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Gli mwawalogeni (dal greco mwbaἅλς (hàls) + γενος (ghenos), generatore di sali) o mwbqelementi del gruppo 17 della mwbgtavola periodica sono: mwbwfluoro (F), mwcacloro (Cl), mwcqbromo (Br), mwcgiodio (I) e mwcwastato (At). L'astato è un elemento mwdaradioattivo molto raro. Anche l'elemento artificiale mwdqtennesso (Ts) appartiene a questo gruppo, ma ne sono stati prodotti solo pochi atomi e le sue proprietà chimiche sono poco note.cite-ref-ems11-1-0[1] Nella nomenclatura precedente questo gruppo era denominato mwegVIIB o mwewVIIA a seconda di diverse convenzioni usate in mwfaEuropa e negli mwfqStati Uniti d'America. Gli alogeni reagiscono con quasi tutti gli elementi della tavola periodica, e formano composti ionici o covalenti che sono spesso usati come materiali di partenza per la sintesi di altri composti sia inorganici che organici.cite-ref-cot91-2-0[2]

| Elemento | molecola | formula di struttura | forma | distanza (X−X) ( pm ) (gas) | distanza (X−X) ( pm ) (solido) |

|---|---|---|---|---|---|

| fluoro | F 2 | | | 143 | 149 |

| cloro | Cl 2 | | | 199 | 198 |

| bromo | Br 2 | | | 228 | 227 |

| iodio | I 2 | | | 266 | 272 |

| astato | At 2 | | | | |

• Storia ed etimologia

• Fonti

• Tossicità e ruolo biologico

• Applicazioni

• Proprietà degli elementi [ 6 [ 7

• Reattività chimica e andamenti nel gruppo [ 6 [ 7

• Pseudoalogeni

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Nel 1842 il mwiachimico mwiqsvedese barone mwigJöns Jakob Berzelius propose il termine "alogeni" – ἅλς (mwiwháls), "sale" o "mare", e γεν- (mwjaghen-), da γίγνομαι (mwjqghíghnomai), "generare" – per i quattro elementi (fluoro, cloro, bromo e iodio) che formano composti chiamati mwjgsali con i metalli.cite-ref-3[3] La parola "alogeno" in realtà era stata proposta per la prima volta nel 1811 da mwkwJohann Schweigger come nome per il mwlacloro, appena scoperto. Per questo elemento, però, fu scelto il termine proposto da mwlqDavy mentre la parola sostenuta da Schweigger fu tenuta, su suggerimento di Berzelius, come nome per il gruppo di elementi che contiene il cloro.cite-ref-4[4]

Il fluoro è l'alogeno più abbondante sulla mwnacrosta terrestre, dove è il 13º elemento per abbondanza ed è presente solo come ione mwnqfluoruro. La concentrazione di fluoruro nel mare è invece solo 1,3 mwngppm, perché i fluoruri sono tipicamente sali insolubili. Il fluoro e i suoi composti si ottengono principalmente dal minerale mwnwfluorite CaFmwoa2. Il cloro è invece il 20º elemento per abbondanza sulla crosta terrestre, mentre è presente nel mare con una concentrazione circa 1,8%. Tramite il mwoqprocesso cloro-soda a partire da mwogsalamoie si producono ogni anno 40 milioni di tonnellate di cloro, e circa altrettante di mwowsoda caustica. Il bromo è il 62º elemento per abbondanza sulla crosta terrestre (≈0,4 ppm); nel mare la concentrazione è invece 65 ppm. Il bromo è ricavato da salamoie o dal mare; annualmente se ne produce una quantità che è circa un centesimo rispetto al cloro. Lo iodio è il 64º elemento per abbondanza sulla crosta terrestre, mentre nel mare la concentrazione è solo 0,06 ppm. Si ricava da salamoie o dal mwpaNaIO3 contenuto nel mwpgnitrato del Cile.cite-ref-ems11-1-1[1]

