QUÍMICA · GRUPO 17
Flúor, cloro, bromo, yodo, astato y teneso: seis elementos de una misma familia. Descubre cómo se distinguen de sus compuestos con 30 fórmulas, seis casos resueltos y ejercicios para practicar.
Los halógenos son los elementos del grupo 17, llamado VIIA en una nomenclatura anterior: flúor, cloro, bromo, yodo, astato y teneso. Están en la penúltima columna de la tabla periódica, antes de los gases nobles.
Conviene distinguir tres cosas: Cl es el símbolo del elemento, Cl₂ representa una molécula de cloro y Cl⁻ es el ion cloruro. Un compuesto que contiene cloro, como NaCl, no es otro halógeno.
ELEMENTO 1
F · Z = 9 · F₂(g) a 20 °C y 1 atm
F es el símbolo del elemento; F₂ representa una molécula de la sustancia simple. El gas tiene un color amarillo muy pálido. En la fluorita, CaF₂, el flúor está combinado como fluoruro, F⁻: una muestra de ese mineral no es flúor gaseoso.
Configuración externa: 2s²2p⁵. El flúor tiene número de oxidación −1 en sus compuestos y 0 en F₂.
ELEMENTO 2
Cl · Z = 17 · Cl₂(g) a 20 °C y 1 atm
Cl₂ es un gas amarillo verdoso, mientras que el cloruro de sodio, NaCl, es una sal sólida. El ion Cl⁻ y la molécula Cl₂ tienen propiedades distintas. Los compuestos clorados se emplean en desinfección, blanqueo y fabricación de materiales como el PVC.
Configuración externa: 3s²3p⁵. Cl vale −1 en NaCl, +1 en NaClO y 0 en Cl₂.
ELEMENTO 3
Br · Z = 35 · Br₂(l) a 20 °C y 1 atm
Br₂ es un líquido pardo rojizo que desprende vapor coloreado. No se encuentra únicamente en organismos: los iones bromuro, Br⁻, están presentes en el agua de mar y en salmueras. AgBr, bromuro de plata, es un ejemplo de compuesto fotosensible utilizado en fotografía química.
Configuración externa: 4s²4p⁵. En Br₂ el número de oxidación es 0; en AgBr es −1.
ELEMENTO 4
I · Z = 53 · I₂(s) a 20 °C y 1 atm
I₂ forma cristales oscuros y brillantes. Puede pasar del sólido al vapor violeta por sublimación; eso no significa que sea incapaz de fundirse. Los yoduros, como KI, son compuestos diferentes de la sustancia simple I₂.
Configuración externa: 5s²5p⁵. El yodo puede aparecer en forma de yoduro, I⁻, o dentro de oxoaniones como IO₃⁻.
ELEMENTO 5
At · Z = 85 · Sin isótopos estables
Se encuentra en cantidades diminutas como producto de cadenas radiactivas naturales y también se obtiene para investigación. At-210 tiene una semivida aproximada de 8,1 horas. Su estudio no se parece al de una botella de bromo o un frasco de cristales de yodo.
Configuración externa: 6s²6p⁵. [210] en una tabla indica un número másico, no una masa atómica estándar. Las propiedades macroscópicas del astato se conocen de manera limitada.
ELEMENTO 6
Ts · Z = 117 · Elemento sintético
Ocupa el grupo 17 y completa la familia en la tabla periódica. Se ha producido átomo a átomo y sus isótopos son radiactivos. No hay una muestra macroscópica que permita asignarle un color observado, una densidad medida o un uso cotidiano.
Configuración externa prevista: 7s²7p⁵. La posición en el grupo no demuestra que todas sus propiedades sean una continuación simple de las del yodo.
