Interacción con sustancias simples
El cloro actúa habitualmente como el halógeno típico. Bajo la acción de los rayos ultravioleta, sus moléculas diatómicas se escinden en átomos libres o radicales. Esta transformación sirve como punto de partida para procesos químicos en cadena, por ejemplo, al interactuar con el hidrógeno o compuestos orgánicos (etano, metano).
Al calentarse ligeramente, el cloro reacciona de manera activa con otros no metales. El proceso puede transcurrir por etapas:
- Con el fósforo se forma primero un líquido incoloro —el tricloruro de fósforo—, el cual, al continuar la cloración, se convierte en cristales blancos de pentacloruro de fósforo.
- Con el azufre, la reacción produce un líquido amarillo (dicloruro de azufre), y la adición de otra molécula de cloro conduce a la síntesis de dicloruro de azufre de color rojo oscuro.
En cuanto al oxígeno, los halógenos no interactúan directamente con él. Los compuestos oxigenados se obtienen exclusivamente por vías indirectas. En cambio, los halógenos reaccionan directamente con la mayoría de los metales para formar sales. La única excepción la constituyen los metales más resistentes: el iridio y el rodio.
Reacciones con agua, ácidos y óxidos
El comportamiento de los halógenos en el agua es muy específico. En medio acuoso se produce un proceso reversible de desproporción. Alrededor del 30% de las moléculas de cloro en una disolución saturada se transforman en una mezcla de dos ácidos: clorhídrico y hipocloroso.
El cloro no es capaz de desplazar al oxígeno de los óxidos. La interacción con compuestos oxigenados solo es posible bajo una condición: si el elemento unido al oxígeno es capaz de aumentar su valencia y su estado de oxidación. Un claro ejemplo es la reacción con el monóxido de carbono, donde el carbono pasa al estado +4.
El cloro reacciona con los ácidos exclusivamente cuando el anión del ácido puede ser oxidado. Por ejemplo, el cloro es capaz de oxidar el ácido nitroso a ácido nítrico (en presencia de agua) o desplazar a un halógeno menos activo, el bromo, a partir del ácido bromhídrico.
Interacción con álcalis y sales
En disoluciones alcalinas se observa una desproporción completa del halógeno: actúa simultáneamente como oxidante y como reductor. Los productos finales dependen del régimen de temperatura:
- En ambiente frío (a unos 20 °C): se forman cloruro e hipoclorito.
- Al calentar (hasta 90 °C): se forman cloruro y clorato.
La reacción del cloro con el hidróxido de calcio conduce a la formación de la llamada cal clorada (cloruro de cal), una mezcla blanquecina de sales de calcio. Esta sustancia se descompone fácilmente incluso bajo la acción de ácidos débiles (incluido el dióxido de carbono del aire húmedo), liberando cloro gaseoso, lo cual condiciona su olor específico.
Los halógenos reaccionan con las sales si existe la posibilidad de aumentar el estado de oxidación del catión o del anión. Así, el cloro transforma las sales de hierro (II) en sales de hierro (III) y oxida los sulfitos a sulfatos.
Actividad comparativa: flúor, bromo y yodo
La capacidad oxidante de los halógenos disminuye a medida que se baja en el grupo.
- El flúor posee características oxidantes extremadamente fuertes. Descompone casi cualquier sustancia en sus elementos. Al interactuar con el agua, el flúor forma fluoruro de hidrógeno y oxígeno atómico. En la reacción con álcalis se forma fluoruro de sodio, fluoruro de hidrógeno y óxido de flúor.
- El bromo es más débil que el cloro, pero aún es capaz de oxidar los iones de hierro desde el estado +2 hasta el +3 (mientras que la coloración del propio bromo desaparece).
- El yodo es el oxidante menos activo de este grupo. A diferencia del bromo, no es capaz de oxidar los iones de hierro (II), por lo que la adición de yodo simplemente colorea la disolución. Una reacción característica para identificar el yodo es su interacción con el almidón: se forma un producto de color azul intenso que se descompone fácilmente al calentarlo.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué halógenos son capaces de oxidar las sales de hierro (II) a sales de hierro (III)?
El cloro y el bromo son capaces de oxidar las sales de hierro (II) a sales de hierro (III). El cloro reacciona con las sales de hierro (II), oxidando el catión y formando cloruro de hierro (III). El bromo es también un oxidante más fuerte que el ion hierro (III), por lo que la reacción con él transcurre con éxito. El yodo posee una capacidad oxidante menor en comparación con el cloro y el bromo, por lo que no es capaz de oxidar las sales de hierro (II).
¿Qué compuesto específico se forma en la reacción del cloro con el monóxido de carbono?
En la reacción del cloro con el monóxido de carbono se forma un compuesto con la fórmula $C^{+4}OCl_2$. Durante esta interacción se produce un aumento en el estado de oxidación del carbono de +2 a +4. El cloro no desplaza directamente al oxígeno de los compuestos, por lo que un requisito previo para que se produzca esta reacción es la capacidad de aumentar la valencia del elemento enlazado al oxígeno.
¿Qué halógenos forman parte de las hormonas tiroideas?
El yodo forma parte de las hormonas tiroideas. Este halógeno participa en la formación de yodotirosina mediante la sustitución electrófila del hidrógeno en el anillo aromático. La yodotirosina actúa como precursor y componente de hormonas tiroideas como la tiroxina y la triyodotironina. La deficiencia de yodo en la dieta conduce a una disminución en la síntesis de estas hormonas y al desarrollo de bocio endémico por deficiencia de yodo.
¿Qué compuestos halogenados se emplean en medicina como antisépticos?
En medicina se emplean como antisépticos preparados halogenados a base de yodo y cloro.
- Preparados de yodo: disolución alcohólica (5%), solución de Lugol, yodoformo, iodinol y yodopirina. Contienen yodo elemental activo, el cual provoca la desnaturalización de proteínas y posee propiedades oxidantes.
- Preparados de cloro: cloraminas, por ejemplo, Cloramina B (Chloraminum), y cloritos.
Para recordar fácilmente los productos de la desproporción del cloro en medios alcalinos, guíese por la temperatura: «En frío hay poco oxígeno (se forma hipoclorito), en caliente hay mucho oxígeno (se forma clorato)».
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué la cal clorada siempre tiene un olor penetrante?
La cal clorada contiene sales que reaccionan incluso con ácidos débiles. El dióxido de carbono presente en el aire atmosférico húmedo interactúa con la cal, lo que provoca la liberación constante de cloro libre.
¿Puede el cloro desplazar al oxígeno de los óxidos?
No, el cloro no tiene la capacidad de desplazar al oxígeno. La reacción con el óxido solo ocurrirá si el elemento dentro del óxido es capaz de aumentar adicionalmente su valencia.
¿Cómo distinguir las sales de bromo de las sales de yodo mediante reactivos?
El yodo se puede identificar mediante almidón; se forma una coloración azul característica. El bromo no da tales compuestos con el almidón.
¿Por qué el yodo no reacciona con las sales de hierro (II)?
El potencial de óxido-reducción del yodo es inferior al potencial de transición del hierro del estado +2 al +3. El yodo es un oxidante demasiado débil para esta reacción, a diferencia del bromo, que es más fuerte.
Qué más repasar sobre el tema
- El mecanismo de las reacciones en cadena de descomposición de los halógenos bajo la acción de la luz ultravioleta
- La halogenación por etapas de no metales (fósforo y azufre)
- La influencia de la temperatura en los productos de las reacciones de desproporción
- La composición química y las propiedades de la cal clorada
- Análisis comparativo de los potenciales de óxido-reducción de los halógenos
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