UUNIVERSIDADNIVERSIDAD N NACIONALACIONAL

MMAYORAYOR DEDE S SANAN M MARCOSARCOS(Universidad del Perú, DECANA de América)(Universidad del Perú, DECANA de América)

FACULTAD DE FARMACIA YFACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICABIOQUIMICA

E.A.P. FARMACIA Y BIOQUIMICAE.A.P. FARMACIA Y BIOQUIMICA

TEMA:TEMA:

Propiedades de halógenos Propiedades de halógenos

AsignaturaAsignatura :: Química InorgánicaQuímica Inorgánica

ProfesoraProfesora :: Zoraida Muñoz Zoraida Muñoz

AlumnosAlumnos :: Díaz Mamani, Roxana Díaz Mamani, Roxana

Huamaní Cruz, Claudia Huamaní Cruz, Claudia

Olazabal Espinoza, Gloria Olazabal Espinoza, Gloria

CicloCiclo :: SegundoSegundo

San Fernando, San Fernando, Setiembre del 2011Setiembre del 2011

MARCO TEÓRICO

Los elementos halógenos son aquellos que ocupan el grupo 17 del Sistema Periódico.

Los halógenos F, Cl, Br, I y At, son elementos volátiles, diatómicos y cuyo color se intensifica al aumentar el número atómico. El flúor es un gas de color amarillo pálido, ligeramente más pesado que aire, corrosivo y de olor penetrante e irritante. El cloro es un gas amarillo verdoso de olor penetrante e irritante. El bromo a la temperatura ambiente es un líquido de color rojo oscuro, tres veces más denso que el agua, que se volatiliza con facilidad produciendo un vapor rojizo venenoso. El yodo es un sólido cristalino a temperatura ambiente, de color negro y brillante, que sublima dando un vapor violeta muy denso, venenoso, con un olor picante como el del cloro. El Astato es un elemento muy inestable que existe sólo en formas radiactivas de vida corta, y que aparece en el proceso de desintegración del 235U. En la Tabla 1 se muestran algunas de las propiedades físicas y atómicas de los elementos de este grupo.

Todos los átomos poseen una configuración que difiere de la de gas noble en un electrón, de forma que los elementos tienden a formar especies negativas, X¯, o a formar enlaces covalentes simples. La química de estos elementos y sus compuestos cambian con el tamaño de los mismos.

Como es esperable, los puntos de fusión y ebullición aumentan al descender en el grupo. Las energías de ionización de los halógenos presentan valores muy altos que van disminuyendo al aumentar el número atómico. Las afinidades electrónicas son elevadas como consecuencia de la tendencia a ganar un electrón y conseguir así la configuración de gas noble.

Propiedades físicas de los halógenos

Elemento Flúor Cloro Bromo Yodo

Configuración [He]2s2p5 [Ne]3s2p5 [Ar]3d104s2p5 [Kr]4d105s2p5

Masa Atómica (uma)

18,9984 35,4527 79,904 126,90447

Punto de Fusión (K)

53,6 172,18 265,9 386,7

Punto de Ebullición (K)

85 239,2 331,94 457,5

Densidad (kg/m³) 1516 2030 4050 4930Calor de Fusión (kJ/mol)

1,0 6,4 10,8 15,3

Calor de Vaporización

6,5 20,4 29,6 42,0

(kJ/mol)Calor de Atomización (kJ/mol de átomos)

79,0 121,0 112,0 107,0

Estados de Oxidación

-1 -1, +1, +2, +3 , +4, +5, +6, +7

-1, +1, +3 , +4, +5, +7

-1, +1, +3 , +5, +7

1ª Energía de Ionización (kJ/mol)

1681 1251,1 1139,9 1008,4

2ª Energía de Ionización (kJ/mol)

3374,1 2297,3 2103,4 1845,8

3ª Energía de Ionización (kJ/mol)

6050,3 3821,8 3473,4 3184

Afinidad Electrónica (kJ/mol)

328 349 324,7 295,2

Radio Atómico (Å)

0,57 0,97 1,12 1,32

Radio Covalente (Å)

