Flúor
Es el elemento más reactivo de todos los del Sistema Periódico, y se combina directamente, y por lo general violentamente, a la temperatura ambiente con el resto de los elementos, excepto con el oxígeno, el nitrógeno y los gases nobles más ligeros. Sin embargo, muchos metales, entre ellos Al, Ni y Cu, se recubren de una capa adherente del fluoruro y, en consecuencia, se pasivan. La sílice es termodinámicamente inestable frente al flúor, produciéndose la siguiente reacción:
SiO2 + 2F2 →SiF4 + O2
Debido a su gran reactividad, muchos metales y la madera arden en contacto con él. A temperatura ordinaria, y sin necesidad de aporte de energía alguno, cuando entra en contacto con el hidrógeno produce una reacción explosiva.
Una de los ejemplos más importantes de la reactividad del F2 es su capacidad de reaccionar con el Xe para formar fluoruros de xenón como XeF2 y XeF4. La gran reactividad de este elemento se debe a su baja energía de disociación (ver Tabla 1) y a la fuerza de los enlaces que forma con otros elementos. Estos factores están relacionados con el pequeño tamaño del F y al hecho de que las entalpías de fluoración son más elevadas que las de halogenación correspondiente al resto de los halógenos.
La tendencia del F2 a dar F¯ en disolución es mucho mayor que para los demás halógenos, como se deduce de la disminución del potencial de reducción de la reacción:
X2(ac) + 2e → 2X-(ac)
X2 |
F2 |
Cl2 |
Br2 |
I2 |
|---|---|---|---|---|
E/V |
2.866 |
1.395 |
1.087 |
0.615 |
El flúor es un oxidante muy fuerte, y estabiliza estados de oxidación muy elevados: IF7, PtF6, PuF6, AgF2 entre otros. De hecho, el flúor (como ocurre con el resto de los elementos del segundo periodo) es un elemento atípico dentro de su grupo, por las siguientes razones:
- Su pequeño tamaño.
- Sus electrones sienten una fuerte atracción nuclear y es difícilmente ionizable o polarizable.
- No posee orbitales d de baja energía disponible para formar enlaces.
Su alta energía de ionización, superior a las del resto de los halógenos hace que el F no adopte estados de oxidación formales positivos. El flúor es univalente y sus compuestos se forman bien ganando un electrón para formar F- (2s2p6) o bien compartiendo un electrón en un enlace covalente simple.
El resto de los halógenos son menos reactivos que el flúor. La reactividad disminuye según el siguiente orden Cl2 > Br2 > I2. Por ejemplo, el Cl2 reacciona con CO, NO y SO2 para producir COCl2, NOCl y SO2Cl2 y el I2 no reacciona con estos compuestos. La disminución en la energía de ionización hace que el yodo pueda tener los estados de oxidación positivos más altos como en el IF7.
Cloro
Es extremadamente oxidante y forma cloruros con la mayoría de los elementos. Cuando se combina con el hidrógeno bajo luz solar directa para dar cloruro de hidrógeno se produce una explosión. Descompone muchos hidrocarburos pero si se controlan las condiciones de la reacción se consigue la sustitución parcial del hidrógeno por el cloro. Reacciona lentamente con el agua dando ácido clorhídrico y ácido hipocloroso HClO, que se descompone a su vez para formar oxígeno. A ello se debe el poder oxidante del agua de cloro. Puede formar cloruros con la mayor parte de los metales. El agua de cloro puede disolver al oro y al platino que son metales muy resistentes a los agentes químicos. El cloro se combina directamente con la mayoría de los elementos no metálicos, a excepción del carbono, nitrógeno y oxígeno. Por ejemplo, con el fósforo se combina formando tricloruro de fósforo, y pentacloruro de fósforo si hay cloro en exceso.
Bromo
En presencia de álcalis, reacciona con el agua para dar una mezcla de ácido bromhídrico (HBr), y ácido hipobromoso (HOBr). Es un poderoso oxidante aunque es ligeramente menos activo que el cloro y reacciona con muchos compuestos y elementos metálicos para dar bromuros.
Yodo
Es ligeramente soluble en agua, pero se disuelve fácilmente en una solución acuosa de yoduro de potasio, formando el ion I3¯. Se combina fácilmente con la mayoría de los metales para formar yoduros, y también con los haluros metálicos.
El cloro, el bromo y el yodo se disuelven sin descomposición en muchos disolventes orgánicos (CCl4, CHCl3, etc), pero con los que contienen átomos donadores, oxígeno y nitrógeno (éteres, alcoholes, cetonas, piridina) el bromo y yodo (y en menor de extensión el cloro) forman complejos de transferencia de carga. Por ello las disoluciones de yodo en estos disolventes dadores son pardas o marrones. El yodo también forma complejos de transferencia de carga con el benceno.