Interhalogène - Interhalogen

Un composé interhalogène est une molécule qui contient deux ou plusieurs atomes d' halogène différents ( fluor , chlore , brome , iode ou astatine ) et aucun atome d'éléments d'un autre groupe.

La plupart des composés interhalogénés connus sont binaires (composés de seulement deux éléments distincts). Leurs formules sont généralement XY n , où n = 1, 3, 5 ou 7, et X est le moins électronégatif des deux halogènes. La valeur de n dans les interhalogènes est toujours impaire, en raison de la valence impaire des halogènes. Ils sont tous sujets à l' hydrolyse et s'ionisent pour donner naissance à des ions polyhalogènes. Ceux formés avec l'astate ont une demi-vie très courte en raison de la radioactivité intense de l'astate.

Aucun composé interhalogène contenant trois halogènes différents ou plus n'est définitivement connu, bien que quelques livres prétendent que l' IFCl
2et SI
2Cl ont été obtenus, et des études théoriques semblent indiquer que certains composés de la série BrClF
m sont à peine stables.

Types d'interhalogènes

Interhalogènes diatomiques

Monochlorure d'iode

Les interhalogènes de forme XY ont des propriétés physiques intermédiaires entre celles des deux halogènes parents. La liaison covalente entre les deux atomes a un certain caractère ionique , l' halogène le moins électronégatif , X, étant oxydé et ayant une charge positive partielle. Toutes les combinaisons de fluor, de chlore, de brome et d'iode qui ont la formule générale mentionnée ci-dessus sont connues, mais toutes ne sont pas stables. Certaines combinaisons d'astate avec d'autres halogènes ne sont même pas connues, et celles qui sont connues sont très instables.

Br 2 (l) + F 2 (g) → 2 BrF (g)

Le monofluorure de brome se dissocie comme ceci :

3 BrF → Br 2 + BrF 3
Chlorure d'astatine
Bromure d'astate
Iodure d'astatine
  • Le monofluorure d'iode (IF) est instable et se décompose à 0 ° C, se disproportionnant en iode élémentaire et pentafluorure d'iode .
  • Le monochlorure de brome (BrCl) est un gaz jaune-brun avec un point d'ébullition de 5 °C.
  • Le monochlorure d'iode (ICl) existe sous forme de cristaux transparents rouges qui fondent à 27,2 °C pour former un liquide brunâtre étouffant (semblable en apparence et en poids au brome ). Il réagit avec HCl pour former l'acide fort HICl 2 . La structure cristalline du monochlorure d'iode se compose de chaînes en zigzag plissé, avec de fortes interactions entre les chaînes.
  • Le monochlorure d'astatine (AtCl) est produit soit par combinaison directe d' astatine en phase gazeuseavec du chlore, soit par addition séquentielle d'astatine et d'ions dichromate à une solution de chlorure acide.
  • Le monobromure d'iode (IBr) est fabriqué par la combinaison directe des éléments pour former un solide cristallin rouge foncé. Il fond à 42 ° C et bout à 116 ° C pour former une vapeur partiellement dissociée.
  • Le monobromure d'astatine (AtBr) est obtenu par combinaison directe d'astate avec de la vapeur de brome ou une solution aqueuse de monobromure d'iode.
  • Le monoiodure d'astatine (AtI) est fabriqué par combinaison directe d'astate et d'iode.

Aucun fluorure d'astatine n'a encore été découvert. Leur absence a été attribuée de manière spéculative à l'extrême réactivité de ces composés, y compris la réaction d'un fluorure initialement formé avec les parois du récipient en verre pour former un produit non volatil. Ainsi, bien que la synthèse d'un fluorure d'astatine soit considérée comme possible, elle peut nécessiter un solvant fluorure halogène liquide, comme cela a déjà été utilisé pour la caractérisation des fluorures de radon.

De plus, il existe des molécules analogues impliquant des pseudohalogènes , comme les halogénures de cyanogène .

