8.7: Halogènes

Les éléments du groupe 17, connus sous le nom d'halogènes, sont des non-métaux. À température ambiante, le fluor et le chlore sont des gaz, le brome est un liquide et l'iode un solide. L'astate est un élément radioactif très instable, de sorte qu'actuellement, la plupart de ses propriétés sont inconnues en raison de sa courte demi-vie. Le tennesse est un élément synthétique qui devrait également faire partie de ce groupe.  

Les halogènes ne se trouvent pas sous la forme d'atomes simples mais existent en tant que molécules diatomiques. Le rayon atomique augmente du fluor à l'iode. La configuration électronique de la couche de valence des halogènes est ns²np⁵, et ils ont tendance à accepter un électron pour atteindre la configuration d'un gaz noble.  Les différentes propriétés des halogènes sont indiquées dans le tableau 1.

Tableau 1 : propriétés des halogènes.

Les affinités électroniques des halogènes ont des valeurs négatives élevées ; ainsi, les halogènes sont de puissants agents oxydants. Le fluor est l'agent oxydant le plus puissant du groupe avec l'affinité électronique la plus négative. Les halogènes réagissent avec les métaux pour gagner l'électron et produire l'halogénure de métal correspondant. Par exemple, le chlore réagit avec le fer pour donner du chlorure de fer et avec le sodium pour donner du chlorure de sodium. Les halogènes réagissent avec l'hydrogène pour former des halogénures d'hydrogène qui se dissolvent dans l'eau pour produire des acides halogénohydriques. L'acide fluorhydrique est l'haloacide le plus faible. Le fluor réagit vigoureusement avec l'eau. La réaction est hautement exothermique et produit de l'oxygène. La réaction du chlore est moins vigoureuse avec l'eau. L'acide hypochloreux produit dans cette réaction est un puissant agent oxydant.

Les halogènes réagissent les uns avec les autres pour former des composés inter-halogénés, dont beaucoup sont des composés binaires. La formule moléculaire générale pour les composés inter-halogénés est AB_n, où A est l'halogène avec un numéro atomique plus élevé et c'est un nombre impair. Quelques exemples de composés inter-halogénés sont ICl, IBr, BrF, BrCl, ClF. Les halogènes réagissent avec le carbone pour former des composés importants sur le plan commercial.  Par exemple, l'éthylène réagit avec le fluor pour donner du perfluoroéthylène.

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 6.5 : Variations périodiques dans les propriétés des éléments.

Les halogènes sont un groupe de cinq éléments non métalliques fluor, chlore, brome, iode et astatine-appartenant au groupe 17. Les halogènes élémentaires existent sous forme de molécules diatomiques. À température ambiante, le fluor et le chlore sont des gaz, le brome est un liquide et l'iode est un solide.

On en sait moins sur les propriétés du cinquième élément, l'astate, qui est un solide rare et hautement radioactif. Les propriétés physiques des halogènes, telles que la couleur élémentaire, varient en descendant le groupe. Les rayons atomiques augmentent avec l'augmentation du nombre atomique, et le point de fusion et le point d'ébullition montrent une tendance à la hausse du fluor à l'iode.

En revanche, les propriétés périodiques telles que l'électronégativité, la réactivité et l'affinité électronique diminuent dans le groupe. Les configurations électroniques des halogènes indiquent qu'ils ont sept électrons de valence et qu'il leur manque un électron pour atteindre leurs configurations de gaz noble les plus proches. Par conséquent, les halogènes présentent des électronégativités élevées avec une forte tendance à gagner un électron supplémentaire pour compléter leur octet, ce qui en fait des agents oxydants hautement réactifs et puissants par rapport aux autres groupes.

Le fluor est l'agent oxydant le plus puissant parmi les halogènes et l'iode le moins. Les halogènes présentent également des affinités électron fortement négatives, qui est le changement d'énergie lorsqu'un électron est gagné par un atome neutre. Elle est exprimée en kilojoules par mole, et la valeur négative indique la nature exothermique de la réaction.

Les halogènes réagissent avec la plupart des métaux pour produire des halogénures métalliques. Par exemple, le chlore et le sodium réagissent pour produire du chlorure de sodium, qui est un composé ionique. Les halogènes réagissent avec l'hydrogène pour former des composés covalents polaires appelés halogénures d'hydrogène, qui se dissolvent souvent dans l'eau pour former des acides hydrohaliques.

Les halogènes réagissent également avec l'eau. La réaction du fluor avec l'eau est très exothermique, produisant du fluorure d'hydrogène un acide fort et de l'oxygène. Cependant, le chlore réagit plus lentement, produisant de l'acide chlorhydrique et de l'acide hypochloreux un puissant oxydant.

De plus, les halogènes peuvent réagir les uns avec les autres, produisant des composés covalents binaires appelés composés interhalogènes. Par exemple, le brome réagit avec le fluor en formant du trifluorure de brome.