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Tra gli alogeni troviamo fluoro, cloro, bromo, iodio, astatina e tennessina. Gli alogeni sono un gruppo di elementi che si trovano nel gruppo 7 della tavola periodica.Ok, forse dovremmo dirti la verità: gli alogeni si trovano in realtà nel gruppo 17, non nel gruppo 7. Secondo la IUPAC, il gruppo 7 è il gruppo dei metalli di transizione che contiene manganese,…
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Jetzt kostenlos anmeldenGli alogeni sono un gruppo di elementi che si trovano nel gruppo 7 della tavola periodica.
Ok, forse dovremmo dirti la verità: gli alogeni si trovano in realtà nel gruppo 17, non nel gruppo 7. Secondo la IUPAC, il gruppo 7 è il gruppo dei metalli di transizione che contiene manganese, tecnezio, renio e bohrio. Tuttavia, quando la maggior parte delle persone si riferisce ai gruppi nella tabella, non tiene conto dei metalli di transizione. Quindi, con il gruppo 7 si fa riferimento al gruppo che si trova in seconda posizione a destra nella tavola periodica, gli alogeni.
Figura 1. Gruppo 7 o gruppo 17? A volte è più semplice chiamarli "alogeni". StudySmarter Originals
Gli alogeni sono tutti non metalli. Presentano quindi molte delle proprietà tipiche dei non metalli.
Figura 2. Una molecola biatomica, costituita da due atomi di cloro. StudySmarter Originals
Gli ioni formati da atomi alogeno sono chiamati alogenuri. I composti ionici formati da ioni alogenuri sono chiamati sali alogenuri. Ad esempio, il sale cloruro di sodio è composto da ioni sodio positivi e ioni cloruro negativi.
Figura 3. Sinistra: un atomo di cloro. Destra: uno ione cloruro. StudySmarter Originals
La reattività e l'elettronegatività diminuiscono scendendo nel gruppo, mentre il raggio atomico e i punti di fusione ed ebollizione aumentano. La capacità ossidante diminuisce scendendo nel gruppo, mentre aumenta la capacità riducente.
Per saperne di più su queste tendenze, visita Proprietà degli alogeni. Se vuoi vedere la reattività degli alogeni in azione, visita Reazioni degli alogeni.
All'inizio di questo articolo abbiamo detto che il gruppo degli alogeni contiene sei elementi. I primi quattro elementi sono noti come alogeni stabili. Si tratta di fluoro, cloro, bromo e iodio. Il quinto elemento è l'astatina, un elemento estremamente radioattivo. Il sesto è l'elemento artificiale tennessina, e scoprirai perché alcuni non lo includono nel gruppo più avanti. Vediamo ora gli elementi singolarmente, a partire dal fluoro.
Il fluoro è l'elemento più piccolo e leggero del gruppo. Ha numero atomico 9 ed è un gas giallo pallido a temperatura ambiente.
Il fluoro è l'elemento più elettronegativo della tavola periodica. Questo lo rende anche uno degli elementi più reattivi perché è anche un atomo molto piccolo. Gli alogeni tendono a reagire guadagnando un elettrone per formare uno ione negativo. Gli elettroni in arrivo sentono una forte attrazione verso il nucleo del fluoro per le sue piccole dimensioni. Ciò significa che il fluoro reagisce facilmente. Infatti, il fluoro forma composti con quasi tutti gli altri elementi. Può persino reagire con il vetro! Viene conservato in contenitori speciali utilizzando metalli come il rame, che formano uno strato protettivo di fluoro sulla loro superficie.
Il nome del fluoro deriva dal verbo latino fluo-, che significa "fluire", il che riflette le sue origini. Il fluoro veniva originariamente utilizzato per abbassare il punto di fusione dei metalli per la fusione. Nel 1900 è stato utilizzato nei frigoriferi sotto forma di CFC, o clorofluorocarburi, oggi vietati a causa del loro effetto nocivo sullo strato di ozono. Oggi il fluoro viene aggiunto ai dentifrici e fa parte del Teflon™.
