Olá! Hoje iremos aprender sobre o grupo dos halogênios, um grupo bastante interessante formado por elementos não metais. Vamos lá!

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1 Aula: 08 Temática: Halogênios Olá! Hoje iremos aprender sobre o grupo dos halogênios, um grupo bastante interessante formado por elementos não metais. Vamos lá! HALOGÊNIOS A série química dos halogênios é o grupo 17 (7A) da tabela periódica dos elementos, formado pelos seguintes elementos: flúor, cloro, bromo, iodo e astato (este último, radioativo e pouco comum). Esse grupo, juntamente com o grupo 18 (8A) dos gases nobres, são as únicas famílias formadas por nãometais. A palavra provém do grego e significa formador de sais. Na forma natural são encontrados como moléculas diatômicas, X 2. Ocorrência Todos os halogênios são reativos e não ocorrem no estado livre. Contudo, todos são encontrados na forma de compostos na crosta terrestre, exceto o astato (este é radioativo e tem meia-vida). O flúor é o décimo - terceiro elemento mais abundante em peso na crosta terrestre, e o cloro é o vigésimo. Esses dois elementos são razoavelmente abundantes, mas o bromo e o iodo são relativamente raros. A principal fonte de flúor é o mineral CaF 2, conhecido como fluorita (o nome alternativo fluorita se deve à fluorescência do mineral, isto é, ele emite luz quando aquecido). Outro mineral bastante conhecido contendo flúor é a fluorapatita, [3Ca(PO 4 ) 2.CaF 2 ]. Ele é essencialmente utilizado como matériaprima para a obtenção de fósforo. Não é utilizado para produzir HF e F 2, porque o mineral contém quantidades apreciáveis de SiO 2. O HF produzido reage com o SiO 2 que forma ácido fluorssilícico, H 2 (SiF 6 ). Esse ácido é usado na fluoretação da água potável, no lugar do NaF. O mineral criolita Na 3 (AlF 6 ) é muito raro e é usado na obtenção eletrolítica do alumínio.

2 O composto mais abundante de cloro é o NaCl, do qual provém praticamente todo o Cl 2 e HCl produzidos. Uma parte do NaCl é minerado como sal-gema, e a outra parte é obtida pela evaporação da água do mar ao sol. Os cloretos e brometos são lixiviados do solo pela ação das chuvas e são arrastados para o mar. A água do mar contém em média cerca de ppm (1,5%) de NaCl. Todavia, a água de alguns lagos interiores contém quantidades bem maiores (o Mar Morto contém 8% e o Grande Lago Salgado/Utah, EUA, contém 23%). Os leitos secos de alguns lagos e mares contém depósitos de NaCl, misturados com quantidades menores de CaCl 2, KCl e MgCl 2. Em contraste, a quantidade de fluoretos na água do mar é muito baixa (1,2 ppm). Isso ocorre, porque a água do mar contém uma grande concentração da Ca 2+, e o CaF 2 é insolúvel. O bromo não se encontra livre na natureza, aparece numa proporção de 67 mg/l na forma de brometo que são encontrados na água do mar. Os iodetos só ocorrem na água do mar em pequenas concentrações, mas são absorvidos e concentrados pelas algas. Antigamente, o iodo era extraído de algas, mas atualmente há fontes mais convenientes. Algumas salmouras naturais contêm elevadas concentrações de I -. O iodato de sódio (NaIO 3 ) e o periodato de sódio, (NaIO 4 ), ocorrem como impurezas nos depósitos de NaNO 3 (salitre) do Chile. Obtenção e Aplicações O flúor é extremamente reativo, pois dificulta enormemente sua preparação e o manuseio. O flúor é obtido tratando-se CaF 2 com H 2 SO 4 concentrado. Desta forma, obtém-se uma solução aquosa de HF, que é posteriormente destilado para se obter HF anidro líquido. Finalmente, F 2 e H 2 são obtidos pela eletrólise de uma solução esfriada de KHF 2 em HF anidro. CaF 2 + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2HF KF + HF K(HF 2 ) HF + K(HF 2 ) H 2 + F 2 + KF (eletrólise)

