Caratteristiche e proprietà degli elementi del gruppo 17 ELEMENTO

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Gli elem enti del gru ppo 1 7 del Sis tema
P eriodic o :
gli alog eni
Caratteristiche e proprietà degli elementi del gruppo 17
ELEMENTO Numero Massa
Elettronegatività
Punto
di Punto di
atomico atomica (u)
(secondo Pauling)
fusione in °C ebollizione in
°C
Fluoro F
9
18,998
4
-219,62
-188,14
Cloro Cl
17
35,453
3
-100,98
-34,6
Bromo Br
35
79,904
2,8
-7,2
58,78
Iodio I
Astato At
53
85
126,904
209,987
2,5
2,2
113,5
302
184,3
337
Gli elementi del gruppo 17, detti alogeni cioè generatori di sali, hanno una configurazione elettronica
con 7 elettroni nel guscio più esterno:
npx
npy
npz
ns
↑↓
↑↓
↑
↑↓
quindi manca loro un solo elettrone per completare l’ottetto di valenza; questa condizione conferisce
agli elementi del gruppo 17 una forte elettronegatività e la tendenza a formare ioni negativi
monovalenti: gli ioni alogenuro X-.
Gli alogeni sono costituiti da molecole biatomiche e non esistono in natura allo stato elementare. Si
possono ottenere per elettrolisi dei loro sali fusi.
Le proprietà chimiche e fisiche degli alogeni variano in modo graduale ma significativo con
l’aumentare del numero atomico; ad esempio, il punto di fusione e il punto di ebollizione crescono
passando dal fluoro allo iodio; per questa ragione, fluoro e cloro allo stato elementare, a temperatura
ambiente, sono gassosi, il bromo è liquido, lo iodio è solido; analogamente, l’elettronegatività decresce
in modo regolare passando dal fluoro allo iodio.
Con l’idrogeno, gli alogeni formano composti binari indicati con il nome collettivo di alogenuri di
idrogeno; in soluzione acquosa questi composti manifestano un comportamento acido e sono chiamati
acidi alogenidrici:
HF: fluoruro d’idrogeno, acido fluoridrico se in soluzione acquosa;
HCl: cloruro d’idrogeno, acido cloridrico se in soluzione acquosa;
HBr: bromuro d’idrogeno, acido bromidrico se in soluzione acquosa;
HI: ioduro d’idrogeno, acido iodidrico se in soluzione acquosa;
Sono acidi forti, con l’unica eccezione dell’acido fluoridrico, HF.
A temperatura ambiente gli acidi alogenidrici sono tutti allo stato gassoso.
Tra gli alogeni il più diffuso è il cloro; quello che presenta caratteristiche chimiche più significative è il
fluoro.
Il cloro, Cl2, è un gas di colore verdognolo (chloròs in greco significa verde) molto velenoso; per
questa sua proprietà è stata la prima sostanza utilizzata come arma chimica, nel 1915, durante la prima
guerra mondiale.
Oltre all’acido cloridrico, HCl, e allo ione cloruro, Cl-, in cui assume numero di ossidazione -1, il
cloro forma composti in cui può assumere svariati numeri di ossidazione, come è possibile vedere dalla
seguente tabella:
n° di ossidazione
1
3
4
5
7
ossido / anidride
Cl2O
Anidride ipoclorosa
Cl2O3
Anidride clorosa
ClO2
Diossido di cloro
Cl2O5
Anidride clorica
Cl2O7
Anidride perclorica
acido
HClO
Acido ipocloroso
HClO2
Acido cloroso
Ione
ClOIpoclorito
ClO2Clorito
HClO3
Acido clorico
HClO4
Acido perclorico
ClO3Clorato
ClO4Perclorato
Alcuni di questi composti, le anidridi clorosa e clorica in particolare, hanno un’esistenza più che altro
virtuale e hanno un’importanza soprattutto didattica per la nomenclatura chimica; altri invece sono
composti di rilevante importanza chimica ed industriale; l’acido perclorico, HClO4, è ad esempio un
acido forte, con proprietà ossidanti, stabile in soluzione acquosa fino ad una concentrazione del 70% in
massa; di tutti il più noto è sicuramente l’ipoclorito di sodio, NaClO, utilizzato in soluzione acquosa
come detergente e disinfettante per uso domestico, conosciuto con i nomi candeggina e varecchina.
In natura, il cloro è presente soprattutto sotto forma di cloruri; il più diffuso è il cloruro di sodio NaCl
(salgemma), il comune sale da cucina. Il cloro viene utilizzato nell’industria per la sintesi di materie
plastiche, di insetticidi e di numerosi altri prodotti; viene impiegato come sbiancante e per disinfettare
l’acqua. Anche l’acido cloridrico trova numerosi impieghi nell’industria e nei laboratori; in forma
molto diluita (al 10% circa) e non particolarmente pura, viene commercializzato con il nome di acido
muriatico e viene utilizzato come anti incrostante e come prodotto per la pulizia domestica.
Il fluoro, F2, è il più elettronegativo degli elementi (elettronegatività 4 secondo Pauling) e forma
composti in cui assume sempre numero di ossidazione -1; è corrosivo rispetto a tutti i materiali,
compresi quelli vetrosi; questa proprietà è comune anche all’acido fluoridrico, che reagisce con il
diossido di silicio, il principale componente del vetro, con il quale forma un composto gassoso
chiamato tetrafluoruro di silicio:
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2 H2O
APPROFONDIMENTO
Cianogeno, acido cianidrico, cianuri
Il cianogeno è un gas di formula (CN)2 avente struttura N ! C-C ! N; è considerato uno pseudolaogeno
a causa del suo comportamento chimico che richiama quello di un alogeno: ad esempio in ambiente
alcalino gli alogeni, Cl2, Br2 e I2 tendono a reagire disproporzionandosi secondo la reazione:
Cl2 + 2 OH- ! Cl- + ClO- + H2O
il cianogeno reagisce in modo simile:
(CN)2 + 2 OH- ! CN- + CNO- + H2O
Anche i composti derivati dal cianogeno presentano somiglianze con i composti degli alogeni.
L’acido cianidrico, HCN, noto anche come acido prussico, viene considerato un idracido, essendo
privo di ossigeno; ha formula di struttura H-C ! N, è un acido debole, a temperatura ambiente è un
liquido basso bollente (temperatura di ebollizione = 26°C) e sviluppa facilmente vapori con un
caratteristico odore di mandorle amare.
I sali dell’acido cianidrico sono chiamati cianuri; il più noto di questi è il cianuro di potassio, KCN.
Sia il cianogeno, che l’acido cianidrico, che i cianuri sono potenti veleni. L’azione venefica dipende
dalla capacità dello ione CN- di legarsi agli atomi di ferro appartenenti ad alcune molecole biologiche,
bloccandone in tal modo le funzioni.
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