Interhalógeno

En química , un compuesto interhalogenado es una molécula que contiene dos o más átomos de halógeno diferentes ( flúor , cloro , bromo , yodo o astato ) y ningún átomo de elementos de ningún otro grupo.

La mayoría de los compuestos interhalogenados conocidos son binarios (compuestos por sólo dos elementos distintos). Sus fórmulas son generalmente XY _n , donde n = 1, 3, 5 o 7, y X es el menos electronegativo de los dos halógenos. El valor de n en los interhalogenados es siempre impar, debido a la valencia impar de los halógenos. Todos ellos son propensos a la hidrólisis y se ionizan para dar lugar a iones polihalogenados. Los que se forman con astato tienen una vida media muy corta debido a que el astato es intensamente radiactivo.

No se conocen con certeza compuestos interhalogenados que contengan tres o más halógenos diferentes, ^[1] aunque algunos libros afirman que se han obtenido IFCl ₂ e IF ₂ Cl , ^{[2] [3] [4] [5]} y estudios teóricos parecen indicar que algunos compuestos de la serie BrClF
_norteson apenas estables. ^[6]

Algunos interhalógenos, como BrF ₃ , IF ₅ y ICl , son buenos agentes halogenantes . BrF ₅ es demasiado reactivo para generar flúor. Más allá de eso, el monocloruro de yodo tiene varias aplicaciones, incluida la de ayudar a medir la saturación de grasas y aceites, y como catalizador para algunas reacciones . Varios interhalógenos, incluido IF ₇ , se utilizan para formar polihaluros . ^[1]

Existen compuestos similares con varios pseudohalógenos , como las azidas de halógeno ( FN ₃ , ClN ₃ , BrN ₃ y IN ₃ ) y los haluros de cianógeno ( FCN , ClCN , BrCN e ICN ).

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Los interhalógenos de la forma XY tienen propiedades físicas intermedias entre las de los dos halógenos progenitores. El enlace covalente entre los dos átomos tiene cierto carácter iónico , ya que el halógeno menos electronegativo , X, está oxidado y tiene una carga positiva parcial. Se conocen todas las combinaciones de flúor, cloro, bromo y yodo que tienen la fórmula general mencionada anteriormente, pero no todas son estables. Algunas combinaciones de astato con otros halógenos ni siquiera se conocen, y las que se conocen son altamente inestables.

• El monofluoruro de cloro (ClF) es el compuesto interhalogenado más ligero. El ClF es un gas incoloro con un punto de ebullición normal de -100 °C.
• El monofluoruro de bromo (BrF) no se obtiene como compuesto puro, sino que se disocia en trifluoruro y bromo libre . Se crea según la siguiente ecuación:

Br2 ( _l )+F2 ₍ g) → 2BrF(g)

El monofluoruro de bromo se disocia de la siguiente manera:

3BrF → _Br2 + _BrF3

• El monofluoruro de yodo (IF) es inestable y se descompone a 0 °C, desproporcionándose en yodo elemental y pentafluoruro de yodo .
• El monocloruro de bromo (BrCl) es un gas de color marrón amarillento con un punto de ebullición de 5 °C.
• El monocloruro de yodo (ICl) existe en forma de cristales transparentes de color rojo que se funden a 27,2 °C para formar un líquido marrón asfixiante (similar en apariencia y peso al bromo ). Reacciona con HCl para formar el ácido fuerte HICl ₂ . La estructura cristalina del monocloruro de yodo consiste en cadenas en zigzag fruncidas, con fuertes interacciones entre las cadenas.
• El monocloruro de astato ^{[7] (AtCl) se obtiene mediante la combinación directa de} astato en fase gaseosa con cloro o mediante la adición secuencial de astato y un ion dicromato a una solución de cloruro ácido.
• El monobromuro de yodo (IBr) se obtiene mediante la combinación directa de los elementos para formar un sólido cristalino de color rojo oscuro. Se funde a 42 °C y hierve a 116 °C para formar un vapor parcialmente disociado.
• El monobromuro de astato (AtBr) se obtiene mediante la combinación directa de astato con vapor de bromo o una solución acuosa de monobromuro de yodo.
• El monoyoduro de astato (AtI) se obtiene mediante la combinación directa de astato y yodo.

Aún no se han descubierto fluoruros de astato. Su ausencia se ha atribuido especulativamente a la extrema reactividad de dichos compuestos, incluida la reacción de un fluoruro formado inicialmente con las paredes del recipiente de vidrio para formar un producto no volátil. ^[a] Por lo tanto, aunque se cree que es posible la síntesis de un fluoruro de astato, puede requerir un disolvente de fluoruro de halógeno líquido, como ya se ha utilizado para la caracterización de fluoruros de radón. ^{[11] [12]}

Además, existen moléculas análogas que involucran pseudohalógenos , como los haluros de cianógeno .

