Los Halógenos: Propiedades Químicas, Obtención y Aplicaciones del Flúor, Cloro, Bromo y Yodo

Halógenos: Flúor, Cloro, Bromo y Yodo

Los halógenos se unen directamente con los metales para formar sales. Las sales de fluoruro, por ejemplo, suelen cristalizar en el sistema cúbico. Son los elementos más electronegativos, lo que les confiere una gran tendencia a formar aniones.

Compuestos Hidrogenados

La afinidad por el hidrógeno es máxima para el flúor (F) y mínima para el yodo (I), siendo intermedia para el cloro (Cl) y el bromo (Br). El ácido fluorhídrico (HF) es el único ácido halogenhídrico que forma dímeros.

Reactividad con Hidrógeno

• F2 + H2: Reacción rápida en frío y oscuridad.
• Cl2 + H2: Reacción rápida en frío.
• Br2 + H2: Reacción rápida en caliente.
• I2 + H2: Reacción muy lenta.

Compuestos Oxigenados

La reactividad de los halógenos con el oxígeno sigue una tendencia contraria a la observada con el hidrógeno.

Tendencia a Formar Aniones y Poder Desplazante

La tendencia a formar aniones sigue la misma línea que la afinidad por el hidrógeno (mayor para el flúor, menor para el yodo). El flúor, debido a su mayor electronegatividad, desaloja a los demás halógenos de sus combinaciones salinas. De manera similar, el cloro desaloja al bromo y al yodo, y el bromo desaloja al yodo.

Flúor (F)

Propiedades y Obtención

El flúor fue descubierto mediante la electrólisis de fluoruro de potasio (KF) disuelto en ácido fluorhídrico (HF), utilizando recipientes de platino. Es un gas de color amarillo verdoso pálido y olor picante. Posee una actividad química extremadamente alta, siendo el elemento más electronegativo de la tabla periódica. Descompone el agua en frío, lo que explica su gran poder oxidante sobre otras sustancias. Forma parte de minerales importantes como la fluorita (CaF₂) y la criolita (Na₃AlF₆). La reacción de fluoruro de calcio (CaF₂) con ácido sulfúrico (H₂SO₄) concentrado produce fluoruro de hidrógeno (HF).

Yodo (I)

Presencia y Obtención

El yodo se encuentra en menor proporción que el bromo, a menudo acompañando al cloro en las salinas. Su principal fuente son los yacimientos de nitrato (salitre) del norte de Chile, donde se encuentra en forma de yodatos. Estos yodatos, al reducirse, liberan yodo, que se purifica mediante sublimación.

Propiedades Físicas y Químicas

Es un sólido gris apizarrado con brillo metálico. Al calentarse, desprende vapores de color violeta. Es muy poco soluble en agua y sus propiedades oxidantes son más débiles que las de los demás halógenos. Se disuelve fácilmente en alcohol, formando una solución de color pardo con propiedades antisépticas. Si se disuelve en un disolvente sin oxígeno, la solución adquiere un color violeta; si el disolvente contiene oxígeno, se torna pardo.

Reacción con Almidón

Con el almidón, el yodo no forma una combinación química verdadera, sino un fenómeno intermediario entre una mezcla y una combinación. Este se conoce como unión coloidal, que ocurre entre la solución coloidal del almidón y las moléculas de yodo, resultando en la característica coloración azul-negra.

Bromo (Br)

Propiedades y Obtención

El bromo es un líquido de color rojo pardo. Se obtiene de manera similar al cloro, pero a partir de bromuros. Su densidad es aproximadamente tres veces mayor que la del agua (3 g/cm³). A temperatura ambiente, desprende vapores rojos de olor sofocante que atacan las mucosas e irritan la vista.

Reactividad y Usos

Es soluble en agua, a la que comunica su color rojizo, y actúa como oxidante directo (similar al cloro), aunque de forma menos enérgica. Con los metales, forma bromuros, algunos de los cuales son utilizados como sedantes. El bromuro de plata (AgBr) es un sólido amarillo ampliamente empleado en películas fotográficas. Con hidróxidos alcalinos, en frío se originan hipobromitos y en caliente, bromatos.

Cloro (Cl)

Propiedades y Presencia

El cloro es un gas de color amarillo verdoso, con un olor sofocante y es 2.5 veces más denso que el aire. Es un gas sumamente venenoso y posee una gran actividad química. En la naturaleza, se encuentra combinado, principalmente con hidrógeno formando ácido clorhídrico (HCl), que se desprende en zonas volcánicas y está presente en los jugos gástricos. La combinación metálica más extendida es el cloruro de sodio (NaCl), que se halla en el agua de mar en una concentración aproximada del 3.5% y en grandes yacimientos formando la llamada sal de roca.

Métodos de Obtención

1. Oxidación del Ácido Clorhídrico (HCl)

La oxidación del ácido clorhídrico (HCl) es un método común: 4HCl + O₂ → 2H₂O + 2Cl₂. Se puede emplear el oxígeno del aire, pero en laboratorio se utiliza oxígeno cedido por sustancias oxidantes. Por ejemplo, al mezclar pirolusita (MnO₂) con unas gotas de HCl, se disuelve formando cloruro de manganeso (II). Al calentar, se obtiene cloro, liberándose la mitad del cloro del HCl. Este proceso difiere si se calienta cloruro de sodio (NaCl) y MnO₂ con H₂SO₄.

2. Electrólisis del Cloruro de Sodio (NaCl)

Mediante la electrólisis de una solución acuosa ionizada de cloruro de sodio (NaCl), los iones transportan la corriente en la solución, desprendiendo cloro (Cl₂) en el ánodo.

Formación del Ácido Clorhídrico

La combinación de cloro (Cl₂) con hidrógeno (H₂) para formar gas cloruro de hidrógeno (HCl) ocurre lentamente bajo luz difusa, rápidamente bajo luz solar directa, y de forma explosiva al hacer saltar una chispa. En solución acuosa, este gas se conoce como ácido clorhídrico, el cual se comercializa en diversas concentraciones.