Estas fórmulas muestran dos familias: halogenuros de hidrógeno, con enlaces covalentes, y sales binarias, descritas por proporciones entre iones. Los cuatro compuestos de hidrógeno reciben los nombres ácido fluorhídrico, clorhídrico, bromhídrico y yodhídrico cuando se habla de sus disoluciones acuosas. Las fórmulas de las sales siguientes corresponden a la composición anhidra; un hidrato incluiría además el agua de cristalización.
| Compuesto | Fórmula | Qué expresa |
|---|---|---|
| 1. Fluoruro de hidrógeno | HF | H:F = 1:1; molécula covalente |
| 2. Fluoruro de sodio | NaF | Na⁺:F⁻ = 1:1 |
| Compuesto | Fórmula | Qué expresa |
|---|---|---|
| 3. Cloruro de hidrógeno | HCl | H:Cl = 1:1; molécula covalente |
| 4. Cloruro de litio | LiCl | Li⁺:Cl⁻ = 1:1 |
| 5. Cloruro de sodio | NaCl | Na⁺:Cl⁻ = 1:1 |
| 6. Cloruro de potasio | KCl | K⁺:Cl⁻ = 1:1 |
| 7. Cloruro de rubidio | RbCl | Rb⁺:Cl⁻ = 1:1 |
| 8. Cloruro de cesio | CsCl | Cs⁺:Cl⁻ = 1:1 |
| 9. Cloruro de magnesio | MgCl₂ | Mg²⁺:Cl⁻ = 1:2 |
| 10. Cloruro de calcio | CaCl₂ | Ca²⁺:Cl⁻ = 1:2 |
| 11. Cloruro de estroncio | SrCl₂ | Sr²⁺:Cl⁻ = 1:2 |
| 12. Cloruro de bario | BaCl₂ | Ba²⁺:Cl⁻ = 1:2 |
| Compuesto | Fórmula | Qué expresa |
|---|---|---|
| 13. Bromuro de hidrógeno | HBr | H:Br = 1:1; molécula covalente |
| 14. Bromuro de litio | LiBr | Li⁺:Br⁻ = 1:1 |
| 15. Bromuro de sodio | NaBr | Na⁺:Br⁻ = 1:1 |
| 16. Bromuro de potasio | KBr | K⁺:Br⁻ = 1:1 |
| 17. Bromuro de rubidio | RbBr | Rb⁺:Br⁻ = 1:1 |
| 18. Bromuro de cesio | CsBr | Cs⁺:Br⁻ = 1:1 |
| 19. Bromuro de magnesio | MgBr₂ | Mg²⁺:Br⁻ = 1:2 |
| 20. Bromuro de calcio | CaBr₂ | Ca²⁺:Br⁻ = 1:2 |
| 21. Bromuro de estroncio | SrBr₂ | Sr²⁺:Br⁻ = 1:2 |
| 22. Bromuro de bario | BaBr₂ | Ba²⁺:Br⁻ = 1:2 |
| Compuesto | Fórmula | Qué expresa |
|---|---|---|
| 23. Yoduro de hidrógeno | HI | H:I = 1:1; molécula covalente |
| 24. Yoduro de litio | LiI | Li⁺:I⁻ = 1:1 |
| 25. Yoduro de sodio | NaI | Na⁺:I⁻ = 1:1 |
| 26. Yoduro de potasio | KI | K⁺:I⁻ = 1:1 |
| 27. Yoduro de rubidio | RbI | Rb⁺:I⁻ = 1:1 |
| 28. Yoduro de cesio | CsI | Cs⁺:I⁻ = 1:1 |
| 29. Yoduro de magnesio | MgI₂ | Mg²⁺:I⁻ = 1:2 |
| 30. Yoduro de calcio | CaI₂ | Ca²⁺:I⁻ = 1:2 |
No todos los compuestos con halógenos son sales binarias: NaClO contiene un oxoanión y el PVC es un polímero con cloro unido al carbono. Los casos siguientes muestran cómo reconocer estas diferencias.
