Grupo 17_2023.1

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<p>t</p><p>1</p><p>/</p><p>2</p><p>=</p><p>8,3</p><p>h</p><p>OS ELEMENTOS DO GRUPO 17:</p><p>HALOGÊNIOS = formadores de sais</p><p>https://www.rsc.org/periodic-table</p><p>Ocorrência e obtenção</p><p>· Flúor</p><p>· Gás amarelo pálido (estado padrão F2)</p><p>· Corresponde a 0,065% da crosta terrestre.</p><p>· Ocorre principalmente sob forma de:</p><p>· CaF2 - Fluorita;</p><p>· Na3AlF6 – Criolita</p><p>· 3Ca3(PO4)2Ca(F,Cl)2 - Flourapatita</p><p>· Obtenção: oxidação eletrolítica</p><p>Célula de obtenção de flúor</p><p>• Mistura 1:2 de KF fundido em HF Cátodo (-): 2H+(l) + 2e- → H2(g)</p><p>Ânodo (+):</p><p>2F-(l) → F2(g) + 2e-</p><p>F2: isolado pela primeira vez em 1886 por eletrólise</p><p>Síntese química do F2 - 1986</p><p>· Estratégia:</p><p>· Tratamento de um fluoreto complexo com um forte receptor de íons fluoreto</p><p>· Formação de um fluoreto metálico instável que decompõe espontaneamente liberando F2</p><p>K2MnF6 + 2SbF5 → 2KSbF6 + [MnF4] [MnF4] → MnF3 + 1/2F2</p><p>K. O. Christe, Inorg. Chem. 25, 3721-2 (1986)</p><p>Ocorrência e obtenção</p><p>· Cloro</p><p>· Gás verde amarelado (estado padrão Cl2)</p><p>· Corresponde 0,055% da crosta terrestre</p><p>· Ocorre principalmente sob forma de NaCl (sal-gema)</p><p>· Obtenção: eletrólise de sal fundido ou de solução aquosa de NaCl em célula cloro-álcali</p><p>Processo Down</p><p>· NaCl fundidoGrafite</p><p>Aço fundido</p><p>Tijolo</p><p>refratário</p><p>Cátodo(-): Na+(l) + e- → Na(l)</p><p>Ânodo(+): 2Cl-(l) → Cl2(g) + 2e-</p><p>NaCl fundido (com adição de CaCl2 para reduzir a temp. de fusão (803 oC → 600 oC).</p><p>Célula Cloro-álcali</p><p>global)(</p><p>~2% da demanda</p><p>• Solução aquosa de NaCl (salmoura)</p><p>Cátodo (-):</p><p>2H2O(l) + 2e- → 2OH-(aq) + H2(g)</p><p>Ero = -0,83 V Ânodo (+):</p><p>2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-</p><p>Ero = 1,36 V</p><p>Ocorrência e obtenção</p><p>· Bromo:</p><p>· líquido (estado padrão Br2), vermelho escuro, volátil e tóxico.</p><p>· Ocorre na água do mar como brometo (65 ppm).</p><p>· Iodo:</p><p>· sólido cinza violáceo (estado padrão I2), sublima como um vapor violeta.</p><p>· Ocorre na água do mar (0,05 ppm) e como impureza (NaIO3 e NaIO4) no salitre do Chile (NaNO3) – 490 ppb na crosta terrestre.</p><p>Ocorrência e obtenção</p><p>• Br2 e I2 são obtidos por oxidação química</p><p>2X-(aq) + Cl2(g) → 2Cl-(aq) + X2(g)</p><p>• Cl2(g) + 2e- → 2Cl-(aq)</p><p>Eo = +1,36 V</p><p>• Br2(l) + 2e- → 2Br-(aq)</p><p>Eo = +1,07 V</p><p>• I2(s) + 2e- → 2I-(aq)</p><p>Eo = +0,54 V</p><p>Considerações Gerais</p><p>• Configuração eletrônica: [GN] ns2 np5 (F e Cl)</p><p>[GN] (n-1)d10 ns2 np5 (Br e I)</p><p>Estados de oxidação X Tipo de ligação</p><p>· Estado de oxidação –I: com metais, ligação iônica; com ametais, ligação covalente.