Desplazamiento de halógeno





El comportamiento de los halógenos en las reaccio­nes de desplazamiento de halógenos se puede resumir en otra serie de actividad:

F2 > Cl2 > Br2 > I2

La fuerza de estos elementos como agentes oxidantes disminuye conforme se avanza del flúor al yodo en el grupo 7A, así el flúor molecular puede reemplazar a los iones cloruro, bromuro y yoduro en disolución. De hecho, el flúor molecular es tan reactivo que tam­bién ataca al agua, por lo que estas reacciones no pueden efectuarse en disolución acuo­sa. Por otro lado, el cloro molecular puede desplazar a los iones bromuro y yoduro en disolución acuosa,  Las ecuaciones de desplazamiento son

0-1 -10 Cl2(g)+2KBr(ac) —> 2KCl(ac)+ Br2(Z)

o              -i                   -1 o

Cl2(s)+2NaI(ac) —> 2NaCl(oc)+I2(í)

Las ecuaciones iónicas son

0            -1               -1            o

Cl2(g)+2Br(ac) —> 2CL(ac)+Bii(/)

0-1                           -10

a2(g)+21-(oc) —* 2C1-(oc)+I2(í)

En cambio, el bromo molecular puede desplazar al ion yoduro en disolución:

0-1                         -10

Br2(!)+2I-(ac) —> 2Br”(oc)+l2(j)

Si se invierten los papeles de los halógenos, la reacción no se produce. Así, el bromo no puede desplazar a los iones cloruro y el yodo no puede desplazar a los iones bromuro y cloruro.

Las reacciones de desplazamiento de halógeno tienen una aplicación industrial di­recta. Los halógenos, como grupo, son los elementos no metálicos más reactivos. Todos ellos son agentes oxidantes fuertes. Como consecuencia, se encuentran en la naturaleza en forma combinada (con metales) como halogenuros pero nunca como elementos li­bres. De estos cuatro elementos, el cloro es, con mucho, la sustancia química industrial más importante. En 1999 su producción anual en Estados Unidos fue de 25 mil de millo­nes de toneladas, ocupando el décimo lugar entre los productos químicos industriales más importantes. La producción anual de bromo es de sólo una centésima parte de la del cloro, y la producción de flúor y de yodo es aun menor.

Para recuperar los halógenos de sus halogenuros se requiere de un proceso de oxida­ción, el cual se representa cómo

2X —>X2+2e~

donde X indica un halógeno. El agua de mar y la salmuera natural (por ejemplo, el agua subterránea en contacto con depósitos salinos) son fuentes ricas en iones Cl”, Br” y I“. Los minerales como la fluorita (CaF2) y la creolita (Na3A1F6) se utilizan en la obtención de flúor. Como el flúor es el agente oxidante más fuerte conocido, no hay manera de convertir los iones F~ en F2 por medios químicos. La única manera de efectuar la oxida­ción es mediante procesos electrolíticos. El cloro, al igual que el flúor, se produce en la industria por medio de procesos elec­trolíticos.

El bromo se prepara industrialmente por la oxidación de iones Br“ con cloro, que es un agente oxidante lo suficientemente fuerte como para oxidar a los iones Br” pero no al agua:

2Br ~(oc) —> BEj(Z) + 2e

Una de las fuentes más ricas de iones Br~es el Mar Muerto, aproximadamente 4 000 partes por millón (ppm) en masa de todas las sustancias disueltas es Br. Después de la oxidación de los iones Br , el bromo se separa de la solución insuflando aire sobre ella y, posteriormente, la mezcla de aire y bromo se enfría para condensar el bromo.

El yodo también se prepara a partir del agua de mar y de la salmuera natural, por oxidación de los iones I” con cloro. Como invariablemente están presentes los iones Bry 1“ en la misma fuente, ambos son oxidados con cloro. Sin embargo, es relativamente fácil separar el Br2 del I2 porque el yodo es un sólido escasamente soluble en agua. El proceso de insuflado de aire removerá la mayor parte del bromo formado, pero no afectará al yodo.

 



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