Il fluoro elementare è estremamente tossico. Sotto forma di fluoruro è meno tossico, ma sempre molto velenoso. In piccole quantità il fluoruro è essenziale per l'uomo; un corpo umano ne contiene circa mwrq3-6 g, distribuito principalmente nelle ossa e nei denti. Il fluoro viene utilizzato nei dentifrici in basse concentrazioni, poiché lo ione fluoruro tende a corrodere lo smalto dei denti trasformandolo in fluoruro di calcio insolubile, che va a depositarsi sopra lo smalto stesso rinforzandolo. Il cloro gassoso è tossico, mentre lo ione mwrgcloruro è essenziale per molte specie, compreso l'uomo. Ad esempio, gli ioni cloruro hanno un ruolo nel mwrwcervello nel mediare l'azione dei mwsarecettori mwsqGABA e sono usati nello stomaco per produrre mwsgacido cloridrico. Un corpo umano contiene circa mwsw95 g di cloro. Il cloruro entra nella nostra dieta soprattutto come mwtaNaCl, il comune sale da cucina. Il bromo elementare è molto tossico, mentre come ione mwtqbromuro la tossicità è minore; un corpo umano ne contiene circa mwtg260 mg. Lo ione bromuro è presente in piccole quantità in tutti gli esseri viventi; nell'uomo sembra non avere alcun ruolo biologico. Lo iodio elementare è fortemente tossico; come ione mwtwioduro è poco pericoloso, ma in quantità eccessiva provoca mwuaipertiroidismo. Lo iodio è un elemento essenziale per l'uomo e gli animali, ma non per le piante. Un corpo umano ne contiene circa mwuq10-20 mg per lo più concentrati nella mwugtiroide.cite-ref-ems11-1-2[1] In quantità eccessiva gli alogeni hanno un effetto immunosoppressore ed indeboliscono le capacità cognitive e di coordinamento delle persone. Gli alogeni sono considerati utili per ottimizzare le cosiddette proprietà mwvwADMET (Assorbimento, Distribuzione, Metabolismo, Escrezione, Tossicità) di potenziali farmaci: migliorano l'assorbimento orale e agevolano l'attraversamento delle barriere biologiche; sono utili per il riempimento delle piccole cavità idrofobiche presenti in molte proteine bersaglio, e prolungano la durata del farmaco.cite-ref-5[5]

Il fluoro elementare è usato principalmente nella sintesi di mwxgUF6 per l'mwyaarricchimento dell'uranio, di mwyqSF6 come isolante in trasformatori elettrici, e di mwywClF3 per produrre mwzqfluorocarburi. Il cloro gassoso è usato in una miriade di applicazioni. Le principali sono: reagente nell'industria chimica, produzione di mwzgPVC, mwzwtrattamento delle acque, produzione di mw0asolventi e mw0qsbiancanti. Il bromo e i suoi composti, anche organici, sono usati per molte applicazioni, tra cui mw0gcoloranti, disinfettanti, prodotti farmaceutici, agrochimici e antifiamma. Lo iodio viene usato in varie applicazioni, tra cui prodotti farmaceutici, mangimi per animali, inchiostri e coloranti, catalizzatori.cite-ref-ems11-1-3[1]

Gli alogeni hanno una mw6aconfigurazione elettronica di tipo [Y] nsmw6q2 npmw6g5, dove Y è il mw6wgas nobile del periodo precedente, e manca un solo elettrone per completare l'mw7aottetto. Tutti gli alogeni allo stato elementare formano molecole biatomiche volatili. A differenza di quanto si osserva nei precedenti gruppi mw7q13-mw7g16, gli alogeni tornano a formare un gruppo sostanzialmente omogeneo, in modo simile al mw7wgruppo 1, con proprietà che variano in modo regolare e prevedibile (vedi Tabella 1). Ad esempio, le dimensioni atomiche crescono regolarmente lungo il gruppo, come pure le temperature di fusione e di ebollizione. Di conseguenza il fluoro è un mw8agas (giallo pallido), il cloro è ancora un gas (giallo–verde), il bromo è un mw8qliquido (rosso scuro) e lo iodio è un mw8gsolido (nero lucido). Gli alogeni sono gli elementi più elettronegativi dei rispettivi periodi della tavola periodica. L'elettronegatività cala regolarmente lungo il gruppo, e anche l'energia di prima ionizzazione mostra l'andamento atteso, e diminuisce al crescere del numero atomico.

| Alogeno | Peso atomico ( u ) [ 8 ] | Punto di fusione ( K ) | Punto di fusione ( °C ) | Punto di ebollizione ( K ) [ 9 ] | Punto di ebollizione ( °C ) [ 9 ] | Densità (g/cm 3 a 25 °C) | Elettronegatività (Pauling) | Energia di prima ionizzazione ( kJ·mol −1 ) | Raggio covalente ( pm ) [ 10 ] | Potenziale standard di riduzione ( V ) |

|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|

| Fluoro | 18,9984032(5) | 53,53 | −219,62 | 85,03 | −188,12 | 0,0017 | 3,98 | 1681,0 | 71 | 2,866 |

| Cloro | [35,446; 35,457] | 171,6 | −101,5 | 239,11 | −34,04 | 0,0032 | 3,16 | 1251,2 | 99 | 1,395 |

| Bromo | 79,904(1) | 265,8 | −7,3 | 332,0 | 58,8 | 3,1028 | 2,96 | 1139,9 | 114 | 1,087 |

| Iodio | 126,90447(3) | 386,85 | 113,7 | 457,4 | 184,3 | 4,933 | 2,66 | 1008,4 | 133 | 0,615 |

| Astato | [210] | 575 | 302 | ? 610 | ? 337 | ? 6,2–6,5 [ 11 ] | 2,2 | ? 887,7 | ? | ≈0,3 |