0,72 0,99 1,14 1,33

Radio Iónico (Å) F- = 1,31 Cl- = 1,81 Å Cl+7 = 0,26 Å

Br- = 1,95 Br+7 = 0,39

I- = 2,16 I+7 = 0,50

Volumen Atómico (cm³/mol)

17,1 22,7 23,5 25,74

Polarizabilidad (ų)

0,6 2,2 3,1 5

Electronegatividad (Pauling)

3,98 3,16 2,96 2,66

Flúor utilizado en fortalecimiento de dientes

Sal yodada

Abundancia Natural

Debido a su reactividad, ninguno de los halógenos se encuentra en estado libre en la naturaleza. Generalmente, se encuentran en forma de haluros (X¯), siendo el fluoruro el más abundante en la corteza terrestre. Además de la gran cantidad de depósitos minerales de haluros, particularmente NaCl y KCl, existen una cantidad enorme de cloruro y bromuro en las aguas de los océanos. La Figura 1 muestra un diagrama con las cantidades relativas de estos elementos.

Flúor

El flúor es más abundante en la corteza terrestre (0.065%) que el cloro (0.055%), ocupando el 17º lugar en orden de abundancia en la misma. El flúor se presenta en la naturaleza en forma combinada como fluorita (CaF2), criolita (Na3AlF6) y fluorapatita (Ca5(PO4)3F).

La fluorita, de la que se deriva generalmente la mayoría de los compuestos de flúor, se obtiene de minas en los Estados Unidos en grandes depósitos en el norte de Kentucky y el sur de Illinois. La criolita es un mineral escaso del cual existen pocos yacimientos (sólo en Groenlandia). Se emplea como material de partida en la industria del aluminio, pero por lo general la criolita que se emplea es de tipo sintético. La fluoroapatita es el mineral más abundante de flúor, pero su contenido en flúor es tan pequeño (3.5% en peso) que se utiliza sólo para obtener su contenido en fosfato.

El flúor también se presenta como fluoruros en el agua del mar, ríos, y en formas minerales, en los tallos de ciertos pastos y en los huesos y dientes de animales.

Cloro

Es el 20º elemento en orden de abundancia de la corteza terrestre. Además de los grandes depósitos naturales de sal común, NaCl, existen reservas ingentes de cloro en el océano, con un 3.4% en peso de sales, de las cuales, el 1.9% son sales de iones cloruros.

Bromo

El bromo es sustancialmente menos abundante que el cloro o el flúor en la corteza terrestre. Como el cloro, la mayor fuente natural del bromo está en los océanos (en concentraciones de 65 mg/ml). La relación de masas del Cl:Br en el agua del mar es de 300:1.

Yodo

El yodo es considerablemente menos abundante que los halógenos anteriores, tanto en la corteza terrestre como en la hidrosfera. Se encuentra en forma de yodatos, como los depósitos naturales de laurita (Ca(IO3)2) y dietzeita (7Ca(IO3)2x8CaCrO4). También se encuentra como yodo elemental en los yacimientos de nitrato de Chile. El contenido de yodo en agua es demasiado bajo como para poder explotar estos yoduros desde el punto de vista industrial.

Astato

El astato recibe su nombre del griego "inestable". De hecho, es un elemento radioactivo.

El astato se origina en la serie radioactiva del 235U, pero de una manera colateral:

PARTE EXPERIMENTAL

I. SÌNTESIS DE HALÒGENOS Y SUS PROPIEDADES

1.1 Obtención del Cloro. Propiedades oxidantes del cloro.

- A un matraz de 250 cm3 añada 4gr. de KMnO4 y cierre dicho matraz con un tapón que

tiene un embudo de decantación. Calcule la cantidad necesaria de HCl comercial (d= 1.19 g/cm3) para la reacción con el permanganato más un exceso del 20% y adiciónelo al embudo. Conecte al matraz un tubo de desprendimiento con una conexión de jebe para recoger el gas. Abra la llave del embudo de decantación y permita el goteo del ácido sobre el permanganato (si la reacción es lenta, caliente suavemente cuidando que la temperatura no exceda a los 90ºC).

