Halogênios

Os halogênios são os elementos do grupo 17 (antigo 7A) da Tabela Periódica: São eles:

• flúor;
• cloro;
• bromo;
• iodo;
• astato;
• tenesso.

Desses, o astato e o tenesso são radioativos e, por isso, são apenas sintetizados em laboratório. O tenesso, inclusive, foi recentemente incluso na Tabela e não há quase nenhuma informação sobre ele. Os halogênios são caracterizados pela alta eletronegatividade, alta afinidade eletrônica e alta energia de ionização.

Os halogênios ocorrem, quando neutros, como substâncias diatômicas (X₂) e, com exceção do flúor e astato, podem apresentar estados de oxidação negativo e positivo. Os halogênios têm diversas finalidades, como é o caso do flúor na questão de saúde bucal, e do cloro como desinfetante e alvejante, além de serem importantíssimos na síntese de diversos solventes e produtos orgânicos.

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre os halogênios
• 2 - Quais são os halogênios?
• 3 - Quais são as propriedades dos halogênios?
• 4 - Características dos halogênios
• 5 - Ligações químicas de halogênios
• 6 - Para que serve os halogênios?
• 7 - Exercícios resolvidos sobre halogênios

Resumo sobre os halogênios

• Os halogênios são os elementos pertencentes ao grupo 17 da Tabela Periódica.
• Deles, pouco se sabe acerca do astato (At) e tenesso (Ts), pois seus radioisótopos possuem uma meia-vida muito curta.
• São caracterizados pelas altas eletronegatividade, afinidade eletrônica e energia de ionização.
• São bons oxidantes, com destaque para o flúor, o qual não pode ter número de oxidação positivo.
• Quando neutros, apresentam-se como compostos diatômicos em temperatura ambiente.
• Estão presentes em boa quantidade, tanto na crosta terrestre quanto nos oceanos.
• O flúor é essencial na saúde bucal, pois combate as cáries.
• O cloro é importante na fabricação de alvejantes e desinfetantes.
• O bromo é empregado na fabricação de diversos compostos orgânicos.
• O iodo é empregado como contraste radiológico, além de ser um elemento essencial para nossa saúde.

Quais são os halogênios?

Os halogênios (do grego halos + gen, “formador de sal”) são os elementos pertencentes ao grupo 17 (antigo 7A) da Tabela Periódica. Os elementos, seus símbolos e números atômicos estão listados a seguir:

• flúor (F), Z = 9;
• cloro (Cl), Z = 17;
• bromo (Br), Z = 35;
• iodo (I), Z = 53;
• astato (At), Z = 85;
• tenesso (Ts), Z = 117.

Desses, apenas o tenesso não tem propriedades bem conhecidas ou determinadas, pois foi um elemento recentemente descoberto/sintetizado (em 2009). Seu reconhecimento pela União Internacional de Química e Aplicada foi apenas em 2015, tendo sido posto na Tabela Periódica apenas em 2016. Todos os isótopos do Ts são radioativos, e o seu mais estável possui uma meia-vida inferior a 100 ms (milissegundos).

As propriedades e características elencadas a seguir não envolverão o Ts, dado seu reconhecimento recente.

Quais são as propriedades dos halogênios?

Os halogênios são marcados pelas elevadas energias de ionização, eletronegatividades e afinidades eletrônicas. Isso é consequência do fato dos halogênios estarem a um elétron de terem a mesma configuração eletrônica dos gases nobres, além de experimentarem uma alta atração nuclear por conta da maior carga nuclear efetiva.

O flúor, inclusive, é o elemento com maior eletronegatividade de toda a Tabela Periódica (4,193). Uma consequência direta dessa propriedade é o fato de o flúor não possuir números de oxidação positivos.

O astato é um elemento radioativo e sintético, o que dificulta a obtenção de muitas informações químicas, pois seu radioisótopo mais longevo apresenta tempo de meia-vida de 8,3 horas. A radioatividade do astato é muito intensa e, por isso, é necessário que suas soluções sejam muito diluídas para serem estudadas.

Assim sendo, com exceção do flúor e astato, os demais halogênios (cloro, bromo e iodo) podem apresentar estados de oxidação que vão do -1 ao +7 (mais especificamente -1, +1, +3, +5 e +7).

Os halogênios (F, Cl, Br e I) são extremamente reativos. Isso impacta diretamente na forma como eles são encontrados na natureza: como são muito reativos, estão sempre associados a outros átomos. Uma característica marcante dessa reatividade elevada está no fato de os halogênios serem excelentes oxidantes, sendo o F₂ o mais oxidante de todos os elementos e o I₂, ainda que um bom oxidante, o mais fraco de todos os halogênios.

Todos os halogênios neutros são diatômicos em temperatura ambiente e prontamente reduzidos para íons haleto (X^-). Reagem com o hidrogênio para formar gases que, com exceção do HF, comportam-se como ácidos fortes quando dissolvidos em água.

As temperaturas de fusão e ebulição dos halogênios crescem de acordo com seu tamanho, o que está de acordo com o aumento das forças de Van der Waals (ou London):

• ^a sublima-se prontamente.
• ^b valores aproximados.

Características dos halogênios

Como mencionado, os halogênios neutros se apresentam como moléculas diatômicas. O flúor se apresenta como um gás em temperatura ambiente, com fórmula F₂. É extremamente reativo e deve ser manuseado com técnicas adequadas.

Já o cloro (Cl₂) é um gás amarelo esverdeado e tem um odor que remete ao alvejante. O Br₂ é um líquido castanho que evapora com facilidade, enquanto o iodo (I₂) é um sólido preto, lustroso, facilmente sublimável em temperatura ambiente, produzindo um vapor roxo.