Gli alogeni hanno una chimica completamente non metallica. Nello stato elementare formano molecole biatomiche Xmwaya2, facilmente volatili. A partire dalla configurazione elettronica nsmwaye2 npmwayi5 si possono prevedere i mwaymnumeri di ossidazione –1, +1, +3, +5, +7. Il più comune e più stabile è –1, che è anche l'unico per il fluoro. Non si osservano invece cationi semplici tipo Xmwayq+, mentre esistono cationi tipo Brmwayu2mwayy+, Imwayc2mwayg+, Clmwayk3mwayo+, e molti altri cationi per lo iodio. Cloro, bromo e iodio assumono numero di ossidazione positivo combinandosi con l'ossigeno o con alogeni più leggeri.

| X | X 2 | HX | BX 3 | AlX 3 | CX 4 |

|---|---|---|---|---|---|

| F | 159 | 574 | 645 | 582 | 456 |

| Cl | 243 | 428 | 444 | 427 | 327 |

| Br | 193 | 363 | 368 | 360 | 272 |

| I | 151 | 294 | 272 | 285 | 239 |

In generale tutti gli alogeni sono molto reattivi, e in quantità sufficienti possono essere letali per gli organismi biologici. La reattività degli alogeni cala lungo il gruppo. Il fluoro è l'elemento più reattivo della tavola periodica, e in condizioni opportune si combina direttamente e spesso violentemente con tutti gli elementi tranne mwacaelio, mwaceneon e mwaciargon. Attacca molti composti chimici trasformandoli in fluoruri; i composti organici spesso bruciano infiammandosi a contatto con il fluoro. Anche i metalli sono attaccati; blocchi di metalli spesso si ricoprono di una pellicola di fluoruri che arresta la reazione, ma metalli in polvere possono bruciare violentemente. La grande reattività del fluoro è in parte attribuibile alla bassa energia di dissociazione del legame F–F (159 kJ/mol), probabilmente dovuta a effetti di repulsione delle coppie di elettroni non coinvolti nel legame. Inoltre, le reazioni del fluoro con gli altri elementi sono fortemente esotermiche. Questi fattori energetici sono naturalmente collegati alle piccole dimensioni e all'elevata elettronegatività dell'atomo di fluoro. Il fluoro è l'alogeno che ha la maggior tendenza a formare lo ione Xmwacm– in soluzione, come mostrato dall'andamento dei potenziali di riduzione per la reazione Xmwacq2 + 2emwacu– ⇄ 2Xmwacy–. Notare che il potenziale del fluoro lo rende instabile in acqua. Fmwacc2 è quindi un fortissimo ossidante, che può facilmente produrre stati di ossidazione molto elevati e anche inusuali negli elementi con i quali reagisce (ad esempio mwacgIF7, mwacoSF6, mwacwPtF6, mwac4BiF5, mwadaAgF2), aiutato dalle piccole dimensioni che permettono di raggiungere numeri di coordinazione elevati. D'altra parte l'energia di ionizzazione del fluoro è particolarmente elevata: per questo il fluoro non può formare cationi.

Gli altri elementi del gruppo sono notevolmente meno reattivi del fluoro, ma restano comunque tra gli elementi più reattivi della tavola periodica. La loro reattività cala lungo il gruppo; ad esempio il cloro non reagisce direttamente con mwadmcarbonio, mwadqazoto e mwaduossigeno, come può fare il fluoro. Scendendo lungo il gruppo cala l'energia di ionizzazione, rendendo possibili stati di ossidazione positivi sempre più stabili. Per lo iodio si formano facilmente anche cationi come Imwady2mwadc+, Imwadg3mwadk+, Imwado4mwads2+ e altri; cloro e bromo danno alcune specie simili, ma risultano più instabili. Gli alogeni sono tutti solubili in acqua, ma l'entità della reazione con l'acqua e i meccanismi delle reazioni variano. Il fluoro è un ossidante così forte da reagire violentemente sviluppando ossigeno:

mwad4 F 2 ( aq ) + H 2 O ( l ) ⟶ ⟶ 2 H + ( aq ) + 2 F − − ( aq ) + 1 2 O 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {F2(aq) + H2O(l) -> 2H+(aq) + 2F^{-}(aq) + 1/2 O2(g)}}}

Il cloro ha un potenziale di riduzione sufficiente per reagire nello stesso modo, ma questa reazione è molto lenta per motivi cinetici, e avviene invece una rapida reazione di mwaeadisproporzione:

mwaem Cl 2 ( aq ) + H 2 O ( l ) ↽ ↽ − − − − ⇀ ⇀ H + ( aq ) + Cl − − ( aq ) + HClO ( aq ) {\displaystyle {\ce {Cl2(aq) + H2O(l) <=> H+(aq) + Cl^{-}(aq) + HClO(aq)}}}

l'equilibrio è spostato a sinistra in ambiente acido e a destra in ambiente basico. Passando a bromo e iodio si hanno simili reazioni di disproporzione, ma in grado sempre più ridotto.