CASO RESUELTO 1
Ca²⁺ + 2 Cl⁻ → proporción CaCl₂
Un ion calcio tiene carga +2 y cada ion cloruro tiene carga −1. Se necesitan dos cloruros para que la suma sea cero: (+2) + 2(−1) = 0. En el sólido, CaCl₂ expresa la proporción de una red iónica, no una molécula aislada.
La misma cuenta da MgBr₂ o CaI₂; con Na⁺ basta un haluro y resulta NaCl. La flecha indica aquí una relación de composición, no una síntesis experimental.
CASO RESUELTO 2
NaCl: Cl = −1 · NaClO: Cl = +1
En NaCl, el sodio vale +1 y el cloro −1. En NaClO, el oxígeno vale −2: (+1) + x + (−2) = 0, por lo que x = +1. NaClO contiene hipoclorito, ClO⁻, no el ion cloruro Cl⁻.
También cambian los números de oxidación en NaClO₂ (+3), NaClO₃ (+5) y NaClO₄ (+7). Tener cloro no convierte a todos los compuestos en cloruros.
CASO RESUELTO 3
HF(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + F⁻(aq)
HF es un ácido débil en agua: se establece un equilibrio de ionización. HCl, HBr y HI son ácidos fuertes en disolución acuosa diluida. «Débil» describe la ionización, no la peligrosidad: HF es corrosivo y muy tóxico.
El HF puro hierve cerca de 19,5 °C a 1 atm; su asociación por enlaces de hidrógeno eleva ese valor respecto de HCl, HBr y HI. Los cuatro son gases a 25 °C y 1 atm.
CASO RESUELTO 4
Cl₂(aq) + 2 Br⁻(aq) → 2 Cl⁻(aq) + Br₂(aq)
En esta reacción en agua, el cloro gana electrones y pasa de 0 a −1; el bromo los pierde y pasa de −1 a 0. Hay dos átomos de cada elemento y carga total −2 a ambos lados.
La capacidad oxidante de los halógenos habituales sigue, en condiciones estándar, F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂. No es una escala universal de toxicidad ni de velocidad de reacción.
CASO RESUELTO 5
Cl₂(aq) + H₂O(l) ⇌ H⁺(aq) + Cl⁻(aq) + HOCl(aq)
El ácido hipocloroso también establece el equilibrio HOCl(aq) ⇌ H⁺(aq) + OCl⁻(aq). HOCl y OCl⁻ contribuyen a la acción desinfectante; sus proporciones dependen del pH. H⁺(aq) es una notación abreviada del protón hidratado.
No se trata de convertir todo el cloro en una única especie. Las ecuaciones explican la química de la disolución, no indican una dosis ni un procedimiento de mezcla.
CASO RESUELTO 6
CaF₂: 1 Ca y 2 F · Na₃AlF₆: 3 Na, 1 Al y 6 F
En la fluorita, CaF₂, la proporción de calcio a flúor es 1:2. En la criolita, Na₃AlF₆, la proporción Na:Al:F es 3:1:6. Ambos minerales contienen flúor combinado; ninguno tiene la fórmula F₂.
Balance formal de cargas de la criolita: 3(+1) + (+3) + 6(−1) = 0. Se puede expresar como 3 Na⁺ y un anión complejo [AlF₆]³⁻.
La energía necesaria para romper F–F es menor que para romper Cl–Cl: valores tabulados aproximados de 160 y 243 kJ/mol, respectivamente. Eso ayuda a entender por qué «átomo muy electronegativo» no significa «enlace entre dos de esos átomos muy fuerte». Energías de enlace.
La toxicidad depende de la sustancia, la cantidad y la vía de exposición. No puede ordenarse toda la familia mediante una regla que vaya simplemente de «más tóxico» a «menos tóxico».
La masa atómica relativa, Aᵣ, corresponde al elemento y no lleva unidad. Los puntos de fusión y ebullición corresponden a la sustancia simple, aproximadamente a presión atmosférica. El estado se indica a 20 °C y 1 atm.
