Haluros

TEMA: 5       HALUROS

Capitulo 11 Dana.   Tomo II   Pag: 441 – 446

• La clase de los haluros se caracteriza por la combinación de los elementos halógenos de la tabla periódica F- Cl- , que son todos no metales electronegativos, de valencia –1 y radio atómico grande, con los metales alcalinos y alcalinotérreos (que son todos metales electronegativos de valencia +1 y radio atómico grande). El enlace que se crea entre ambos constituyentes es frecuentemente iónico y su estructura se genera geométricamente por el apilamiento de cuerpos esféricos unos encima de otros, de manera que se origina un entramado atómico de la mayor simetría posible (sistema cúbico). La estructura es semejante al ECC de los metales, ahora bien no obstante hay variación.
• Vamos a ver como ejemplo dos estructuras típicas:

• Haluros de forma general XZ. Ejemplo: halita Cl Na
• Haluros de forma general XZ2. Ejemplo: fluorita F2Ca

• Haluros de forma general XZ

• Ejemplos: NaCl (Halita). En la estructura de la halita, los átomos de Cl- presentan un ECC. Los átomos de Na+ se sitúan en los huecos octaédricos, y los huecos tetraédricos están vacíos. La relación Cl:Na es de 1:1, es decir por cada átomo de Na hay un átomo de Cl-. La celda unitaria es de tipo cúbico centrada en las capas (tipo F), tanto para el anión como para el catión. Cada anión y cada catión están rodeados por 6 vecinos próximos de carga opuesta, de manera que el número de coordinación (n.c.) = 6 y el poliedro de coordinación es un octaedro, por lo que la coordinación tanto para el anión como para el catión es octaédrica. La v.e. es de 1/6. El enlace es de tipo iónico. El mineral es homodésmico isodésmico. Muchos haluros de fórmula general XZ cristalizan con la estructura del ClNa, por ejemplo la silvina (ClK) cúbica. Algunos sulfuros y otros minerales de fórmula XZ, presentan también esta estructura, por ejemplo la galena (SPb), cúbica (la veremos cuando lleguemos a los sulfuros).

[pic 1]

[pic 2]

• Haluros de forma general XZ2

• Ejemplo: Fluorita F2Ca. La relación Ca:F es de 1:2, es decir por cada átomo de calcio hay dos átomos de flúor. La celda unitaria es de tipo cúbico. Para el anión (F-) la celda es de tipo cúbico simple o primitiva (P), mientras que para el catión (Ca2+), la celda es de tipo cúbico centrada en las caras (tipo F), por lo que el apilamiento para el catión (Ca2+) en el caso de la fluorita es de tipo ECC, con el anión ubicado en los huecos tetraédricos y los huecos octaédricos vacíos. Para el anión (F-) la celda es de tipo cúbico simple o primitiva (P) de dimensiones más reducidas que la del calcio, y con átomos de calcio ocupando la posición central de la mitad de las celdas mientras que el resto están vacantes o vacías. La coordinación por lo tanto para el anión es tetraédrica, con una     v.e. = ¼, mientras que para el catión la coordinación es cúbica con una v.e. = 2/8= ¼. La fluorita presenta una estructura homodésmica isodésmica. Otros minerales de fórmula general XZ2, como por ejemplo la uraninica (UO2), poseen una estructura similar a la de la fluorita, aunque no son haluros.
• Todos los haluros cúbicos (no todos son cúbico; por ejemplo la cridita), tienen dureza relativamente bajas, los puntos de fusión son de moderados a elevados, y en estado sólido son malos conductores del calor y de la electricidad. Sin embargo cuando sus moléculas (enlaces) se rompen, la conductividad eléctrica aumenta, ya que esta se efectúa entonces por electrólisis, es decir, obedece al transporte de las cargas eléctricas en un fluidos por los iones (átomos), u no por los electrones. La ruptura del enlace iónico se puede producir por:

• Aumento de la temperatura (ΔT): en el caso de los fluoruros. A medida que aumenta la temperatura y son liberados los iones por desorden térmico, aumenta rápidamente la conductividad eléctrica, llegando a ser un excelente conductor en estado fundido; esto es precisamente lo contrario que ocurre con los metales.    
• Disolución en un disolvente polar: en el caso de los cloruros. Un ejemplo es la disolución de las sales en el agua, las moléculas se rompen por su asociación a los polares negativos del grupo OH- y positivos de los grupos H+ del agua. Aunque la molécula de agua es neutra, presenta

una cristalización asimétrica de sus moléculas;

de manera que presenta un carácter dipolar,

es decir con una punta con carga positiva y

la otra punta con carga negativa. Las moléculas

de agua se tienden a dipolar con sus polo positivo, enfrentado al polo negativo de la molécula adyacente, y viceversa. De manera que cuando un cloruro entra en contacto con el agua se discrega (por ejemplo el NaCl) en Cl y Na, rodeándose de dos moléculas de agua con sus polos contrarios enfrentados.

• Aplicaciones industriales de los haluros

• Estas propiedades se aprovechan para distintos procesos industriales como:

1. Obtención de sosa cáustica (Na(OH)): cloro e hidrógeno a partir de una disolución electrolítica de sal común ClNa; de manera que en el electrodo negativo (cátado) se libera hidrógeno gaseoso (H2), mientras que en el electrodo  positivo (ánodo) se libera cloro gaseoso (Cl2), quedando en la disolución inicial de ClNa, hidróxido sódico (Na(OH)), el cual va precipitando, siendo retirado del fondo de la cubeta.                         La reacción que tiene lugar es:                                                                                      2 NaCl + 2 H2O • Cl2 + H2 + 2 Na(OH)

1. Obtención electrolítica de aluminio metálico: empleando fluoruros fundidos (criolita F6 Al Na3), a partir de alúmina (Al2O3), obtenida esta última por deshidratación de la bauxita:         2 AlO(OH) • Al2O3 + H2O.                                La alúmina y la criolita se mezclan fundidas a unas temperaturas de 800º - 900ºC, en un porcentaje de 80 – 90% de criolita fundida y un 10 – 20% de alúmina fundida, constituyendo un electrólito al cual se le somete a una corriente eléctrica continua mediante unos electrodos de grafito.

El proceso se realiza en una cubas especiales refractarias, de manera que el fondo de la cuba tiende a depositar el aluminio y en el ánodo el oxígeno, obtenidos ambos como consecuencia de la electrólisis de la molécula de alúmina Al2 O3. El Oxigeno reacciona con el ánodo de grafito, produciéndose CO2, como consecuencia el ánado tiene que ser repuesto cada cierto tiempo ya que es sometido a un desgaste continuo. La reacción general que tienen lugar es la siguiente:                                    2 Al2O3 + 3 C • 4 Al + 3 CO2                                 

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