Química de Halógenos: Flúor, Cloro, Bromo y Yodo

Flúor: #A: 9 PA: 19 meq: 0.0095

Es el elemento más electronegativo y más reactivo de la tabla periódica. Forma compuestos con casi todos los elementos, exceptuando oro y plata, y reacciona con gases nobles como xenón y radón en condiciones especiales.

El flúor se encuentra en la naturaleza combinado (es muy oxidante), comúnmente con silicio, lo que impide su almacenamiento en vidrio. Está presente en huesos y dientes, y se utiliza para reducir la caries.

Diferencias del Flúor con otros Halógenos

El flúor tiene carga negativa -1, mientras que los demás halógenos presentan varias valencias.
El HF (ácido fluorhídrico) es un ácido débil, mientras que el HI (ácido yodhídrico) es fuerte.
La solubilidad del flúor es diferente a la de los otros halógenos. AgF (fluoruro de plata) es soluble en agua, mientras que otros haluros de plata (AgBr, AgI, AgCl) son insolubles.
Los metales muestran su mayor carácter iónico al combinarse con el flúor (ej. AlF₃), mientras que con otros halógenos forman compuestos más covalentes.
Reacciones del F frente al agua: F₂ + H₂O → 2HF + ½ O ; 2F₂ + 2H₂O → HCl + HClO

Reactividad Química de los Halógenos

Son no metales altamente reactivos, reaccionando con casi todos los elementos de la tabla periódica, excepto He, Ne y Ar.
Su reactividad es muy fuerte y son muy tóxicos, disminuyendo la toxicidad desde el flúor al yodo.
Se combinan con metales para producir haluros iónicos y con no metales para formar haluros covalentes: Cl₂ + 2Na → 2NaCl (iónico); P₄ + 6Cl₂ → 4PCl₃ (covalente).

Orden de Estabilidad de los Haluros

La estabilidad disminuye del flúor al yodo. Los yoduros son los más inestables debido a su gran tamaño y baja afinidad electrónica.

Haluros Especiales: Haluros de Hidrógeno

CaF₂ + H₂SO₄ → 2HF + CaSO₄

2NaCl + H₂SO₄ → 2HCl + Na₂SO₄

NaBr + H₃PO₄ → HBr + NaH₂PO₄

KI + H₃PO₄ → HI + K₂H₂PO₄

Para obtener HBr y HI se usa un ácido no oxidante como el H₃PO₄, ya que el H₂SO₄ es oxidante y oxidaría al HBr y HI.

Derivados de Flúor Importantes

UF₆, C₂H₄F₄

Propiedades del Flúor

Es un gas de color amarillo pálido con olor a ozono y es corrosivo.

Distribución del Flúor

No existe libre en la naturaleza, se encuentra combinado en compuestos como CaF₂ (fluorina). También en Na₃AlF₆ (criolita) y en la apatita: Ca₃(PO₄)₂ · CaF₂.

Obtención del Flúor

Se obtiene por electrólisis del bifluoruro de potasio (KHF₂), ya que no se puede obtener por métodos químicos.

Reconocimiento del Flúor

2NaF + CaCl₂ → CaF₂↓ + 2NaCl

6NaF + FeCl₃ → Na₃FeF₆ + 3NaCl

Valoración del Flúor

Se realiza por gravimetría, usando CaCl₂ como agente precipitante en medio alcalino (Na₂CO₃).

2NaF + 2CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaF₂↓ + CaCO₃↓ + 4NaCl

El CaCO₃ se elimina usando CH₃-COOH:

CaCO₃ + 2CH₃-COOH → Ca(CH₃-COO)₂ + H₂CO₃↓ = (CO₂ + H₂O)

Ejemplo de Valoración

Se valora una muestra de 0.2g de NaF por gravimetría, usando CaCl₂, obteniendo 0.3g de CaF₂. Calcular el % de pureza expresado en F.

2NaF + 2CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaF₂↓ + CaCO₃↓ + 4NaCl

38g/mol (NaF) 78g/mol (CaF₂)

CaCO₃ + 2CH₃-COOH → Ca(CH3-COO)₂ + H₂CO₃

% = FG x PPO x 100; FG = PSI / PFxPPO; FG = 38/78 = 0.48; % = 0.48 x 0.3 x 100 / 0.2 = 72%

Acción Farmacológica del Flúor

No tiene acción farmacológica directa.

Está distribuido en agua, vegetales y animales.

En dientes, cabello, huesos, testículos y sangre se encuentra como CaF₂ y tiene acción antihemorrágica en humanos.

Su absorción intestinal es lenta.

Puede causar toxicidad aguda o crónica.

Síntomas de Toxicidad Crónica

Retardo en el crecimiento por acción antienzimatica, inhibición del ciclo sexual, inhibición de la producción de espermatozoides, cambios en las glándulas tiroides e hipófisis, pérdida de brillo y caída de dientes y uñas.

Síntomas de Toxicidad Aguda

Producción de gastroenteritis hemorrágica (diarrea), parálisis respiratoria y cardíaca.

Aplicaciones del Flúor

Salud dental.
Fluoración de aguas (1 PPM).
NaF, LiF, SiF₃ como antidreptivos, raticidas, cucarachicidas y germicidas.

Cloro

#A: 35,5 NA: 17 meq: 0.0355

Es el más abundante de los halógenos.

Se encuentra en la sal marina (NaCl).

Síntesis del Cloro

Se obtiene durante la electrólisis de una solución de cloruro de sodio.

Se usa un diagrama reparador para que el cloro producido no reaccione con el NaOH, evitando la reformación del NaCl.

