Elementos do Grupo 17 TABELA PERIÓDICA

TABELA PERIÓDICA

Aplicações Industriais

AgBr – sensível a luz

Antiséptico I₂ em KI _(aq)

NaF

NaI – Evita o Bócio

NaOCl

Tratamento com Flúor forma uma cobertura mais resistente ao ataque:

Ca₅(PO₄)₃OH _(s) + F

-(aq)  Ca5(PO4)3F (s) + OH-(aq) https://commons.wikimedia.org /w/index.php?curid=1180645

A glândula tireóide produz um hormônio

Aplicações Industriais

AgBr – sensível a luz

Antiséptico I₂ em KI _(aq)

Politetrafluoroetileno – PTFE

Resistência química (oxidação)

Antiaderência (interações intermoleculares fracas), pouco atrito

Abundância (mg/kg) (crosta) Abundância Relativa F 544 13° Cl 126 20° Br 2,5 47° I 0,46 62°

- Concentração do cloro (como cloreto) na água do mar = 15000 mg/kg

Ocorrência e Abundância

- Minérios contendo flúor: fluorita (CaF₂), criolita (Na₃AlF₆), fluoroapatitas (Ca₅F(PO₄)₃)

Porque o flúor está presente principalmente em minérios e o

cloro na água do mar?

Na natureza são encontrados como compostos  Alta reatividade

- Brometo na água do mar e iodo se acumula nas algas e também como iodato de sódio ou potássio em reservas de salitre

O fluoreto (F-_{) é um ânion pequeno}

seus compostos iônicos tem uma alta entalpia de rede

Elementos do Grupo 17 - Halogênios

Configuração Eletrônica Estados Oxidação F [He] 2s2 _2p5 _{-1, 0} Cl [Ne] 3s2 _3p5 _3d0 _{-1,0,+1,+3,+4,+5,+6, +7} Br [Ar] 3d10 _4s2 _4p5_4d0 _{-1,0,+1,+3,+4,+5,+6, +7} I [Kr] 4d10 _5s2 _5p5_5d0 _{-1,0,+1,+3,+5,+7} At [Xe] 4f14 _5d10 _6s2 _6p5 ns np nd

Propriedades Atômicas

Heptóxido de dicloro

Dióxido de cloro

Cl₂O₆

Cloro e seus Compostos nos diversos NOX

Propriedades Gerais

• As temperaturas de fusão e de ebulição aumentam com o aumento do número atômico

flúor e cloro  gases bromo  líquido

iodo  sólido (sublima a T_amb) • Todos formam moléculas diatômicas

TF (C) TE (C)

F₂ -220 -188

Cl₂ -101 -35

Br₂ -7 58

I₂ 114 183

• Todas as moléculas diatômicas dos halogênios são coloridas Absorção de luz visível

Promoção de elétrons mais externos para níveis mais energéticos.

•F₂ absorver radiação UV (mais energética)  amarelo, quase incolor

•Cl₂ absorver na região do violeta  verde amarelado

•Br₂ absorve a luz verde (490-560 nm )  vermelho/castanho

•I₂absorve luz amarela (560 – 580 nm)  roxo

•Para os elementos mais pesados os níveis de energia estão mais próximos

 menor a quantidade de energia necessária

(Br₂ e I₂: cores região do vermelho) (absorve a luz verde – 490-560 nm 

vemos cores na região do vermelho-roxo) e roxo (absorve luz amarela 560 – 580 nm)) •F2 absorver radiação UV  quase incolor •O flúor necessita absorver radiação UV (mais energética) para que seus elétrons sofram essa promoção (F₂: quase incolor; Cl₂: verde-amarelo).

• A energia de dissociação do F₂ é muito baixa devido a repulsão dos pares de elétrons não ligantes, o que é responsável pela sua grande reatividade.