3 Os fluoretos inorgânicos, tais como AlF 3 e Na 3 (AlF 6 ) sintético são usados na obtenção de alumíno. Os isótopos de urânio podem ser separados por difusão do gás UF 6, na obtenção do urânio enriquecido. A indústria nuclear consome cerca de 75% do flúor produzido. O UF 6 é obtido como se segue: U ou UF 2 + HF UF 4 UF 4 + F 2 UF 6 UF 4 + ClF 3 UF 6 + ClF Os fluoroalcenos podem ser polimerizados, por processos térmicos ou utilizando radicais livres como iniciadores. O politetrafluoreteno é conhecido comercialmente como PTFE ou teflon. É usado como revestimento em utensílios de cozinha não aderentes. Usado na produção do CFC s, teve a sua produção proibida devido aos problemas que causava na camada de ozônio. O F 2 é usado na fabricação de SF 6, um gás muito inerte usado como dielétrico (isolante) em equipamentos de alta tensão e na obtenção de agentes de fluoração, como ClF 3, BrF 3. Seu uso em pequenas quantidades de íons fluoreto, F -, na água potável (cerca de 1ppm) reduz significativamente a incidência de cáries dentárias. O NaF é usado nos cremes dentais fuoretados. O cloro é produzido industrialmente em grandes quantidades por dois métodos principais: eletrólise de soluções aquosas de NaCl, no processo de fabricação do NaOH: 2NaCl + 2H 2 O 2NaOH + Cl 2 + H 2, e na eletrólise do NaCl fundido, no processo de fabricação do sódio: 2NaCl 2Na + Cl 2. O cloro é usado na fabricação de: Solventes organoclorados, como cloreto de metila e cloreto de etila. Percloro e dicloroeteno. Mono, di e triclorobenzeno. Hexaclorobenzeno. Fenóis clorados. Hormônios de crescimento vegetal. Alvejantes, hipoclorito de sódio (NaClO), dióxido de cloro (ClO 2 ) e diversos cloretos de metais e não-metais.

4 O bromo é obtido a partir da água do mar e de lagos salgados. A água do mar contém aproximadamente 65 ppm de Br -. Inicialmente, o ph é ajustado para cerca de 3,5 com H 2 SO 4, e, a seguir, o Cl 2 gasoso é borbulhado na solução para oxidar o Br - a Br 2. Cl 2 + 2Br - 2Cl - + Br 2 O bromo é removido com auxílio de um fluxo de ar, pois é muito volátil, e borbulhado numa solução de Na 2 CO 3, na qual é absorvido reagindo e formando uma mistura de NaBr e NaBrO 3. Finalmente, a solução é acidificada e destilada para se obter o bromo puro. 3Br 2 + 3Na 2 CO 3 5NaBr + NaBrO 3 + 3CO 2 5NaBr + NaBrO 3 + 3H 2 SO 4 5HBr + HBrO 3 + 3Na 2 SO 4 5HBr + HBrO 3 3Br 2 + 3H 2 O O bromo é empregado na obtenção de derivados orgânicos, tais como brometo de metila, brometo de etila e dibromocloropropano que são usados na agricultura, como os pesticidas. Também é empregado na fabricação de retardantes de chama, fibras acrílicas e poliéster, emulsões fotográficas, filtros bactericidas para água potável e corantes. O KBr é usado como sedativo e como anti-convulsivo no tratamento da epilepsia. O iodo é obtido por dois métodos industriais. O método depende da matériaprima, ou seja, o salitre do Chile ou uma salmoura natural. O salitre do Chile é constituído essencialmente por NaNO 3, mas contém pequenas quantidades de iodato de sódio, NaIO 3 e periodato de sódio, NaIO 4. O NaNO 3 puro é obtido dissolvendo-se o salitre em água e recristalizando-o. A água do mar contém apenas 0,05 ppm de I -, uma quantidade muito baixa para permitir uma exploração economicamente viável. A salmoura natural, que pode conter de 50 a 100 ppm, é tratada com Cl 2 para oxidar os íons I - a I 2. Este é removido por um fluxo de ar de modo semelhante ao bromo, ou, após a