Ecuación química balanceada:

Matraz con KMnO4

Embudo de decantación conteniendo HCl, conectado al matraz.

Recipiente con agua al cual llega el tubo de desprendimiento de gas cloro.

2KMnO4 + 16HCl ------> 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O

¿Qué otras sustancias podrían usarse en lugar del permanganato de potasio? Formule.

Para la obtención del gas cloro, podríamos utilizar el dióxido de manganeso (MnO2) con ácido clorhídrico (HCl), la reacción es inmediata, al juntarse el dióxido de manganeso con el ácido clorhídrico la sustancia se vuelve negra, opaco y algo espesa y la pared del matraz se vuelve algo amarillenta.

Ecuación química balanceada:

MnO2 + 4HCl -----> MnCl2 + 2H2O + Cl2

1.2 Ensayo comparativo de las propiedades oxidantes de los halógenos.

- Tome 3 tubos de ensayo y añade 2 ml. de sulfuro de sodio a cada uno. Adicione separadamente 2 ml. de agua de cloro, agua de bromo y solución de yodo en presencia de yoduro de potasio. Formule.

Ecuaciones químicas:

a) Agua de cloro con sulfuro de sodio

De izquierda a derecha:- Agua de bromo con sulfuro de sodio- Agua de cloro con sulfuro de sodio- Agua de yodo con sulfuro de sodio

Cl2/H2O + Na2S ---------> S2 + NaCl

* Cl2: Agente oxidante* S2: Agente reductor

b) Agua de bromo con sulfuro de sodio

Br2/H2O + Na2S --------> S2 + NaBr

* Br2: Agente oxidante* S2: Agente reductor

c) Agua de yodo con sulfuro de sodio

I2/H2O + Na2S -------> S2 + NaI

* I2: Agente oxidante* S2: Agente reductor

En el caso del cloro, identifique el producto de la oxidación del ion sulfuro con 1 ml. de BaCl2 0.2M sobre la base de los resultados obtenidos.

Ecuación química: Cl2/H2O + NaS -------> S2 + NaCl + BaCl2 ------> BaSO4

II. PREPARACIÒN DE COMPUESTOS FORMADOS POR LOS HALÒGENOS

2.1 Obtención de fluoruros de hidrógeno y su acción sobre el vidrio

- Deposite 0.5 gr. de fluoruro de calcio y 20 gotas de ácido sulfúrico concentrado en un tubo de ensayo y tápelo rápidamente con una lámina de vidrio recubierta hasta la mitad por una capa de parafina con una inscripción. Caliente con llama baja y con cuidado durante 5 minutos y después déjelo enfriar. Enjuague el vidrio con agua y elimine la parafina. Examine la superficie. Escriba la ecuación de la reacción de obtención del fluoruro de hidrógeno y la acción sobre el vidrio.

Ecuación química:

CaF2(s) + HSO4 -------> HF(g) + CaSO4(s)

2.1.1 Reconocimiento del iòn fluoruro

a) Con solución reactivo de cloruro de calcio: En un tubo de prueba seco y limpio, vierta 1 ml. de solución de fluoruro alcalino, luego adicionar gota a gota 0.5 ml. de solución de reactivo CaCl2 al 5%. Observar el precipitado formado. Plantear las reacciones químicas correspondientes.

Ecuación química: NaF + CaCl2 ---------> CaF2 + NaCl (precipitado)

b) Con solución reactivo de cloruro fèrrico: En un tubo de prueba seco y limpio vierta 1 ml. de fluoruro alcalino, luego adicionar gota a gota 0.5 ml. de solución de FeCl3 al 2%. Observar el precipitado formado. Plantear la reacción química correspondiente.

Ecuación química balanceada:

Precipitadoformado

Reactivos

Reactivos

Precipitadoformado

Reactivos

Precipitado formado

6NaF + FeCl3 ---------> Na3(FeF6) + 3NaCl (transparente) (amarillo) (precipitado amarillo)

2.2 Propiedad oxidante del hipoclorito

En un tubo de ensayo vierta 2 cm3 de solución de MnSO4 0.5M y adicione igual volumen de disolución saturada de hipoclorito de sodio. ¿Qué gas se obtiene como producto de la reacción y qué sustancia precipita? Formule.