• Esta repulsão é maior no F pelo seu

tamanho reduzido, o que aumenta a repulsão entre elétrons por estarem mais próximos devido à atração elétron-núcleo

Energia de dissociação das moléculas diatômicas

Propriedades Gerais

C-X

H-X

X-X

Forças de ligação entre halogênio e C, H e halogênio

A força da ligação muda em função do comprimento de ligação (que depende do tamanho dos átomos envolvidos).

Poder oxidante

Relacionado com a afinidade eletrônica do elemento

(capacidade de receber elétrons = poder oxidante de um elemento)

Todos os halogênios são agentes oxidantes.

O poder oxidante decresce do flúor para o iodo.

Reatividade dos halogênios diminui com a

aumento do número atômico

Reatividade dos Halogênios

Relacionada com a força de ligação X-X e com a eletronegatividade do elemento

F Cl Br I

O flúor

Sua grande reatividade é devida: - a baixa energia da ligação F – F - ao seu extremo poder oxidante

- ao pequeno tamanho de seus átomo ou íons - a sua alta eletronegatividade

A alta eletronegatividade leva a formação de ligações fortes com outros elementos.

Propriedades Químicas

Deixar a parte de reatividade toda junta

Ou passar na lousa as info de reatividade ao inves de passar nos primeiros slides Ai eu explico junto com esta figura

0

(Atividade de OH

= 1)

Diagrama de Latimer para as espécies de Cl, Br e I em meio básico

Potenciais de redução

Propriedades Químicas

Deixar a parte de reatividade toda junta

Ou passar na lousa as info de reatividade ao inves de passar nos primeiros slides Ai eu explico junto com esta figura

Haleto de sulfurila

Haleto de amônio

Eletrólise de fluoreto de potássio dissolvido

em fluoreto de hidrogênio líquido (1:2)

Métodos de Obtenção

CaF₂ + H₂SO₄  CaSO₄ + 2HF KF + HF  K[HF₂]

HF + K[HF₂]  H₂ + F₂ ELETRÓLISE fluorita

Esquema de uma célula eletrolítica para produção de flúor

• O Flúor é usado na separação dos isótopos do urânio (processamento de combustível nuclear). ) ( 6 235 2 4 235 2 4 235 2 235 4 gás F U F F U O H F U HF O U     

Aplicações

compostos orgânicos fluorados (Teflon)

São compostos inertes a oxidação do ar, de ácido nítrico, sulfúrico e

outros agentes oxidantes.

• Adicionado à água para prevenir cáries

Ataque de ácido aos dentes Ca₅(PO₄)₃OH _(s) + 4 H₃O+

(aq)  5 Ca2+(aq) + 3HPO42-(aq) + 5 H2O (l)

Tratamento com Flúor forma uma cobertura mais resistente ao ataque:

Ca₅(PO₄)₃OH _(s) + F

-(aq)  Ca5(PO4)3F (s) + OH-(aq)

https://www.youtube.com/watch?v=9Vx1yro7soQ&ebc=ANyPxKqDwIaMtVt0fDv ulCQHVHzuUb4oJKuwpyM3qxFVkkyWqjiWA_RuOhrJOkVP2jQ7mJvy9MaaUWa7B

hQJ3DIH4c-aISBrJg

https://www.youtube.com/watch?v=aGDiXyxtQug

ânodo no cátodo

no Cl

Na

NaCl_{(fund) eletrólise} 2 ₍0_{s) 2(g)}

2   

Esquema de uma moderna célula cloroálcali usando uma membrana catiônica (troca de cátions), a qual tem alta permeabilidade para íons Na+ _{e baixa para íons OH}- _{e Cl}-_.

Eletrólise NaCl fundido

Eletrólise NaCl aquoso

(g) 2 (g) 2 ) ( ) ( 2 ) ( 2 2

2NaCl _aq  H O_l _eletrólise  NaOH _aq H Cl

Métodos de Obtenção

NaCl(aq)

usado NaCl(aq)

Em laboratório:

• Oxidação do NaCl a partir do dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇)

• O Cl₂ formado é borbulhado na água

Métodos de Obtenção

6Cl- _{+ Cr}

• O cloro é empregado na fabricação de plásticos, canos, solventes e pesticidas.