En pantallas pequeñas, desliza la tabla para ver todas las columnas.
| Sustancia | Aᵣ del elemento | Fusión (°C) | Ebullición (°C) | Estado a 20 °C |
|---|---|---|---|---|
| F₂ | 18,998 | −219,67 | −188,11 | Gas |
| Cl₂ | 35,45 | −101,5 | −34,04 | Gas |
| Br₂ | 79,904 | −7,2 | 58,8 | Líquido |
| I₂ | 126,904 | 113,7 | 184,4 | Sólido |
Por ejemplo, M(F) ≈ 18,998 g/mol, mientras que M(F₂) ≈ 37,996 g/mol. La masa molar de la molécula diatómica es el doble de la masa molar de los átomos. Datos: F, Cl, Br e I.
Un gas tiene una densidad mucho menor que estos líquidos y sólidos. Como cálculo ilustrativo, tratando los gases como ideales a 25 °C y 1 bar, ρ = PM/(RT), con R = 0,08314 L·bar/(mol·K), da F₂ ≈ 1,53 g/L y Cl₂ ≈ 2,86 g/L. Son estimaciones con un modelo, no densidades medidas.
Para comparar órdenes de magnitud, las densidades de Br₂ líquido e I₂ sólido a temperatura ambiente rondan 3,1 y 4,9 g/cm³. Recuerda: 1 g/L = 0,001 g/cm³. No se comparan valores de gases sin conocer también temperatura y presión.
En el astato se suelen tabular puntos de fusión cercanos a 300 °C, pero las propiedades de una muestra macroscópica no tienen la misma base experimental que las de F₂, Cl₂, Br₂ e I₂. Por eso no se usan aquí para resolver ejercicios. Para el teneso no se presentan puntos de cambio de estado como mediciones conocidas.
El NaF es uno de los compuestos utilizados en dentífricos y en ciertos programas de fluoración del agua. La concentración depende del producto y del contexto: no hay una dosis universal que pueda deducirse de la fórmula. En unidades, 1 ppm en masa significa 1 mg/kg; equivale aproximadamente a 1 mg/L solo cuando la densidad es cercana a 1 kg/L. NIH: fluoruros.
El PTFE, conocido por la marca Teflon, tiene la unidad repetitiva (–CF₂–CF₂–)ₙ. Se obtiene por polimerización del tetrafluoroetileno, CF₂=CF₂; no por unir directamente moléculas F₂ entre sí. Sus aplicaciones incluyen aislamiento eléctrico y recubrimientos antiadherentes. RSC: flúor.
El hipoclorito de sodio, NaClO, es un ingrediente activo de muchas lejías. Su concentración varía entre productos. La reacción de Cl₂ con una disolución alcalina fría y diluida permite representar su formación como Cl₂ + 2 OH⁻ → Cl⁻ + OCl⁻ + H₂O; en caliente y con otras concentraciones pueden cambiar los productos. No es una instrucción para preparar ni mezclar limpiadores.
El cloro y sus compuestos se emplean en blanqueo de papel y textiles y en tratamiento de agua. El ion Cl⁻ participa en el equilibrio de los líquidos corporales; no debe confundirse con inhalar Cl₂. El PVC contiene unidades –CH₂–CHCl–; es un ejemplo de enlace carbono–cloro dentro de una cadena polimérica. RSC: cloro · EPA: especies en agua.
Cloroformo, CHCl₃, y tetracloruro de carbono, CCl₄, son ejemplos de compuestos orgánicos clorados usados históricamente como disolventes. El DDT es otro compuesto organoclorado, conocido por su uso como insecticida y por sus efectos ambientales. Son ejemplos químicos e históricos; su mención no recomienda su empleo. EPA: antecedentes del DDT.
