Alogeni: caratteristiche e reazioni
Gli alogeni sono elementi non metallici appartenenti al Gruppo 17 della Tavola Periodica, noti per la loro elevata reattività. Questo gruppo include il fluoro, il cloro, il bromo, l’iodio, l’astato e il tennessine. Il termine “alogeno” fu coniato dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius nel 1842, derivante dalle parole greche che significano “formatore di sali”.
La chimica degli alogeni riguarda principalmente i primi 4 elementi del gruppo, in quanto gli ultimi due, l’astato e il tennessine, presentano marcata radioattività e tempi di dimezzamento molto bassi. A livello molecolare, gli alogeni formano molecole biatomiche di tipo covalente puro, mentre nei sali sono presenti come ioni alogenuro (F-, Cl-, Br-, I-).
Gli ioni fluoruro si trovano in natura nei minerali come la fluorite e la criolite, mentre gli ioni cloruro sono presenti in minerali come l’halite, la silvite e la carnallite, oltre che nei mari e negli oceani. Gli ioni bromuro e ioduro sono presenti in piccole quantità nell’acqua di mare. Descrivendo le caratteristiche fisiche degli alogeni, ad esempio, il colore delle molecole biatomiche diventa via via più scuro scendendo dall’alto verso il basso del gruppo.
Le proprietà come l’energia di ionizzazione, l’elettronegatività, il potere ossidante e il potere riducente degli alogenuri variano all’interno del gruppo. Ad esempio, il potere ossidante diminuisce scendendo dal fluoro all’iodio, mentre il potere riducente degli alogenuri diminuisce dal basso verso l’alto.
Le sintesi degli alogeni avvengono attraverso reazioni specifiche: il bromo può essere ottenuto facendo reagire ioni bromuro con una soluzione contenente cloro, mentre per ottenere il cloro è necessario un agente ossidante particolarmente forte come il biossido di manganese. Il fluoro invece può essere ottenuto per elettrolisi di una miscela di KHF2.
Gli alogeni formano una serie di composti con vari numeri di ossidazione e possono anche formare interalogeni, che sono composti molecolari, diamagnetici, ossidanti e spesso instabili. Ad esempio, il cloro in ambiente basico dà una reazione di disproporzione con ottenimento di cloruro e ipoclorito.
Infine, un esempio di reazione tra alogenuri è la seguente: 2 Br2 + Cl2 → 2 BrCl.
Questi esempi illustrano le diverse caratteristiche e reazioni degli alogeni, evidenziando la loro importanza nella chimica e nella Tavola Periodica.
Alogeni e loro reazioni chimiche
Gli alogeni sono elementi altamente reattivi che formano una serie di composti con altri elementi. Secondo i potenziali standard di riduzione, il fluoro e il cloro sono in grado di ossidare l’acqua, mentre lo iodio e il bromo non presentano questa capacità. Ad esempio, il fluoro reagisce con l’acqua secondo la seguente reazione:
2 F2 + 2 H2O → 4 HF + O2
Il cloro, invece, reagisce in maniera meno vigorosa:
Cl2 + 2 H2O → H+ + Cl– + HClO
Gli alogeni formano sali ionici e solubili in acqua quando reagiscono con i metalli alcalini:
2 M + X2 → 2 MX
Possono anche formare sali ionici con i metalli alcalino terrosi, eccetto il berillio, secondo la reazione:
Me + X2 → MeX2
Inoltre, reagiscono con gli elementi del gruppo 13 formando composti del tipo MX3, dove M è un elemento del gruppo 13. Anche con gli elementi del gruppo 14, formano composti con formula generale MX4. Ad esempio, il silicio reagisce con gli alogeni producendo composti del tipo SiX4, con diverse proprietà fisiche a seconda dell’alogenuro.
Gli alogeni sono anche coinvolti in molte reazioni organiche, formando vari composti come alogenuri alchilici, alogenuri arilici e alogenuri acilici. Inoltre, reagiscono con l’ossigeno per formare ossidi acidi e acidi ternari noti come ossiacidi. Ad esempio, il cloro può formare 4 tipi di ossidi: Cl2O, Cl2O3, Cl2O5 e Cl2O7, insieme a vari ossiacidi come HClO, HClO2, HClO3 e HClO4.