Ecuación química balanceada:

MnSO4 + 2NaClO ------> Cl2 + MnO2 + Na2SO4

Rpta: En esta reacción obtenemos gas de cloro y lo que precipita es el dióxido de manganeso (color pardo oscuro).

III. PROPIEDADES DEL BROMO Y YODO

3.1 Bromo

3.1.1 Reconocimiento

a) Con una solución de reactivo de plata: En un tubo de prueba 2 ml. de solución de bromo, luego agregar gotas de AgNO3. Plantee la reacción química presente.

Ecuación química: Br + H2O ------> HBr + HBrO

HBr + AgNO3 --------> AgBr + HNO3

(precipitado naranja)

b) Con una solución de fluoresceína impregnados en papel filtro, acercarlo reaccionar con vapores o agua de bromo. Interprete.

Al impregnar fluoresceína al papel filtro y lo acercamos a la solución de bromo, observamos como el papel filtro va tomando un color rosa oscuro, esto debido a que sucede una reacción de sustitución ya que el bromo desplaza a los hidrógenos en la estructura química de la fluoresceína.

Reactivos

Precipitado formado

3.2 Yodo

3.2.1 Reconocimiento

a) Con solución de almidón: En un tubo colocar 2 ml. de lugol con 1 ml. de almidón. Observe el complejo coloreado formado. Proceda a calentar la mezcla y observe que la coloración desaparece y enfríe con un chorro de agua fría.

Al mezclar el lugol con el almidón, el complejo toma un color azul. Si calentamos la mezcla, la coloración desaparece y si luego al enfriamos el color azul vuelve a aparecer.

b) Con solventes orgánicos oxigenados y no oxigenados: En un tubo de ensayo añada 3 ml. de lugol y luego 1 ml. de solvente orgánico. Repita con el otro solvente. Observe e interprete el resultado. Compare con el agua de bromo.

Para reconocer el yodo, el solvente orgánico es el que lo extrae.

c) Con solución de NaS2O3: En un tubo colocar 2 ml. de lugol y añadir gota a gota tiosulfato de sodio hasta la decoloración. Interprete resultados.

Ecuación química: I2/H2O + NaS2O3 ---------> NaS4O6 + 2 NaI

* I2: Agente oxidante* S2: Agente reductor

CUESTIONARIO

1. Demostrar con reacciones químicas el poder oxidante de los halógenos, indicando El oxidante y el reductor.

Cl2 + H2 → 2HCl

Agente oxidante: Cloro Agente reductor: Hidrógeno

Br2 + H2 → 2BrH

Agente oxidante: Bromo Agente reductor: Hidrógeno

2. Usos y aplicaciones industriales y medicinales del flúor

Industrial

Los compuestos que contienen flúor se utilizan para incrementar la fluidez del vidrio fundido y escorias en la industria vidriera y cerámica. El espato flúor (fluoruro de calcio) se introduce dentro del alto horno para reducir la viscosidad de la escoria en la metalurgia del hierro. La criolita, Na2AlF6, se utiliza para formar el electrólito en la metalurgia del aluminio. El óxido de aluminio se disuelve en este electrólito, y el metal se reduce, eléctricamente, de la masa fundida.

Los fluorocarburos son compuestos estables y volátiles, encontraron un mercado como propelentes de aerosoles, así como también en refrigeración y en sistemas de aire acondicionado. Sin embargo, el empleo de fluorocarburos como propelentes ha disminuido en forma considerable a causa del posible daño; a la capa de ozono de la atmósfera. Un uso del flúor, muy importante durante la Segunda Guerra Mundial, fue un el enriquecimiento del isótopo fisionable 235U; el proceso más importante empleaba hexafluoruro de uranio. Este compuesto estable y volátil fue con mucho el material más adecuado para la separación del isótopo por difusión gaseosa.