Aplicações

• Usado como alvejante de papel e tecido; • Tratamento de água.

É obtido pelo borbulhamento de Cl₂ na água do mar

(7 toneladas de água do mar fornece 0,5 kg de bromo)

) ( 2 ) ( ) ( ) ( 2

2

Br

2

Cl

Br

Cl







• fabricação de 1,2-dibromoetano para remoção do chumbo na gasolina;

• produção de AgBr para filmes fotográficos, etc

Métodos de Obtenção

A oxidação do I- _{com gás cloro produz iodo elementar:} ) ( 2 ) ( ) ( ) ( 2

2

I

2

Cl

I

Cl







• Empregado como anti-séptico de ação oxidante moderada • É adicionado ao sal de cozinha para evitar o bócio

Métodos de Obtenção

2 I

_{+ 4 H}

_{+ MnO}

2



Mn

+ I

+ 2 H

O

NaI + MnO₂ Adição de H₂SO₄; produz I₂.

Não ocorre na natureza

Existem 20 isótopos todos radioativos

Bi

At

2

N

1 0 211 85 4 2 209 83









Métodos de Obtenção

Haletos de Hidrogênio (HX)

• Todos os halogênios reagem com hidrogênio formando haletos

• A reatividade entre halogênios e hidrogênio diminui com o aumento do número atômico.

•

Obtenção

• HF e HCl são preparados por reação dos sais com ácido sulfúrico

) ( 4 ) ( ) ( 4 2 ) ( 2 ) ( 4 ) ( ) ( 4 2 ) ( 2

2

2

CaSO

HCl

SO

H

CaCl

CaSO

HF

SO

H

CaF













Principais Compostos

Para produção de HBr e HI não pode ser utilizado H₂SO₄, pois ele provoca a oxidação dos produtos

• O HBr é obtido pelas reações a seguir: ) ( ) ( 4 3 ) ( 2 ) ( 3 3(s) 2(g) ) ( 4 ) ( ) ( 4 3 ) ( ) ( 4 3

HBr

3

H

3

PBr

4

Br

6

P

HBr

3

3

PO

H

O

PBr

PO

Na

NaBr

PO

H

















• O HI pode ser obtido de forma semelhante ou

Haletos de Hidrogênio (HX)

Para produção de HBr e HI não pode ser utilizado H₂SO₄, pois ele provoca a oxidação dos produtos

• HCl, HI e HBr são gases

• HF é liquido com temperatura de ebulição de 19 C  ligações de hidrogênio

• No estado gasoso todos os hidretos são covalentes

• Quando dissolvidos em água o HCl, HI e HBr dissociam-se comportando-se como ácidos fortes:

I

ou

Br

Cl

X

X

O

H

O

H

HX

,









• força dos ácidos

Haletos de Hidrogênio (HX)

•Quase todos os óxidos de halogênios são instáveis e explosivos

•Óxidos nos quais o halogênio possui número de oxidação mais altos são mais estáveis. Ex:

•As ligações são covalentes devido as pequenas diferenças entre as eletronegatividades dos halogênios e do oxigênio.

Óxidos de Halogênio

Principais Compostos

• OF₂  Fluoreto de oxigênio

• Quase todos os óxidos de halogênios são instáveis e

explosivos

• A estabilidade desses óxidos decresce na seguinte ordem: I > Cl > Br

• Óxidos nos quais o halogênio possui número de oxidação mais altos são mais estáveis

• Nesses óxidos as ligações são sempre covalentes devido as pequenas diferenças entre as

eletronegatividades dos halogênios e do oxigênio.