5 oxidação com Cl 2, a solução pode ser passada através de uma resina de troca iônica. O I 2 fica adsorvido na coluna na forma de íons triiodeto, I 3 -, que é removido da resina com uma solução alcalina. O iodo é usado na obtenção de uma variedade de compostos orgânicos, que inclui o iodofórmio, CHI 3 (usado como anti-séptico), e o iodeto de metila, CH 3 I. O AgI (Iodeto de Prata) é usado em filmes fotográficos e para semear nuvens para provocar a precipitação de chuvas artificiais. Pequenas quantidades de iodo são necessárias na dieta humana, por isso adiciona-se cerca de 10 ppm de NaI (Iodeto de Sódio) ao sal de cozinha. O KI é adicionado à ração de animais (mamíferos e aves). O iodo também é usado como antisséptico; na análise volumétrica; na preparação da tintura de iodo, que é uma solução aquosa de iodo em KI ( lugol ) e o iodo francês que é uma solução alcoólica de iodo. O astato não ocorre na natureza, mas foram obtidos artificialmente mais de vinte isótopos. Todos são radioativos. Os isótopos mais estáveis são o 210 At (meia-vida de 8,3 horas) e o 211 At (meia-vida de 7,5 horas). Estrutura e Propriedades Todos apresentam 7 elétrons no seu último nível de energia, terminando a sua configuração eletrônica em subnível p com 5 elétrons. Para um halogênio adquirir estabilidade química, o seu último nível de energia precisa receber um elétron, transformando-se num íon mononegativo, X -. Este íon é denominado haleto e os seus sais de haletos. Um dos haletos mais famosos é o cloreto de sódio, conhecido como sal de cozinha. Muitos compostos orgânicos sintéticos e alguns naturais contém halogênios. Estes compostos são denominados compostos halogenados. Possuem uma eletronegatividade 2 5 segundo a escala de Pauling, sendo o flúor o de maior eletronegatividade (4,0). O valor da eletronegatividade no grupo decresce de cima para baixo, e o astato é o menos eletronegativo. São altamente oxidantes (decrescendo esta propriedade, no grupo, de cima para

6 baixo), por isso reagem espontaneamente com os metais, não-metais, substâncias redutoras e até com os gases nobres. Devido a esta alta reatividade podem ser perigosos ou letais para organismos vivos em quantidade suficiente. São tóxicos (exceto o iodo), voláteis em condições ambientais, em que pode ocasionar queimaduras na pele e nas vias respiratórias. O flúor e o cloro são gasosos, o bromo é líquido, o iodo e o astato são sólidos. Todos os halogênios são solúveis em água, mas o grau em que reagem com a mesma e o mecanismo da reação variam. O flúor é o mais reativo de todos os elementos da tabela periódica. Ele reage com todos os elementos, exceto os gases nobres mais leves He, Ne, Ar. Suas reações com a maioria dos elementos são vigorosas e muitas vezes explosivas. A grande reatividade do flúor é atribuída a dois fatores: a pequena energia de dissociação da ligação F-F (energia de ativação da reação é baixa) e a formação de ligações muito fortes. Todos os halogênios são muito eletronegativos. A maioria dos compostos formados pelos halogênios é iônica, contudo, haletos covalentes são formados em alguns casos em que o íon metálico é muito pequeno e tem carga elevada (as estruturas do BeCl 2 e do AlCl 3 ). O estado de oxidação mais comum dos halogênios é 1, mas pode possuir outros valores de oxidação. Está foi nossa última aula da primeira unidade, na qual falamos sobre o grupo halogênios, suas estruturas e utilizações. Nos grupos halogênios, estão os elementos mais reativos quando comparados com os outros elementos periódicos. Por esse motivo, deve-se tomar cuidado ao manipular esses elementos. Faça a auto-avaliação e teste seu conhecimento. Caso haja alguma dúvida, entre em contato com os tutores. Até a próxima unidade.