Mientras que para los consumidores la utilización de compuestos de flúor en la industria pasa casi inadvertida, algunos compuestos se han vuelto familiares a través de usos menores pero importantes, como aditivos en pastas de dientes y superficies fluoropoliméricas antiadherentes sobre sartenes y hojas de afeitar (teflón por ejemplo).

MedicinalPosee varios usos como:

Aumenta la resistencia del esmalte: Si se aplica flúor sobre los dientes, éste reacciona con el calcio de los mismos, formando fluoruro de calcio. En esta forma, el flúor reacciona con los cristales del esmalte dentario (la hidroxiapatita), resultando un compuesto que aumenta mucho la resistencia del esmalte.Favorece la remineralización: El flúor contribuye a la remineralización del diente, al favorecer la entrada en su estructura de iones de calcio y fosfato. Esto sucede porque el flúor tiene carga negativa y atrae al calcio y fosfato cuya carga es positiva.

Tiene acción antibacteriana: El flúor tiene acción antibacteriana atacando a las bacterias que colonizan la superficie de los dientes.

Aunque excelente para proteger los dientes a todas las edades, los niños son el grupo que más se beneficia de su uso, ya que sus dientes aún están en formación.

También es muy útil en los adultos en los que hay pérdida de la encía por la edad o por la existencia de enfermedad periodontal. En estos casos el flúor ayuda a prevenir o eliminar la sensibilidad al frío y evita la aparición de caries en el cuello o en las raíces de los dientes.

3. Explique por qué el cloro decolora compuestos coloreados.

En la ropa o cualquier otra sustancia de color blanco, los electrones de sus moléculas ya se encuentran al máximo nivel energético y por ello no absorben más energía y repelen todas las frecuencias de la luz solar. Y en las ropas coloreadas, manchas o cualquier otra sustancia de color, los electrones de sus moléculas tienen una energía particularmente baja y, por tanto, son susceptibles de capturar energía y de mostrar el color correspondiente a la frecuencia energética rechazada.

Y así es como funciona la lejía o hipoclorito de sodio, “tragándose” —o hablando con más propiedad oxidando— esos electrones de baja energía, de manera que ya no están disponibles para absorber energía. Provocando con ello que todo el espectro luminoso sea rebotado y que la prenda se muestre blanca a nuestros ojos.

4. Formula nombres químicos y comerciales de dos insecticidas a base de cloro.

Nombre químico Nombre comercial

(1-(6-cloro 6-4-piridinil-metil)-N-nitroimidazolidin-2-ilideneamina)

Gaucho

Diclorodifeniltricloroetano Gerasol

5. Composición química de los gases asfixiantes(lacrimógenos o vesicantes)

Su composición química es a base de CS (Clorobencilidenemalononitrilo) CN (Cloroacetofenona)

Como lacrimógenos se han empleado un buen número de sustancias, pero en la actualidad se han quedado reducidas a dos: la cloroaceto fenona, conocida en la nomenclatura militar como CN y el orto cloro benzal malonitrilo, al que se denomina CS.

La cloroacetofenona, es un producto sólido a temperatura ambiente, de color blanco, poco soluble en agua, aunque soluble en algunos disolventes orgánicos, como etanol, éter, tetracloruro de carbono, cloroformo y benceno.

Su fórmula química es: C6H5-CO-CH2Cl.

Su solubilidad en estos disolventes permite emitirle en frío, o por explosión puesto que es estable a temperaturas moderadamente altas, e incluso en caliente en mezcla con un fumígeno.

A partir de concentraciones de 0,3 mg/m3 se comienza a sentir su acción, y a 2,0 mg/m 3 ya es difícil de soportar.

El orto-clorobenzal malonitrilo, es el más empleado a partir de la segunda mitad del siglo XX, por tener un poder lacrimógeno superior al de la cloroacetofenona y, posiblemente, por tener un procedimiento de obtención más sencillo.

6. Indique 2 preparados o especialidades farmacéuticas que contengan bromo y yodo.

Amiodarona

Se encuentra yodo en grandes cantidades en algunos medicamentos, como la amiodarona (Trangorex®) que se utiliza para tratar arritmias cardíacas.