También se obtiene usando MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O o MnO₄ + 8H + 2Cl → Mn + Cl₂ + 4H₂O.

Reconocimiento del Cloro

I₂ + almidón → AI (indirecto); 2KI + Cl₂ → I₂ + 2KCl (indirecto)

HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃

C₆H₅-NH₂ + Cl₂ → complejo de color violeta

Valoración del Cloro por Volumetría

Se desaloja I de un ioduro y se valora con hiposulfito de sodio (Na₂S₂O₃).

KI + Cl₂ → I₂ + 2KCl

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Ejemplo de Valoración

Se valora 2ml de cloro usando Na₂S₂O₃ 0.1N, gastando 30ml. ¿Cuál es el % de fuerza de la muestra?

1) 2KI + Cl₂ → I₂ + 2KCl

2) I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Cl₂ meq = 0.0355; m = 2ml; Na₂S₂O₃ = 30 x 0.1 = 3meq; 2M ____ 0.106 g/puro

100 ____ x = 5.3 g/puros

1meq Cl ___ 0.0355meq Cl

3meq Cl ____ x = 0.106 g/puros; % = VxNx meq (SI) x 100 / M = 30ml x 0.1 x 0.0355 x 100 / 2 = 5.3%

Valoración del Cloro por Gravimetría

Se usa AgNO₃ como agente precipitante, obteniendo un precipitado de AgCl.

Ejemplo de Valoración

Se valora una muestra de 0.2g de NaCl por gravimetría, obteniendo 0.3g de AgCl. Calcular el % de pureza de la muestra expresado en cloruro.

NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃

% = FG x PPO x 100 / M; FG = 35.5 / 143.5 = 0.24; % = 0.24 x 0.3 x 100 / 0.2 = 36%

Usos del Cloro

Tratamiento de aguas para purificación.
Agente blanqueador y decolorante.
Cloro puro o sales como NaClO y Ca(ClO)₂.
Materia prima para síntesis de sustancias orgánicas (CHCl₃, cloroamina, hidrato de cloral).
Antiséptico (cloroamina es mejor que cloro libre).

Bromo

#A: 35 PA: 80 meq: 0.080

Se valora una muestra de 2ml de Br por iodometría, gastando 20ml de Na₂S₂O₃ 0.15N. Calcular el % de pureza.

2KI + Br₂ → I₂ + 2KBr

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Meq = 0.080; M = 2ml; Na₂S₂O₃ = 20ml x 0.15N = 3meq

% = 20ml x 0.15N x 0.080 x 100 / 2ml = 12%

Yodo

#A: 53 PA: 127 Meq: 0.127

Reconocimiento del Yodo

Con almidón, da una coloración azul intensa.

Obtención o Síntesis del Yodo

2NaI + Cl₂ → 2NaCl + I₂

2NaI + MnO₂ + 2H₂SO₄ → MnSO₄ + I₂ + Na₂SO₄ + 2H₂O

2NaIO₃ + Na₂SO₃ + 2NaHSO₃ → I₂ + 3Na₂SO₃ + H₂O

Usos Terapéuticos del Yodo y los Yoduros

Acción antiséptica (preparados orgánicos de yodo).
Potente germicida.
En contacto con suero fisiológico y sangre, precipita proteínas y se transforma en yodo inactivo.
En concentraciones de 1:7000 combate la dermatopotosis (pie de atleta).
Esencial en la síntesis de hormonas tiroideas.
El yodo 131 (isótopo) se usa para combatir el cáncer tiroideo.

Ejemplo de Valoración

Se valora una muestra de 0.5g de I, usando Na₂S₂O₃, gastando 10ml 0.1N. Calcular el % de I.

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

M: 0.5g; % = 10ml x 0.1N x 0.127 x 100 / 0.5g = 25.4

Vm: 10ml; NNa₂S₂O: 0.1N; Meq: 3; Meq: 0.127

Ejemplo de Cálculo de Volumen

Un yodo tiene 34.5% de pureza, se usa una muestra de 0.5g y una solución valoradora de Na₂S₂O₃ 0.1N. Calcular el volumen de la valoración.

M x % = V x N x Meq x 100; V = (0.5g x 34.5%) / (0.1N x 0.127 x 100) = 13.58ml

Pseudohalógenos

Son iones poliatómicos que se asemejan a los halógenos. Los más conocidos son CN, SCN y los ClFC.

NaCN: cianuro de sodio; NaSCN: sulfocianuro de sodio.

Los ClFC más comunes son los freones, base de gases refrigerantes y compuestos que liberan Cl en la estratosfera, destruyendo la capa de O₃.

CFCl → freon 11; CF₂Cl₂ → freon 12; C₂F₃Cl₃ → Freon 13

Ejemplo de Valoración de KCl

Se valora una muestra de 0.2g de KCl por gravimetría, usando AgNO₃, formando un precipitado de AgCl de 0.3g. Calcular el % de la muestra expresado en cloro.

KCl + AgNO₃ → AgCl + KNO₃; FG = 35.5 / 143.5 = 0.24; % = 0.24 x 0.3 x 100 / 0.2 = 36

Ejemplo de Valoración de LiF

Se valora una muestra de 0.2g de LiF por gravimetría, usando CaCl₂ en medio alcalino (Na₂CO₃), obteniendo un precipitado de CaF₂ de 0.350g. Calcular el % de pureza de la muestra.

2LiF + 2CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaF₂↓ + CaCO₃ + 2LiCl + 2NaCl

CaCO₃ + CH₃COOH → Ca(CH₃COO)₂ + H₂CO₂

FG = 38 / 78 = 0.48; % = 0.48 x 0.350 x 100 / 0.2 = 84