Interalogeno

Un interalogeno è una specie chimica neutra formata da due o più atomi appartenenti al gruppo degli alogeni (fluoro, cloro, bromo, iodio). La maggior parte degli interalogeni sono composti binari di formula generica XY_n, dove X è l'alogeno più pesante e n può essere 1, 3, 5 o 7. In teoria si potrebbero avere tutte le possibili combinazioni, ma per motivi sterici si formano composti con n > 1 solo tra alogeni di dimensioni abbastanza diverse, e per n = 7 esiste solo IF₇. La tabella seguente elenca gli interalogeni noti:

Gli interalogeni sono composti molecolari diamagnetici, spesso volatili, a volte instabili. La forma delle molecole è quella prevedibile in base alla teoria VSEPR. Chimicamente sono specie molto reattive, fortemente ossidanti, e si idrolizzano rapidamente in presenza di acqua o umidità. Dal punto di vista applicativo i più importanti sono i fluoruri, alcuni dei quali sono usati come fluoruranti o come solventi.^[1][2][3]

In alcuni testi è menzionata l'esistenza degli interalogeni ternari IFCl₂ e IF₂Cl,^[1][4] la cui esistenza non è stata però mai confermata.^[5][6] Sono invece ben noti derivati dei composti interalogeni contenenti tre diversi alogeni, tra i quali la specie neutra CF₃I(Cl)F, contenente il gruppo trifluorometile,^[5] e numerosi ioni polialogeni come ad esempio [IBrCl]⁺ e [IBrCl]^–.^[1][2]

Si conoscono tutti i sei possibili composti diatomici tra fluoro, cloro, bromo e iodio, anche se non tutti sono stabili. Si possono preparare per reazione diretta dagli elementi costituenti, ma per ottenerli puri è più conveniente usare altri approcci. Ad esempio:

Br₂ + BrF₃ → 3 BrF

Le molecole degli interalogeni diatomici, simmetria C_∞v, presentano un legame covalente polare, con polarità che aumenta all'aumentare della differenza di elettronegatività tra i due alogeni legati, e le proprietà chimiche risultano intermedie tra quelle degli alogeni costituenti.^[1][2][4]

• Monofluoruro di cloro (ClF) è un gas incolore con punto di ebollizione di –100 ºC.
• Monofluoruro di bromo (BrF) è un liquido rosso chiaro che al di sopra di circa 20 ºC diventa gassoso e disproporziona formando BrF₃ e Br₂.
• Monofluoruro di iodio (IF) è molto instabile e disproporziona formando IF₅ e I₂.
• Monocloruro di bromo (BrCl) è un gas rosso bruno instabile con punto di ebollizione di 5 ºC.
• Monocloruro di iodio (ICl) è un solido rosso che fonde a 27,2 ºC formando un liquido rosso-bruno.
• Monobromuro di iodio (IBr) è un solido nero che fonde a 41 ºC.

Si preparano per sintesi diretta dagli elementi costituenti, scegliendo con cura le condizioni di reazione per evitare la formazione di interalogeni indesiderati. Come previsto dalla teoria VSEPR le molecole degli interalogeni tetratomici sono planari con una caratteristica forma a T, simmetria C_2v per le specie monomere.^[1][2][4]

• Trifluoruro di cloro (ClF₃) è un gas incolore con punto di ebollizione di –12 ºC. È uno dei composti chimici più reattivi noti.
• Trifluoruro di bromo (BrF₃) è un liquido volatile giallo paglierino che bolle a 126 ºC.
• Trifluoruro di iodio (IF₃) è un solido giallo instabile, che si decompone sopra –28 ºC.
• Tricloruro di iodio è in realtà un dimero (I₂Cl₆), simmetria approssimata D_2h,^[7] che si presenta come un solido giallo; è instabile se riscaldato oltre temperatura ambiente.

In questa categoria si conoscono solo i tre fluoruri. Come previsto dalla teoria VSEPR queste molecole hanno la forma di una piramide a base quadrata, simmetria C_4v, con l'atomo centrale un po' sotto il piano della piramide.^[1][2][4]

• Pentafluoruro di cloro (ClF₅) è un gas incolore con punto di ebollizione di –13,1 ºC.
• Pentafluoruro di bromo (BrF₅) è un liquido incolore che bolle a 41,3 ºC.
• Pentafluoruro di iodio (IF₅) è un liquido incolore che bolle a 104,5 ºC.

Si conosce solo IF₇; la molecola ha la forma di una bipiramide pentagonale, con simmetria D_5h.^[1][2][4]

• IF₇ è un gas incolore con punto di ebollizione di 4,8 ºC.

I composti interalogeni hanno proprietà ossidanti e fluoruranti. Dal punto di vista industriale sono importanti ClF₃, BrF₃, BrF₅ e IF₅. In particolare ClF₃ e BrF₃ sono usati nel riprocessamento di combustibili nucleari. ICl, IBr e BrF₃ trovano applicazione anche come solventi ionizzanti non acquosi.^[1][3][4]

• (EN) J. Aigueperse, P. Mollard, D. Devilliers e altri, Fluorine Compounds, Inorganic, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a11_307.
• (EN) F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo e M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6ª ed., Wiley-Interscience, 1999, ISBN 978-0471199571.
• (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
• (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• (EN) R. Minkwitz e M. Berkei, Crystal Structure of CF₃I(Cl)F, in Inorg. Chem., vol. 40, n. 1, 2001, pp. 36–38, DOI:10.1021/ic000439s.
• (EN) P. B. Saxena, Chemistry of Interhalogen Compounds, New Delhi, Discovery Publishing Hous, 2007, ISBN 81-8356-243-4.

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• (EN) interhalogen compound, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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