• El trifluoruro de cloro (ClF ₃ ) es un gas incoloro que se condensa en un líquido verde y se congela en un sólido blanco. Se obtiene haciendo reaccionar el cloro con un exceso de flúor a 250 °C en un tubo de níquel . Reacciona de forma más violenta que el flúor, a menudo de forma explosiva. La molécula es plana y tiene forma de T. Se utiliza en la fabricación de hexafluoruro de uranio .
• El trifluoruro de bromo (BrF ₃ ) es un líquido amarillo verdoso que conduce la electricidad: se autoioniza para formar [BrF ₂ ] ⁺ y [BrF ₄ ] ⁻ . Reacciona con muchos metales y óxidos metálicos para formar entidades ionizadas similares; con otros metales, forma el fluoruro metálico más bromo libre y oxígeno ; y con agua, forma ácido fluorhídrico y ácido bromhídrico. Se utiliza en química orgánica como agente fluorante. Tiene la misma forma molecular que el trifluoruro de cloro.
• El trifluoruro de yodo (IF ₃ ) es un sólido amarillo que se descompone por encima de los −28 °C. Se puede sintetizar a partir de los elementos, pero se debe tener cuidado para evitar la formación de IF ₅ . El F ₂ ataca al I ₂ para producir IF ₃ a −45 °C en CCl ₃ F . Alternativamente, a bajas temperaturas, la reacción de fluoración

Yo ₂ + 3  XeF ₂ → 2 SI ₃ + 3  Xe

Se puede utilizar. No se sabe mucho sobre el trifluoruro de yodo, ya que es muy inestable.

• El tricloruro de yodo (ICl ₃ ) forma cristales de color amarillo limón que se funden bajo presión y forman un líquido marrón. Puede formarse a partir de los elementos a baja temperatura o a partir de pentóxido de yodo y cloruro de hidrógeno. Reacciona con muchos cloruros metálicos para formar tetracloroyoduros ( ICl⁻
  ₄) y se hidroliza en agua. La molécula es un dímero plano (ICl ₃ ) ₂ , con cada átomo de yodo rodeado por cuatro átomos de cloro.
• El tribromuro de yodo (IBr ₃ ) es un líquido de color marrón oscuro.

Todos los interhalógenos hexatómicos y octatómicos estables implican un halógeno más pesado combinado con cinco o siete átomos de flúor. A diferencia de los demás halógenos, los átomos de flúor tienen una alta electronegatividad y un tamaño pequeño que los estabiliza.

• El pentafluoruro de cloro (ClF ₅ ) es un gas incoloro que se obtiene al hacer reaccionar el trifluoruro de cloro con flúor a altas temperaturas y presiones. Reacciona violentamente con el agua y la mayoría de los metales y no metales .
• El pentafluoruro de bromo (BrF ₅ ) es un líquido fumante incoloro que se obtiene al hacer reaccionar trifluoruro de bromo con flúor a 200 °C. Es físicamente estable, pero se descompone violentamente al entrar en contacto con agua, sustancias orgánicas y la mayoría de los metales y no metales .
• El pentafluoruro de yodo (IF ₅ ) es un líquido incoloro que se obtiene al hacer reaccionar el pentóxido de yodo con flúor o el yodo con fluoruro de plata (II) . Es muy reactivo, incluso lentamente con el vidrio. Reacciona con agua para formar ácido fluorhídrico y con gas flúor para formar heptafluoruro de yodo . La molécula tiene la forma de una pirámide tetragonal .

• El heptafluoruro de yodo (IF7 ₎ es un gas incoloro y un potente agente fluorante. Se obtiene mediante la reacción del pentafluoruro de yodo con gas flúor. La molécula es una bipirámide pentagonal . Este compuesto es el único compuesto interhalogenado conocido en el que el átomo más grande lleva siete de los átomos más pequeños.
• Todos los intentos de sintetizar bromo o heptafluoruro de cloro han fracasado; en su lugar, se produce pentafluoruro de bromo o pentafluoruro de cloro , junto con gas flúor.

Por lo general, los enlaces interhalogenados son más reactivos que los enlaces halógenos diatómicos, porque los enlaces interhalogenados son más débiles que los enlaces halógenos diatómicos, excepto para F ₂ . Si los interhalogenados se exponen al agua, se convierten en iones haluro y oxihaluro . Con BrF ₅ , esta reacción puede ser explosiva . Si los interhalogenados se exponen al dióxido de silicio o a óxidos metálicos , entonces el silicio o el metal respectivamente se unen con uno de los tipos de halógeno, dejando libres halógenos diatómicos y oxígeno diatómico. La mayoría de los interhalogenados son fluoruros de halógeno, y todos menos tres (IBr, AtBr y AtI) del resto son cloruros de halógeno. El cloro y el bromo pueden unirse cada uno a cinco átomos de flúor, y el yodo puede unirse a siete. Los interhalogenados AX y AX ₃ pueden formarse entre dos halógenos cuyas electronegatividades son relativamente cercanas entre sí. Cuando los interhalogenados se exponen a metales, reaccionan para formar haluros metálicos de los halógenos constituyentes. El poder de oxidación de un interhalógeno aumenta con el número de halógenos unidos al átomo central del interhalógeno, así como con la disminución del tamaño del átomo central del compuesto. Los interhalógenos que contienen flúor tienen más probabilidades de ser volátiles que los interhalógenos que contienen halógenos más pesados. ^[1]

