Haletos - Obtenção do iodo

Haletos

1. Obtenção do iodo

Em um tubo de ensaio foram adicionados alguns gramas de KI e MnO2 e misturados. Posteriormente adicionaram-se algumas gotas de H2SO4. O sistema foi aquecido de forma a sublimar o iodo formado. A reação  de oxirredução ocorrida na prática encontra-se descrita abaixo:

2I- → I2 + 2e

MnO2 + 4H+ + 2e → Mn+2 + 2H2O

2I- + MnO2 + 4H+ → I2 + Mn+2 + 2H2O (reação final)

A adição de ácido é necessária para a ocorrência da reação, pois com H+ livre no meio permite que o mesmo abstraia os oxigênio do MnO2 para formação de água e o manganês assim possa se reduzir, oxidando portando o I- a iodo molecular.

Outro ponto importante a ser observado é que não pode ser calculado o potencial da reação de acordo com a tabela de potenciais de redução devido o ácido usado (concentrado ~18 mol/L) estar  fora da concentração padrão de 1mol/L dessa forma para se achar o potencial da reação acima é necessário aplicar a equação de Nernst.

E= E0 –RT/NF.ln K  

Ponto importante a ser discutido é a coloração dos halogênios.  

F2 amarelo claro  

Cl2 amarelo esverdeado

Br2 castanho avermelhado

I2 violeta

As cores irão decorrer da absorção de luz quando um elétron é promovido dos orbitais preenchidos para um orbital anti-ligante. O diagrama de orbitais moleculares para os halogênios pode ser observado abaixo:

[pic 1] (desenhar)

Sabe-se que a cor observada é na verdade a complementar a absorvida. Abaixo se encontra o disco de Newton e o espectro eletromagnético:  

[pic 2]

Disco de Newton

[pic 3]

Espectro eletromagnético

Assim, o iodo por exemplo, por possuir coloração violeta o mesmo absorve energia próximo ao amarelo (observar o disco), já o flúor amarelo-claro absorve energia próximo ao violeta (observar o disco). Sabe-se que energia e comprimento de onda são grandezas inversamente proporcionais. Assim, o iodo por absorver energia próximo ao amarelo e o flúor próximo ao violeta, o primeiro terá uma energia menor para promoção de seu elétron a um estado de maior energia ( transição homo-lumo) em relação ao segundo (Observar o espectro) . Conclui-se portanto, que a medida que a eletronegatividade aumenta a energia demandada para a promoção de um elétron para um estado excitado aumenta, tal fato explicando assim a coloração do grupo 17.

Ponto importante a ser destacado é a cor do iodo quando sublimado os cristais adquirem coloração cinza-escuro, isso ocorre devido a sílica que é composto polar interagir o iodo produzido, polarizando portanto, a nuvem do composto, mexendo assim com a distribuição de energia dos elétrons, o iodo absorvendo energia de comprimento de onda menores que quando em estado sólido, assim a energia para transição homo-lumo sendo maior.

1. Solubilidade do iodo em solventes de alta e baixa polaridade

1. Solvente de alta polaridade

Em um tubo de ensaio foram adicionados 2 mL de água destilada, um pequeno cristal de iodo. Foi observada a solubilidade, em seguida foi adicionado alguns cristais de KI e novamente foi observada a solubilidade.

• Inicialmente observou-se que o iodo adicionado não se solubilizava em água formando corpo de fundo, a água possuindo coloração amarela.

Visto que o processo de solubilidade deve ser entendido como um processo termodinâmico, ao se adicionar inicialmente iodo em água para o mesmo ser solubilizado é necessário que a energia liberada no processo soluto-solvente compense a energia gasta para separação soluto-soluto e solvente-solvente (ambos os processos endotérmicos). A energia demandada para separação das moléculas de água é alta visto o ponto de ebulição de a mesma ser 100ºC, já a energia gasta para separação das moléculas de iodo é baixa prova disso é o fato do composto sublimar facilmente. Assim conclui-se que a energia liberada no processo de interação soluto-solvento não compensa os processos endotérmicos, logo o iodo sendo pouco solúvel em água.

Prova do iodo ser pouco solúvel em água é que o mesmo adquiriu uma coloração castanha após ser adicionado. A justificativa para tal evento é que o oxigênio da água irá polarizar a nuvem eletrônica da molécula de iodo, dessa forma, ao se mexer com a distribuição de energia dos elétrons da molécula o iodo, absorve energia de comprimento de onda menor que quando em estado sólido, assim a energia para transição homo-lumo sendo maior, explicando assim o fato de quando em solventes oxigenados apresentar coloração castanha e quando em seu estado sólido apresentar coloração violeta.

• Depois da adição de KI observou um aumento na solubilidade do iodo em água pela coloração castanha mais intensa apresentada.

Tal fato pode ser justificado pelo iodeto adicionado polarizar a nuvem eletrônica do iodo, formando uma interação do tipo íon-dipolo induzido formando o equilíbrio químico abaixo:

I- + I2 ↔ I3- 

Assim a interação desse íon I3- sendo mais forte com a água, a última, portanto, polarizando mais a nuvem eletrônica do iodo justificando a intensificação da coloração castanha e também solubilidade.

1. Solvente de baixa polaridade

Em um tudo de ensaio foi colocado água destilada, um cristal de iodo, agitou-se o sistema e em seguida foram adicionados algumas gotas de CCl4.