Interhalogènes tétratomiques

Trifluorure de chlore
  • Le trifluorure de chlore (ClF 3 ) est un gaz incolore qui se condense en un liquide vert et gèle en un solide blanc. Il est fabriqué en faisant réagir du chlore avec un excès de fluor à 250 °C dans untube en nickel . Il réagit plus violemment que le fluor, souvent de manière explosive. La molécule est plane et en forme de T . Il est utilisé dans la fabrication de l'hexafluorure d'uranium .
  • Le trifluorure de brome (BrF 3 ) est un liquide jaune-vert qui conduit l'électricité — il s'auto-ionise pour former [BrF 2 ] + et [BrF 4 ] − . Il réagit avec de nombreux métaux et oxydes métalliques pour former des entités ionisées similaires ; avec d'autres, il forme le fluorure métallique plus le brome libre et l' oxygène . Il est utilisé en chimie organique comme agent fluorant. Il a la même forme moléculaire que le trifluorure de chlore.
  • Le trifluorure d'iode (IF 3 ) est un solide jaune qui se décompose au-dessus de -28 ° C. Il peut être synthétisé à partir des éléments, mais il faut veiller à éviter la formation de IF 5 . F 2 attaque I 2 pour donner IF 3 à -45 °C dans CCl 3 F . Alternativement, à basse température, la réaction de fluoration
I 2 + 3  XeF 2 → 2 SI 3 + 3  Xe
peut être utilisé. On ne sait pas grand-chose sur le trifluorure d'iode car il est si instable.
  • Le trichlorure d'iode (ICl 3 ) forme des cristaux jaune citron qui fondent sous pression en un liquide brun. Il peut être fabriqué à partir des éléments à basse température, ou à partir de pentoxyde d'iode et de chlorure d'hydrogène. Il réagit avec de nombreux chlorures métalliques pour former des tétrachloroiodures ( ICl−
    4    ), et s'hydrolyse dans l'eau. La molécule est un dimère plan (ICl 3 ) 2 , chaque atome d'iode étant entouré de quatre atomes de chlore.
  • Le tribromure d'iode (IBr 3 ) est un liquide brun foncé.

Interhalogènes hexatomiques

Pentafluorure de brome

Tous les interhalogènes hexaatomiques et octatomiques stables impliquent un halogène plus lourd combiné à cinq ou sept atomes de fluor. Contrairement aux autres halogènes, les atomes de fluor ont une électronégativité élevée et une petite taille qui est capable de les stabiliser.

Interhalogènes octatomiques

Heptafluorure d'iode

Résumé des interhalogènes connus

F
F 2
Cl
ClF , ClF 3 , ClF 5
Classe 2
Br
BrF , BrF 3 , BrF 5
BrCl
Br 2
je
SI , SI 3 , SI 5 , SI 7
ICl , (ICl 3 ) 2
IBr , IBr 3
je 2
À
rien
AtCl
AtBr
AtI
A 2 (?)
F Cl Br je À

Propriétés

En règle générale, les liaisons interhalogénés sont plus réactifs que halogène diatomiques obligations à cause des liaisons interhalogénés sont plus faibles que les liaisons d'halogène diatomiques, à l' exception de F 2 . Si les interhalogènes sont exposés à l'eau, ils se transforment en ions halogénure et oxyhalogénure . Avec BrF 5 , cette réaction peut être explosive . Si les interhalogènes sont exposés au dioxyde de silicium ou à des oxydes métalliques , alors le silicium ou le métal se lient respectivement à l'un des types d'halogène, laissant des halogènes diatomiques libres et de l'oxygène diatomique. La plupart des interhalogènes sont des fluorures d'halogène, et tous sauf trois (IBr, AtBr et AtI) des autres sont des chlorures d'halogène. Le chlore et le brome peuvent chacun se lier à cinq atomes de fluor, et l'iode peut se lier à sept. Les interhalogènes AX et AX 3 peuvent se former entre deux halogènes dont les électronégativités sont relativement proches l'une de l'autre. Lorsque les interhalogènes sont exposés à des métaux, ils réagissent pour former des halogénures métalliques des halogènes constitutifs. Le pouvoir d'oxydation d'un interhalogène augmente avec le nombre d'halogènes attachés à l'atome central de l'interhalogène, ainsi qu'avec la taille décroissante de l'atome central du composé. Les interhalogènes contenant du fluor sont plus susceptibles d'être volatils que les interhalogènes contenant des halogènes plus lourds.