Los interhalógenos con uno o tres halógenos unidos a un átomo central están formados por dos elementos cuyas electronegatividades no están muy alejadas. Los interhalógenos con cinco o siete halógenos unidos a un átomo central están formados por dos elementos cuyos tamaños son muy diferentes. El número de halógenos más pequeños que pueden unirse a un halógeno central grande está guiado por la relación del radio atómico del halógeno más grande sobre el radio atómico del halógeno más pequeño. Un número de interhalógenos, como IF ₇ , reaccionan con todos los metales excepto aquellos del grupo del platino . IF ₇ , a diferencia de los interhalógenos de la serie XY ₅ , no reacciona con los fluoruros de los metales alcalinos . ^[1]

_El ClF3 es el más reactivo de los interhalógenos XY3 _. El ICl3 _es el menos reactivo. El BrF3 _tiene la mayor estabilidad térmica de los interhalógenos con cuatro átomos. El ICl3 _tiene la menor. El trifluoruro de cloro tiene un punto de ebullición de -12 °C. El trifluoruro de bromo tiene un punto de ebullición de 127 °C y es líquido a temperatura ambiente . El tricloruro de yodo se funde a 101 °C. ^[1]

La mayoría de los interhalógenos son gases covalentes . Algunos interhalógenos, especialmente los que contienen bromo, son líquidos , y la mayoría de los interhalógenos que contienen yodo son sólidos. La mayoría de los interhalógenos compuestos por halógenos más ligeros son bastante incoloros, pero los interhalógenos que contienen halógenos más pesados ​​tienen un color más oscuro debido a su mayor peso molecular . En este sentido, los interhalógenos son similares a los halógenos. Cuanto mayor sea la diferencia entre las electronegatividades de los dos halógenos en un interhalógeno, mayor será el punto de ebullición del interhalógeno. Todos los interhalógenos son diamagnéticos . La longitud de enlace de los interhalógenos en la serie XY aumenta con el tamaño de los halógenos constituyentes. Por ejemplo, ClF tiene una longitud de enlace de 1,628  Å y IBr tiene una longitud de enlace de 2,47 Å. ^[1]

Es posible producir interhalógenos más grandes, como ClF ₃ , exponiendo interhalógenos más pequeños, como ClF , a halógenos diatómicos puros, como F ₂ . Este método de producción es especialmente útil para generar fluoruros de halógeno . A temperaturas de 250 a 300 °C, este tipo de método de producción también puede convertir interhalógenos más grandes en otros más pequeños. También es posible producir interhalógenos combinando dos halógenos puros en diversas condiciones. Este método puede generar cualquier interhalógeno excepto IF ₇ . ^[1]

Los interhalógenos más pequeños, como el ClF, pueden formarse por reacción directa con halógenos puros. Por ejemplo, el F ₂ reacciona con el Cl ₂ a 250 °C para formar dos moléculas de ClF. El Br ₂ reacciona con el flúor diatómico de la misma manera, pero a 60 °C. El I ₂ reacciona con el flúor diatómico a solo 35 °C. El ClF y el BrF pueden producirse mediante la reacción de un interhalógeno más grande, como el ClF ₃ o el BrF ₃ y una molécula diatómica del elemento que se encuentra más abajo en la tabla periódica . Entre los interhalógenos hexatómicos, el IF ₅ tiene un punto de ebullición más alto (97 °C) que el BrF ₅ (40,5 °C), aunque ambos compuestos son líquidos a temperatura ambiente . El interhalógeno IF ₇ puede formarse mediante la reacción del yoduro de paladio con el flúor. ^[1]

• Intercalcógeno
• Haluro de hidrógeno

• Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
• Kugler, Hong Kong; Keller, C. (1985).'At, Astatine', sistema n.° 8a . Manual de química inorgánica y organometálica de Gmelin. Vol. 8 (8.ª ed.). Springer-Verlag. ISBN 3-540-93516-9.
• Zuckerman, JJ; Hagen, AP (1989). Reacciones y métodos inorgánicos: la formación de enlaces con halógenos . John Wiley & Sons . ISBN 978-0-471-18656-4.

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