</p><p>· Estados de valência superiores (Cl, Br e I): formação de ligações covalentes</p><p>Elementos do Grupo 17 - Propriedades</p><p>Estrutura Cristalina</p><p>Monoclínica</p><p>F</p><p>2</p><p>Cl</p><p>2</p><p>Ortorrômbica</p><p>Br</p><p>2</p><p>Ortorrômbica</p><p>Ortorrômbica</p><p>I</p><p>2</p><p>Elementos do Grupo 17 - Propriedades</p><p>Poder oxidante dos halogênios</p><p>e</p><p>fluor</p><p>Go =−nFEo</p><p>Poder oxidante e Reatividade</p><p>· F2 é o agente oxidante mais forte entre seus congêneres:</p><p>1/2X2(g) + e- → X-(aq)</p><p>· A ligação F-F é enfraquecida pelas fortes repulsões entre elétrons não-ligantes na pequena molécula de F2</p><p>· Elevada entalpia de hidratação do íon F-</p><p>· Os dois fatores compensam menor afinidade eletrônica</p><p>· Reatividade: F2 > Cl2 > Br2 > I2</p><p>Solubilidade e reatividade em água</p><p>· Dissolução:</p><p>X2(g, l, s) X2(aq)</p><p>· Acompanhada de reação</p><p>F2(aq) + H2O(l) → 2HF(aq) + 1/2O2(g) O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l) Eo = +1,23 V</p><p>0	-I	+I</p><p>X2(aq) + H2O(l) H+(aq) + X-(aq) + HOX(aq)</p><p>(X2 = Cl2, Br2 e I2) Desproporcionamento</p><p>Diagrama de Frost</p><p>Concentrações de equilíbrio, 25 oC</p><p>X2(aq) H+(aq) + X-(aq) + HOX(aq)</p><p>(mol L-1)</p><p>Cl2</p><p>Br2</p><p>I2</p><p>Solubilidade total</p><p>0,091</p><p>0,21</p><p>0,0013</p><p>Conc. de X2(aq)</p><p>0,061</p><p>0,21</p><p>0,0013</p><p>[H+] = [X-] = [HOX]</p><p>0,030</p><p>1,15 x 10-3</p><p>6,4 x 10-6</p><p>Termodinamicamente favorável em meio básico:</p><p>X2(aq) + 2OH-(aq) → X-(aq) + OX-(aq) +H2O(l) ; (X2 = Cl2, Br2 e I2)</p><p>Cloro e seus derivados como sanitizantes</p><p>· Cl2, Ca(ClO)2, NaClO, ClO2 e as cloroaminas.</p><p>· Atuam na oxidação de proteínas, lipídeos e carboidratos</p><p>· Industrialmente, o hipoclorito de sódio é preparado borbulhando-se Cl2(g) em uma solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH(aq):</p><p>2NaOH(aq) + Cl2(g) → NaCl(aq) + NaClO(aq) + H2O(l)</p><p>· pH alcalino (12,5 a 13,5) característico da água sanitária comercial (2,0 – 2,5%)</p><p>· A ação antimicrobiana de HClO é 80 vezes maior que a sua forma ionizada (ClO-): é preciso diluir a solução comercial para ~0,05%</p><p>NaClO(aq) + H2O(l) → Na+(aq) + OH-(aq) + HClO(aq)</p><p>Reações térmicas e fotoquímicas</p><p>• Sofrem dissociação térmica e fotoquímica em fase gasosa para formar</p><p>radicais</p><p>Ex.:</p><p>∆/hv	•(g) + X•(g)</p><p>X2(g) X</p><p>H2(g) + X•(g) → HX(g) + H•(g)</p><p>H•(g) + X2(g) → HX(g) + X •(g)</p><p>Depleção da camada de ozônio</p><p>CFCl3</p><p>CF2Cl2 CF3Cl</p><p>h</p><p>CF2Cl•</p><p>+ Cl•</p><p>Cl• + O3 → ClO• + O2</p><p>OH• + O3 → HOO• + O2</p><p>ClO• + HOO• → HClO + O2</p><p>HClO (luz solar) → OH• + Cl•</p><p>Estrutura molecular e Propriedades</p><p>• Cor: Transição de e- dos orbitais  e * preenchidos para orbitais *: amarelo → verde → vermelho → púrpura: decréscimo da separação HOMO-LUMO ao descer no grupo.ns</p><p>ns</p><p>np</p><p>np</p><p>*</p><p>*</p><p>Propriedades de haletos de hidrogênio</p><p>pKa</p><p>3</p><p>,</p><p>2</p><p>-</p><p>7</p><p>-</p><p>9</p><p>-</p><p>10</p><p>Força ácida de HX</p><p>Oxoácidos</p><p>• Quanto maior a eletronegatividade do halogênio presente na molécula, mais forte será o ácido (efeito indutivo)</p><p>Oxoácidos</p><p>• Quanto maior o estado de oxidação do halogênio, mais forte será o ácido</p><p>Haletos</p><p>· Iônicos: associados a íons metálicos nos estados de oxidação (+I), (+II) e (+III)</p><p>· Grupos 1 e 2 (exceto Be)</p><p>· Lantanídeos</p><p>· Alguns metais de transição</p><p>· A solubilidade aumenta de F- para I-</p><p>· Cloretos, brometos e iodetos de Cu+, Ag+, Hg+, Pb2+ são insolúveis:</p><p>elevado caráter covalente</p><p>· AlCl3 é covalente no estado sólido e iônico em solução</p><p>HaletosLíquido</p><p>· Moleculares</p><p>· Associados a metais em estados de oxidação mais elevados</p><p>· Associados a elementos eletronegativos</p><p>· Geralmente são gases ou líquidos voláteis</p><p>· Muitos haletos covalentes são rapidamente hidrolisados pela água:</p><p>BCl3(g) + 3H2O(l) → H3BO3(s) + 3H+(aq) + 3Cl-(aq)</p><p>SiCl4(l) + 4H2O(l) → Si(OH)4(s) + 4H+(aq) + 4Cl-(aq)</p><p>Sólido volátil</p><p>Propriedades especiais dos compostos de FlúorGás usado como</p><p>isolante</p><p>· O flúor como substituinte promove volatilidade</p><p>· Compostos de flúor possuem baixa polarizabilidade</p><p>· Aumenta a força de ácidos de Lewis e de Bronsted</p><p>· Em um composto, o flúor é capaz de atrair fortemente elétrons de átomos aos quais está ligado</p><p>· Estabiliza estados de oxidação elevados</p><p>urânioUsado no</p><p>enriquecimento do</p><p>Sólido de baixo</p><p>p.f., 49,6</p><p>o</p><p>C</p><p>Poli-haletos</p><p>· Complexos ácido-base de Lewis</p><p>· Conhecidos em solução e no estado sólido associados a cátions grandes</p><p>· Poliiodetos [(I2)nI-]:</p><p>· I- atua como base</p><p>· I2 atua como ácido</p><p>· I3- é o mais estável</p><p>· Outros poli-haletos: Cl3-, Br3-, BrI2-	• Cátions muito grandes mantêm a</p><p>estrutura simétrica</p><p>· Cátions menores distorcem a estrutura</p><p>Soluções de iodo</p><p>image0.jpg</p><p>image19.jpg</p><p>image210.jpg</p><p>image31.jpg</p><p>image41.jpg</p><p>image6.jpg</p><p>image7.jpg</p><p>image60.jpg</p><p>image8.jpg</p><p>image70.jpg</p><p>image9.jpg</p><p>image10.png</p><p>image11.jpg</p><p>image9.png</p><p>image10.jpg</p><p>image12.jpg</p><p>image110.jpg</p><p>image13.jpg</p><p>image14.jpg</p><p>image15.jpg</p><p>image16.jpg</p><p>image120.jpg</p><p>image130.jpg</p><p>image140.jpg</p><p>image150.jpg</p><p>image17.jpg</p><p>image18.jpg</p><p>image160.jpg</p><p>image170.jpg</p><p>image19.png</p><p>image1.jpg</p><p>image18.png</p><p>image20.jpg</p><p>image21.jpg</p><p>image22.jpg</p><p>image200.jpg</p><p>image211.jpg</p><p>image23.jpg</p><p>image24.jpg</p><p>image25.jpg</p><p>image220.jpg</p><p>image2.jpg</p><p>image230.jpg</p><p>image240.jpg</p><p>image26.jpg</p><p>image27.jpg</p><p>image28.jpg</p><p>image29.jpg</p><p>image30.jpg</p><p>image280.jpg</p><p>image290.jpg</p><p>image31.png</p><p>image3.jpg</p><p>image310.png</p><p>image32.png</p><p>image33.jpg</p><p>image34.png</p><p>image34.jpg</p><p>image35.png</p><p>image36.png</p><p>image37.png</p><p>image38.png</p><p>image370.png</p><p>image4.jpg</p><p>image39.jpg</p><p>image40.jpg</p><p>image36.jpg</p><p>image38.jpg</p><p>image41.png</p><p>image42.jpg</p><p>image39.png</p><p>image400.jpg</p><p>image43.jpg</p><p>image44.jpg</p><p>image5.jpg</p><p>image45.jpg</p><p>image46.jpg</p><p>image47.png</p><p>image420.jpg</p><p>image430.jpg</p><p>image440.jpg</p><p>image45.png</p>