Gli alogeni formano tra loro moltissimi composti detti mwaeymwaecinteralogeni, di formula generica XYmwaegmwaekn, dove X è più pesante di Y e mwaeon può essere 1, 3, 5 o 7. In teoria si potrebbero avere tutte le possibili combinazioni, ma per motivi sterici si formano composti con mwaesn > 1 solo tra alogeni di dimensioni abbastanza diverse, e per mwaewn = 7 esiste solo mwae0IF7. Alcuni altri composti interalogeni importanti sono mwae8ClF, mwafaClF3, mwafiBrF, mwafmBrCl, mwafqBrF5, mwafyICl. Sono tutti composti molecolari, diamagnetici, ossidanti, spesso instabili. La forma delle varie specie è quella prevedibile in base alla mwafcteoria VSEPR.

Con il termine pseudoalogeno si indica un insieme di specie chimiche che possiedono proprietà molto simili a quelle degli alogeni. Pseudoalogeni sono ad esempio il mwafscianogeno (CN)mwafw2 e il mwaf0tiocianogeno (SCN)mwaf42.

cite-note-ems11-11. ↑ mwagsmwagwEmsley 2011.

cite-note-cot91-22. ↑ mwahamwaheCotton et al. 1991.

cite-note-33. ↑ mwahumwahyOnline Etymology Dictionary 2016.

cite-note-44. ↑ mwahomwahsSnelders 1971.

cite-note-55. ↑ mwah8mwaiaWilcken et al. 2013.

cite-note-gre97-61. mwaiymwaicGreenwood e Earnshaw 1997.

cite-note-hou08-72. mwai0mwai4Housecroft e Sharpe 2008.

cite-note-wie01-83. mwajimwajmWieser e Coplen 2011.

cite-note-lid03-94. mwajkmwajoLide 2003.

cite-note-sla64-105. mwaj4mwaj8Slater 1964.

cite-note-bon81-116. mwakmmwakqBonchev e Kamenska 1981.

• citerefbon81(EN) Danaiò Bonchev; Verginia Kamenska, Predicting the properties of the 113–120 transactinide elements, vol. 85, ACS Publications, 1981, 1177–86, DOI:10.1021/j150609a021. URL consultato il 6 maggio 2013.

• citerefcot91F. A. Cotton, G. Wilkinson e P. L. Gaus, Principi di chimica inorganica, Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1991.

• citerefems11(EN) J. Emsley, Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements (New ed.), New York, Oxford University Press, 2011, ISBN 978-0-19-960563-7.

• citerefgre97(EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.

• citerefhou08(EN) C. E. Housecroft e A. G. Sharpe, Inorganic chemistry, 3ª ed., Harlow (England), Pearson Education Limited, 2008, ISBN 978-0-13-175553-6.

• citereflid03(EN) Lide, D. R. (a cura di), CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th, Boca Raton, FL, CRC Press, 2003.

• citerefonl16(EN) halogen, su Online Etymology Dictionary. URL consultato il 1º marzo 2016.

• citerefsla64(EN) J. C. Slater, Atomic Radii in Crystals, vol. 41, Journal of Chemical Physics, 1964, 3199–3205.

• citerefsne71(EN) Snelders, H. A. M., J. S. C. Schweigger: His Romanticism and His Crystal Electrical Theory of Matter, in Isis, vol. 62, n. 3, 1971, pp. 328-338, DOI:10.1086/350763.

• citerefwie01(EN) Michael E. Wieser; Tyler B. Coplen, Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report) (PDF), vol. 83, IUPAC, 2011, pp. 359-396, DOI:10.1351/PAC-REP-10-09-14. URL consultato il 5 dicembre 2012.

• citerefwil13(EN) R. Wilcken, M. O. Zimmermann, A. Lange, A. C. Joerger e F. M. Boeckler, Principles and Applications of Halogen Bonding in Medicinal Chemistry and Chemical Biology, in J. Med. Chem., vol. 56, n. 4, 2013, pp. 1363-1388, DOI:10.1021/jm3012068.

• mwalcAlogenazione

• mwalkAlogenuro

• mwalsLegame ad alogeno

• mwal0Tavola periodica

• mwal8Non metallo

• mwameMetallo

• mwammMetalloide

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• citerefbritannica-com(EN) Stefan Schneider, Viktor Gutmann e Karl Christe, halogen, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.