El bromuro de plata, AgBr, cambia al recibir luz: esa fotosensibilidad se aprovechó en películas fotográficas. La combinación formal de plata con bromo se balancea 2 Ag(s) + Br₂(l) → 2 AgBr(s). El bromuro está también en salmueras y agua marina, no exclusivamente en seres vivos. Su concentración depende de la salinidad; una cifra aislada no describe todos los mares.
El 1,2-dibromoetano, BrCH₂CH₂Br, se conoce también como dibromuro de etileno. Se utilizó como fumigante y como aditivo que ayudaba a retirar depósitos de plomo en motores que quemaban gasolina con plomo. La EPA documentó efectos cancerígenos en animales y medidas contra su uso agrícola. La referencia histórica no implica que sea un producto doméstico adecuado. RSC: bromo · EPA: dibromuro de etileno.
La tintura de yodo es una formulación, no I₂ puro. Como ejemplo concreto, una etiqueta recogida por DailyMed indica 20 mg/mL, equivalentes a 2 % masa/volumen: 2 g de yodo por 100 mL de producto. La concentración y el uso se consultan en la etiqueta de cada preparación. Etiqueta consultada.
El yodo forma parte de hormonas tiroideas como la tiroxina. Su deficiencia puede causar bocio, aunque no todo bocio se debe a esa causa. Algunas sales alimentarias se fortifican con yoduro de potasio, KI, o yodato de potasio, KIO₃. NaI también es una sal de yoduro; la fórmula por sí sola no dice qué contiene una marca ni qué cantidad necesita una persona. NIH: yodo y alimentos fortificados.
La apariencia ayuda a describir una muestra o un producto; su composición se determina mediante información adicional o análisis.
1. ¿Cuáles son los seis elementos del grupo 17?
Flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I), astato (At) y teneso (Ts). NaCl y HF son compuestos, no elementos de la familia.
2. ¿Cuál de F₂, Cl₂, Br₂ e I₂ es líquido a 20 °C y 1 atm?
Br₂. F₂ y Cl₂ son gases; I₂ es sólido. Las condiciones de temperatura y presión forman parte de la respuesta.
3. Escribe la fórmula de la sal de Mg²⁺ con I⁻.
MgI₂: (+2) + 2(−1) = 0. Hay dos yoduros por cada magnesio.
4. ¿Cuál es el número de oxidación del Cl en NaClO₃?
+5. (+1) + x + 3(−2) = 0; x = +5. No es un ion Cl⁵⁺ libre: es un número de oxidación formal.
5. Completa los coeficientes: Cl₂ + Br⁻ → Cl⁻ + Br₂.
Cl₂ + 2 Br⁻ → 2 Cl⁻ + Br₂. A ambos lados hay 2 Cl, 2 Br y carga −2.
6. ¿Por qué ácido débil no significa ácido poco peligroso?
Débil significa que no se ioniza por completo en agua. HF sirve de contraejemplo: es un ácido débil con peligrosidad elevada.
7. Convierte 1,696 g/L a g/cm³.
1 L = 1000 cm³. Por tanto, 1,696 / 1000 = 0,001696 g/cm³. La conversión no cambia la temperatura ni la presión de la medición.
8. En una disolución con 1 mg de soluto por kg, ¿cuántas ppm en masa hay?
1 ppm en masa. Solo si la densidad de la disolución es aproximadamente 1 kg/L equivale aproximadamente a 1 mg/L.
9. ¿Cuánto yodo corresponde a 100 mL de una tintura rotulada con 20 mg/mL?
20 mg/mL × 100 mL = 2000 mg = 2 g: 2 % masa/volumen. Es una interpretación de la etiqueta, no una receta ni una pauta de uso.
10. ¿Qué representa [210] junto al astato?
El número másico de un isótopo seleccionado. No es una masa atómica estándar ni una masa de 210 gramos de un átomo.
Consultadas el 7 de octubre de 2026. Explicaciones y ejercicios: Editorial Ejemplode. La semivida de At-210 procede de NUBASE2020; las condiciones de los cálculos se indican en cada caso.