Figura 4. Fluoro liquido in un bagno criogenico.Fonte: commons.wikimedia.org
Per saperne di più sui CFC, consulta il sito Ozone Depletion.
Teflon™ è il nome commerciale del composto politetrafluoroetilene, un polimero costituito da catene di atomi di carbonio e fluoro. I legami C-C e C-F sono estremamente forti, il che significa che il polimero non reagisce con molto altro. È anche estremamente scivoloso, motivo per cui viene spesso utilizzato nelle padelle antiaderenti. Infatti, il politetrafluoroetilene ha il terzo coefficiente di attrito più basso di qualsiasi altro solido conosciuto ed è l'unico materiale a cui un geco non può attaccarsi!
Il cloro è l'elemento più piccolo tra gli alogeni. Ha un numero atomico di 17 ed è un gas verde a temperatura ambiente. Il suo nome deriva dalla parola greca chloros, che significa "verde".
Il cloro ha un'elettronegatività piuttosto elevata, dietro solo all'ossigeno e al suo cugino stretto, il fluoro. È inoltre estremamente reattivo e non si trova mai in natura allo stato elementare.
Come abbiamo già detto, i punti di fusione e di ebollizione aumentano man mano che si scende nel gruppo della tavola periodica. Ciò significa che il cloro ha punti di fusione e di ebollizione più alti del fluoro. Tuttavia, ha un'elettronegatività, una reattività e un'energia di prima ionizzazione inferiori.
Il cloro viene utilizzato per una vasta gamma di scopi, dalla produzione di materie plastiche alla disinfezione delle piscine. Tuttavia, non è solo un elemento convenientemente utile. È essenziale per la vita di tutte le specie conosciute anche se una quantità eccessiva può essere dannosa. Il cloro gassoso è altamente tossico ed è stato usato per la prima volta come arma nella Prima Guerra Mondiale.
Figura 5. Una bottiglia di cloro gassoso. Fonte: commons.wikimedia.org
Dai un'occhiata alle Reazioni del cloro per vedere i suoi utilizzi nella vita quotidiana.
Il prossimo elemento è il bromo. Il bromo è un liquido rosso scuro a temperatura ambiente e ha un numero atomico pari a 35.
L'unico altro elemento liquido a temperatura e pressione ambiente è il mercurio, utilizzato nei termometri.
Come il fluoro e il cloro, il bromo non si trova liberamente in natura, ma forma altri composti. Tra questi vi sono gli organobromuri, comunemente utilizzati come ritardanti di fiamma. Oltre la metà del bromo prodotto ogni anno a livello globale viene utilizzato in questo modo. Come il cloro, il bromo può essere utilizzato come disinfettante. Tuttavia, il cloro è preferito a causa del costo più elevato del bromo.
Figura 6. Una bottiglia di liquido di bromo.Fonte: commons.wikimedia.org
Lo iodio è il più pesante degli alogeni stabili, con un numero atomico di 53. È un solido grigio-nero a temperatura ambiente e si scioglie in un liquido viola. Il suo nome deriva dal greco iodes, che significa "viola".
Le tendenze delineate in precedenza nell'articolo continuano quando si scende nella tavola periodica fino allo iodio. Ad esempio, lo iodio ha un punto di ebollizione più alto del fluoro, del cloro e del bromo, ma un'elettronegatività, una reattività e un'energia di prima ionizzazione inferiori. Tuttavia, è un miglior agente riducente.
Figura 7. Un campione di iodio solido. Fonte: commons.wikimedia.org
Guarda le Reazioni degli alogenuri per vedere gli alogenuri all'opera come agenti riducenti.
Passiamo ora all'astatina. Qui le cose iniziano a farsi un po' più interessanti.
L'astatina ha un numero atomico di 85. È l'elemento più raro presente in natura sulla crosta terrestre, e si trova per lo più come residuo del decadimento di altri elementi. È piuttosto radioattivo: il suo isotopo più stabile ha un tempo di dimezzamento di poco più di otto ore!