Monóxido de dicloro

Cl

O

Monóxido de dibromo

Br

O

explodem na presença de agentes redutores

OF

– Não é um óxido

fluoreto de oxigênio

• já foi usado na propulsão de foguetes

• é um agente oxidante forte

Dióxido de cloro

ClO

Heptóxido de dicloro

Cl

O

Cloro, bromo e iodo formam oxiácidos do tipo:

Oxiácido HOX HXO₂ HXO₃ HXO₄ Nox do halogênio +1 +3 +5 +7

Oxiácidos de Halogênio

Principais Compostos

Quanto mais átomos de oxigênio, maior é a tendência dos elétrons

da ligação OH serem atraídos para longe da mesma e mais fraca será

Ácidos perhálicos (HXO

)

•Existem ácidos perclórico, perbrômico e periódico. • Agentes oxidantes muito fortes (NOX_Cl= +7)

• O ácido perclórico (HClO₄) explode na presença de uma pequena quantidade de material orgânico.

• O perclorato de amônio  oxidante na propulsão de foguetes.

Ácidos hálicos (HXO

)

HClO₃ e HBrO₃ – somente existem em solução HIO₃ – existe na forma sólida

• Quando neutralizados formam cloratos, bromatos e iodatos

• Os cloratos liberam O₂ quando aquecidos, e são usados como fonte de oxigênio em fogos de artifício 2 KClO3 (s)  2 KCl (s) + 3 O2 (g)

• Usados na preparação do dióxido de cloro ClO₂  oxida pigmentos  branqueador de papel

Ácidos haloso (HXO

)

HClO₂ – É o único conhecido e só existe em solução

(NOX_X= +5)

Ácidos hipohalosos (HOX)

• Todos são fracos somente existindo em solução aquosa.

• Podem ser preparados pela adição do gás de halogênio a água:

Quando reagem com NaOH formam os hipohalitos: NaClO, NaBrO, NaIO

(aq) (aq) (l) 2 2(g)

O

H

HX

X



H



XO



• Os hipocloritos são usados como alvejantes e como desinfetantes pois são capazes de oxidar matérias orgânicas:

2 ClO

(aq)  2 Cl- (aq) + O2 (g)

• Ex: O hipoclorito de sódio é usados em piscinas; ClO

(aq) + Cl- (aq) + H2O (l)  2 OH- (aq) + Cl2 (g)

• O hipoclorito de sódio é obtido industrialmente pela eletrólise de uma solução esfriada de NaCl, sob vigorosa agitação

2Cl

(aq)  Cl2 (g) + 2e

Cl_{2 (g)} + 2OH-

(aq) +  ClO- (aq) + Cl- (aq) + H2O No ânodo

Os halogênios podem formar compostos entre eles.

Compostos de Interhalogênios

• São preparados pela reação direta entre os halogênios

• Possuem propriedades físicas intermediárias aos halogênios que os formam.

Haletos Iônicos

A maioria contém um íon metálico com NOX= +1, +2 ou +3

A maioria é solúvel em água – entre os insolúveis estão vários fluoretos Ex: NaCl, CaF₂

Haletos Moleculares

Formados com ametais ou metais com elevado estado de oxidação

O F consegue que o outro elemento atinja seus NOX mais elevados Muitos se hidrolisam em água

Ex: PbCl₄, SiCl₄

Haletos

Íons haletos podem reagir com moléculas de halogênio formando íons poli-haletos. I₃-_{, Br}

3-, I5-, I7-, etc...

Formam compostos iônicos estabilizados por cátions grandes. São solúveis em água

• I₂ : pouco solúvel em água (0,34 g.L-1_{), mas a solubilidade é aumentada na presença}

de íons iodeto em solução:

Formação de poli-haleto: I₂ + I-  _I 3-

Iodo iodetato • Bromo: Br₃- _{é muito menos estável do que I}

3-.

• Poucos compostos estáveis são conhecidos contendo Cl₃-

e nenhum F₃- _{é conhecido.}

Poli-Haletos

Principais Compostos

Antiséptico I₂ em KI _(aq)

Algumas estruturas representativas de poli-iodetos e sua descrição aproximada em termos de blocos de construção de I-_{, I}

3-, e I2.

Bibliografia

• Atkins, P., Jones, L., Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, 3 ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.

•Shriver, D. F., Atkins, P., Química Inorgânica, Ed Artmed, 2003 .