Os halogênios estão presentes na faixa de poucos ppb (parte por bilhão) na crosta terrestre e nos oceanos. O flúor é mais facilmente encontrado em minerais, como a fluorita (CaF₂), criolita (Na₃[AlF₆]) e fluorapatita (Ca₅F(PO₄)₃). O cloro está intimamente ligado ao sódio e ao potássio, como na sal-gema (NaCl), silvita (KCl) e carnalita (KCl∙MgCl₂∙6H₂O). A água do mar é uma fonte de Br₂, mas concentrações mais significativas de íons brometo (Br^-) são encontradas em lagos salgados e poços de salmouras naturais.

De todos os halogênios que ocorrem naturalmente, o iodo é o menos abundante. Ocorre na forma de íon iodeto (I^-) nos oceanos, sendo absorvido pelas algas marinhas (das quais é possível extraí-lo).

O astato, devido a seus radioisótopos terem meia-vida curta, não é encontrado na natureza em quantidades apreciáveis. Contudo, traços desse elemento podem ser detectados como produtos intermediários do decaimento de elementos radioativos, como no decaimento do ²¹⁸Po.

Leia também: Calcogênios — os elementos do grupo 16 da Tabela Periódica

Ligações químicas de halogênios

Os halogênios, como ametais, realizam ligações covalentes. Destaca-se, entretanto, alguns comportamentos do elemento flúor.

Quando o flúor se liga a outro elemento químico (X), a ligação X–F é mais forte que a ligação X–Cl correspondente, o que é ainda intensificado se X for um átomo que não possua pares de elétrons não ligantes. Isso devido ao pequeno tamanho do átomo de flúor e de sua alta eletronegatividade.

Outra coisa que chama a atenção no flúor é baixa energia de dissociação, ou seja, é necessária pouca energia para separar os átomos de flúor no F₂. Isso impacta significativamente na alta reatividade do flúor. Era esperado que, por ser um átomo menor, o flúor tivesse uma alta energia de dissociação, já que a distância interatômica é a menor entre todos os halogênios (143 pm).

Contudo, percebe-se que a ligação F–F é tão fraca quanto a ligação I–I, uma molécula cuja distância interatômica é de 266 pm. Para se ter noção, são necessários 158,8 kJ para dissociar 1 mol de moléculas F₂, enquanto são necessários 151,1 kJ para dissociar 1 mol de moléculas I₂.

A fraqueza da ligação F–F pode ser explicada pela presença dos elétrons não ligantes no F₂, que causam uma grande repulsão eletrônica, visto o pequeno volume molecular. Essa repulsão, inclusive, aumenta a distância entre os átomos de flúor no F₂. Modelos matemáticos apontam que o esperado era uma distância interatômica de 128 pm e não de 143 pm.

Para que serve os halogênios?

A indústria de combustível nuclear utiliza grandes quantidades de F₂ na produção do UF₆ para o enriquecimento de urânio combustível. O HF, o BF₃ e o CaF₂ são produtos de flúor muito usados na indústria, bem como os clorofluorcarbonos (CFCs).

Nas estações de tratamento de água de diversos países (como no Brasil), o cloro e o flúor são adicionados na etapa de tratamento. O cloro tem função bactericida, enquanto o flúor tem função de diminuir surtos de cárie na população. Mesmo assim, os cremes dentais são comumente fabricados com fluoreto de sódio (NaF) ou monofluorfosfato de sódio.

O cloro é muito empregado na fabricação de monômeros, como o cloreto de vinila (usado na fabricação do PVC) e o 1,2-dicloroetetno. O ClO₂, dióxido de cloro, é utilizado como alvejante/branqueador na indústria de papel e celulose. Anteriormente, tal função era feita pelo próprio Cl₂, mas questões ambientais o fizeram ser substituído pelo dióxido de cloro. O cloro também é importante na preparação de solventes, como o ácido clorídrico (muriático), e desinfetantes, como a água sanitária.

Bromo e iodo são empregados majoritariamente na confecção de compostos orgânicos em que eles estejam na composição final. Outros usos envolvem a utilização do iodeto de potássio e do brometo de prata na indústria fotográfica (embora tenha diminuído com o avanço de câmeras digitais). O bromo também está presente em substâncias chamadas de “retardantes de chama”, as quais retardam ou eliminam a ignição de materiais.

O iodo, ainda, é utilizado como contraste em exames radiológicos e é essencial para nossa vida. A Organização Mundial da Saúde ordena a adição de iodo ao sal de cozinha, de modo a conter o surto de bócio (causado pela deficiência de iodo).

Exercícios resolvidos sobre halogênios

Questão 1

(Uerj) O ânion do ácido produzido no estômago corresponde ao elemento químico pertencente ao grupo 17 e ao terceiro período da tabela de classificação periódica.

Esse ácido é denominado:

a) nítrico

b) sulfúrico

c) clorídrico

d) fluorídrico

Resposta: Letra C

Sendo do grupo 17, trata-se de um halogênio. O halogênio do terceiro período é o cloro e, assim, seu ânion é o cloreto (Cl^-). Na forma de ácido, ele está como HCl, cujo nome é ácido clorídrico.

Questão 2

(Fatec SP) Cloro, bromo e iodo são elementos químicos classificados como halogênios. Logo, eles

a) localizam-se no mesmo grupo (ou família) da Tabela Periódica.

b) estão no mesmo período da Tabela Periódica.

c) possuem o mesmo número atômico.

d) apresentam mesma eletronegatividade.

e) são isótopos entre si.

Resposta: Letra A

Os halogênios são os elementos do grupo 17 da Tabela Periódica. Assim, sendo todos halogênios, todos pertencem ao mesmo grupo.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química