Dicloroacetato

El principal ingrediente utilizado en la cura – dicloroacetato (también conocido como ácido dicloroacético)  es de la familia de los ácidos haloacéticos. Aquí está la definición de ácidos haloacéticos:

“Una familia de compuestos orgánicos basados en la molécula de ácido acético (CH3COOH), donde uno o más átomos de hidrógeno unidos a átomos de carbono son sustituidos por un halógeno (cloro, bromo, flúor, y / o yodo). Hay nueve especies de AHA incluyendo monocloroacético (AMCA), dicloroacético (ácido DCAA), y dibromoacético (ácido DBAA). Ácidos AHA son incoloros, tienen una baja volatilidad, se disuelven fácilmente en agua y son bastante estables.

7. ¿Qué antídotos se pueden aplicar para casos de ingesta de bromo o yodo?

Bromo

Todos los pacientes expuestos a bromo requieren descontaminación.

Los pacientes que están capacitados y quieren cooperar pueden ayudar a realizar su propia descontaminación. Si la ropa está contaminada, quitarla y ponerla en una bolsa doble.

Inhalación: Aire limpio, reposo y posición de semiincorporado. En caso de asfixia proceder inmediatamente a la respiración artificial y proporcionar asistencia médica.

Ingestión: En caso de ingestión no provocar el vomito.Enjuagar la boca. Dar a beber agua en abundancia y proporcionar asistencia médica.

Contacto con la piel: Aclarar con agua abundante, después quitar la ropa contaminada y aclarar de nuevo y proporcionar asistencia médica.

Contacto con los ojos: Enjuagar con agua abundante durante por lo menos15 minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad) y proporcionar asistencia médica.

Yodo

La algina que se encuentra en las algas Kelp ha demostrado ser capaz de prevenir todos los casos de cáncer inducidos por el estroncio 90 inhibiendo de manera selectiva la absorción del estroncio a través del aparato digestivo. De la misma manera las algas Kelp son un protector contra la contaminación por yodo 131. El yodo 131 es rápidamente excretado del organismo si la tiroides no necesita yodo. El yodo se lo proporcionan las algas Kelp.

CONCLUSIONES

En los diferentes experimentos efectuados, logramos obtener los diferentes halógenos (cloro, bromo, yodo), los cuales son los más utilizados en la industria y en la salud.

Logramos comprobar algunas propiedades tanto físicas como químicas de los elementos del grupo 17(Halógenos).

También logramos observar y demostrar el poder oxidante de los halógenos en el experimento realizado con el sulfuro de sodio, agua de cloro, agua de bromo y solución de yodo y también en el experimento realizado con el hipoclorito de sodio y sulfato de manganeso.

Aprendimos a como identificar los halógenos, como es en el caso del yodo, que lo podemos lograr utilizando los reactivos: solución de almidón, solventes orgánicos oxigenados y no oxigenados.

Pudimos identificar el cloro en el experimento de la obtención del agua de este elemento por el olor característico que posee, el cual es su olor a lejía.

BIBLIOGRAFÍA

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http://chemtrailsevilla.wordpress.com/2011/05/14/investigadores-canadienses-encuentran-una-cura-sencilla-para-el-cancer-pero-las-principales-companias-farmaceuticas-no-les-interesa/

Los Halógenos Textos Científicoswww.textoscientificos.com/quimica/inorganica/halogenos

http://www.murciasalud.es/recursos/ficheros/99963-Bromo.pdf

Diccionario enciclopédico del laboratorio clínico

Autor: James Lynne Bennington

www.alfinal.com/Temas/toxicidadg1.php - Argentina

Química general: introducción a la química teórica Autor: Cristóbal Valenzuela Calahorro

Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias

Asociación de Profesores Amigos de la Ciencia-Eureka. ISSN: 1697-011X. DL: CA-757/2003

http://www.apac-eureka.org/revista

http://www.lenntech.es/periodica/propiedades/propiedades-quimicas.htm

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~jpccec/tablap/4propiedades/4_19.html

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/rb.htm