Propiedades físico-químicas de las sustancias simples de los halógenos

Características estructurales y actividad química

Las sustancias simples formadas por los elementos del subgrupo de los halógenos tienen una fórmula molecular general: $X_2$. Dentro de estas moléculas, los átomos están unidos por un enlace covalente simple. La energía de enlace (denominada X–X) determina la actividad química de los halógenos: cuanto más fácil es desintegrar la molécula en átomos individuales, más activamente reacciona la sustancia.

La energía del enlace halógeno-halógeno se distribuye de la siguiente manera:

• Flúor ($F_2$): 158,8 kJ/mol.
• Cloro ($Cl_2$): 242,6 kJ/mol.
• Bromo ($Br_2$): 193,9 kJ/mol.
• Yodo ($I_2$): 152,5 kJ/mol.

Precisamente la resistencia relativamente baja del enlace en la molécula condiciona la altísima actividad química de todos los representantes de este grupo.

Apariencia y estados de agregación

Todas las sustancias simples de los halógenos son compuestos coloreados, y la intensidad de su color y su estado de agregación cambian de forma regular. En condiciones normales (c.n.), los halógenos se presentan en los tres estados de agregación:

1. Flúor ($F_2$): se presenta como un gas de color amarillo claro.
2. Cloro ($Cl_2$): existe en forma de gas amarillo-verdoso.
3. Bromo ($Br_2$): es un líquido pesado de color marrón rojizo.
4. Yodo ($I_2$): sustancia sólida en forma de cristales negros.

El yodo es de particular interés. A pesar de que en condiciones estándar es una sustancia sólida, posee una alta volatilidad. Los cristales negros de yodo son capaces de evaporarse por completo sin pasar por la fase líquida. Este proceso de transición directa del estado sólido al gaseoso se denomina sublimación (o volatilización), formándose vapores de color violeta.

Puntos de fusión y ebullición

Las constantes físicas, como los puntos de fusión ($t_{fus}$) y ebullición ($t_{eb}$), son estrictamente individuales para cada uno de los halógenos y aumentan de manera regular a medida que se incrementa la masa atómica del elemento:

• El flúor se caracteriza por temperaturas extremadamente bajas: el $t_{fus}$ es de –219,62 °C y el $t_{eb}$ es de –188,12 °C.
• El cloro también hierve y se funde a temperaturas negativas: $t_{fus}$ = –101,5 °C, $t_{eb}$ = –34,04 °C.
• El bromo se funde a –7,2 °C y hierve a 58,8 °C, lo que lo convierte en un líquido volátil.
• El yodo presenta los valores más altos de la serie: se funde a 113,7 °C y hierve a 184,4 °C.

Propiedades organolépticas y solubilidad en agua

Todos los halógenos poseen un olor penetrante y específico, que se detecta fácilmente incluso a concentraciones extremadamente bajas de estas sustancias en el aire ambiente. Por ejemplo, el olor a cloro a muchos les recuerda al cloruro de cal, y el olor a yodo cristalino se asemeja al aroma de la tintura de yodo farmacéutica habitual.

En cuanto a su interacción con el agua (solubilidad a 20 °C), los halógenos se comportan de diferentes maneras:

• El flúor es un oxidante tan fuerte que no solo se disuelve, sino que descompone químicamente el agua.
• El cloro se disuelve en agua formando una solución con una concentración de aproximadamente el 1,4%.
• La solubilidad del bromo es ligeramente mayor y alcanza el 3,5%.
• El yodo es prácticamente insoluble en agua, su solubilidad alcanza apenas el 0,03%.

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Mecanismo de la reacción del flúor con el agua
• Causas de la variación de la energía de enlace en la serie cloro-bromo-yodo
• Red cristalina del yodo sólido
• Toxicología y seguridad al trabajar con halógenos volátiles

Otros temas de la sección «Capítulo 9. Elementos del grupo VIIA: halógenos»

Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.