Un campione di astatina pura non è mai stato isolato con successo perché si vaporizzerebbe immediatamente sotto il calore della sua stessa radioattività. Per questo motivo, gli scienziati hanno dovuto fare delle ipotesi sulla maggior parte delle sue proprietà. Hanno previsto che segua le tendenze mostrate dal resto del gruppo, attribuendogli un'elettronegatività e una reattività inferiori a quelle dello iodio, ma punti di fusione e di ebollizione più elevati. Tuttavia, l'astatina mostra anche alcune proprietà uniche. Si trova all'interfaccia tra metalli e non metalli e questo ha portato a un dibattito sulle sue caratteristiche.
Ad esempio, gli alogeni diventano progressivamente più scuri man mano che si scende nel gruppo: il fluoro è un gas chiaro, mentre lo iodio è un solido grigio. Alcuni chimici ipotizzano quindi che l'astatina sia di colore grigio-nero scuro. Altri invece la considerano più un metallo e ritengono che sia lucida, brillante e un semiconduttore. Nei composti, a volte l'astatina si comporta un po' come lo iodio e a volte come l'argento. Per tutti questi motivi, viene spesso messa da parte quando si parla di alogeni.
Figura 8. La configurazione elettronica dell'astatina. Fonte: commons.wikimedia.org
Se un elemento non resiste per un tempo sufficiente per essere osservato, possiamo dire che esiste davvero? Come possiamo dare un colore a un materiale che non possiamo vedere?
La tennessina è l'ultimo elemento degli alogeni, ma alcuni non la considerano affatto un elemento vero e proprio. La tennessina ha un numero atomico 117 ed è un elemento artificiale, cioè si crea solo facendo collidere due nuclei più piccoli. In questo modo si forma un nucleo più pesante che dura solo pochi millisecondi. Ancora una volta, questo lo rende un po' complicato da capire!
I chimici ritengono che la tennessina abbia un punto di ebollizione più alto rispetto agli altri alogeni, seguendo la tendenza osservata nel resto del gruppo, ma che non formi anioni negativi. Molti la considerano una sorta di metallo post-transizione anziché un vero non metallo. Per questo motivo, spesso si esclude la tennessina dal gruppo 7.
Figura 9. La configurazione elettronica della tennessina. Fonte:commons.wikimedia.org
Gli alogeni partecipano a diversi tipi di reazione, in particolare il fluoro, che è uno degli elementi più reattivi della tavola periodica. Ricorda che la reattività diminuisce man mano che si scende nel gruppo.
Gli alogeni possono svolgere le seguenti funzioni:
Ecco l'equazione della reazione di spostamento tra ioni cloro e ioduro:
Per ulteriori informazioni, consulta le Reazioni degli alogeni.
Gli ioni alogenuri possono reagire anche con altre sostanze. Possono:
Approfondisci l'argomento in Reazioni degli alogenuri.
Per verificare la presenza di alogenuri, possiamo eseguire una semplice reazione in provetta.
Con un po' di fortuna si dovrebbero ottenere risultati simili a quelli che seguono:
Il test funziona perché aggiungendo nitrato d'argento a una soluzione acquosa di ioni alogenuro si forma un alogenuro d'argento. Il cloruro d'argento, il bromuro e lo ioduro sono insolubili in acqua e parzialmente solubili se si aggiungono diverse concentrazioni di ammoniaca. Questo ci permette di distinguerli.
Gli alogeni hanno una miriade di usi diversi nella vita quotidiana. Ne abbiamo già visti alcuni, ma altri esempi sono:
Gli alogeni sono elementi non metallici e ci si riferisce a: fluoro, cloro, bromo, iodio, astatina e tennessina.
Si chiamano alogeni perchè si tratta di non metalli in grado di legarsi con i metalli per dare sali che non contengono ossigeno.
Gli alogeni reagiscono con quasi tutti gli elementi della tavola periodica, e possono formare composti ionici o covalenti. Esempio: ioni cloruro, sali di alogenuro metallico, cloroetano.
Gli alogeni si trovano nel gruppo 7 della tavola periodica.
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