Les interhalogènes avec un ou trois halogènes liés à un atome central sont formés de deux éléments dont les électronégativités ne sont pas très éloignées. Les interhalogènes à cinq ou sept halogènes liés à un atome central sont formés de deux éléments dont les tailles sont très différentes. Le nombre d'halogènes plus petits qui peuvent se lier à un grand halogène central est guidé par le rapport du rayon atomique du plus grand halogène sur le rayon atomique du plus petit halogène. Un certain nombre d'interhalogènes, tels que IF 7 , réagissent avec tous les métaux à l'exception de ceux du groupe du platine . IF 7 , contrairement aux interhalogènes de la série XY 5 , ne réagit pas avec les fluorures des métaux alcalins .

Le ClF 3 est le plus réactif des interhalogènes XY 3 . ICl 3 est le moins réactif. BrF 3 a la stabilité thermique la plus élevée des interhalogènes avec quatre atomes. ICl 3 a le plus bas. Le trifluorure de chlore a un point d'ébullition de -12 °C. Le trifluorure de brome a un point d'ébullition de 127 °C et est un liquide à température ambiante . Le trichlorure d'iode fond à 101 °C.

La plupart des interhalogènes sont des gaz covalents . Certains interhalogènes, en particulier ceux contenant du brome, sont des liquides et la plupart des interhalogènes contenant de l'iode sont des solides. La plupart des interhalogènes composés d'halogènes plus légers sont assez incolores, mais les interhalogènes contenant des halogènes plus lourds sont de couleur plus foncée en raison de leur poids moléculaire plus élevé . A cet égard, les interhalogènes sont similaires aux halogènes. Plus la différence entre les électronégativités des deux halogènes dans un interhalogène est grande, plus le point d'ébullition de l'interhalogène est élevé. Tous les interhalogènes sont diamagnétiques . La longueur de liaison des interhalogènes de la série XY augmente avec la taille des halogènes constitutifs. Par exemple, ClF a une longueur de liaison de 1,628  Å , et IBr a une longueur de liaison de 2,47 Å.

Production

Il est possible de produire des interhalogènes plus gros, tels que ClF 3 , en exposant des interhalogènes plus petits, tels que ClF, à des halogènes diatomiques purs, tels que F 2 . Cette méthode de production est particulièrement utile pour générer des fluorures d' halogène . À des températures de 250 à 300 °C, ce type de méthode de production peut également convertir des interhalogènes plus gros en plus petits. Il est également possible de produire des interhalogènes en combinant deux halogènes purs dans diverses conditions. Cette méthode peut générer n'importe quel interhalogène sauf pour IF 7 .

Des interhalogènes plus petits, tels que le ClF, peuvent se former par réaction directe avec des halogènes purs. Par exemple, F 2 réagit avec Cl 2 à 250 °C pour former deux molécules de ClF. Br 2 réagit avec le fluor diatomique de la même manière, mais à 60 °C. I 2 réagit avec le fluor diatomique à seulement 35 °C. ClF et BrF peuvent tous deux être produits par la réaction d'un interhalogène plus grand, tel que ClF 3 ou BrF 3 et d'une molécule diatomique de l'élément inférieur dans le tableau périodique . Parmi les interhalogènes hexaatomiques, IF 5 a un point d'ébullition plus élevé (97 °C) que BrF 5 (40,5°C), bien que les deux composés soient liquides à température ambiante . L'interhalogène IF 7 peut être formé en faisant réagir de l'iodure de palladium avec du fluor.

Applications

Certains interhalogènes, tels que BrF 3 , IF 5 et ICl, sont de bons agents d' halogénation . BrF 5 est trop réactif pour générer du fluor. Au-delà de cela, le monochlorure d'iode a plusieurs applications, notamment en aidant à mesurer la saturation des graisses et des huiles, et en tant que catalyseur de certaines réactions . Un certain nombre d'interhalogènes, dont IF 7 , sont utilisés pour former des polyhalogénures .

Autres composés apparentés

Des composés similaires existent avec divers pseudohalogènes , tels que les azotures d' halogène ( FN 3 , ClN 3 , BrN 3 et IN 3 ) et les halogénures de cyanogène ( FCN , ClCN , BrCN et ICN ).

Voir également

Remarques

Les références

Bibliographie

Liens externes