, colocar 1 mL de solución de cloruro de potasio y, con la ayudad de una pipeta Pasteur limpia, transferir la mitad del tolueno de la reacción 6. Agitar el tubo de ensayo. Observar si se genera alguna reacción y sus características físicas.

Reacción 8

En un tubo de ensayo limpio y seco, colocar 1 mL de solución de bromuro de potasio 0.2 N y transferir la otra mitad del tolueno de la reacción 6. Agitar el tubo de ensayo. Observar si se genera alguna reacción y sus características físicas.

Después del experimento

Llenar la siguiente tabla con las observaciones sobre si el respectivo ion halogenuro es capaz de reemplazar el halógeno en la sal indicada. Además de incluir las observaciones hechas sobre las reacciones observadas

Recomendaciones de seguridad

Realizar las reacciones con la debida precaución, las bocas de los tubos de ensayo deben apuntar hacia un lugar donde no represente peligro. Todas las reacciones deben ser realizadas en una cabina de extracción de gases y con el equipo de seguridad adecuado.

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Mayor información

Reactions of halogens (as aqueous solutions)

Clasificación

Nivel: Universitario

Tipo: Practica de enseñanza

Riesgo: medio