¿Por qué el flúor es más reactivo que el cloro?

Question

¿Por qué el flúor es más reactivo que el cloro a pesar de que éste tiene una mayor afinidad electrónica?

Answer 1

Depende de la reacción a la que se refiera.

• En el contexto del S _N 1 reacciones, la reactividad es $\ce{R-F}$ (menos) $\ce{< R-Cl < R-Br < R-I}$ (la mayoría). [1] Esto refleja la capacidad del grupo saliente, ya que los átomos más grandes pueden acomodar mejor el electrón extra.
• En el contexto de la homolisis radical de $\ce{X-X}$ el orden de reactividad es $\ce{F2 < Cl2 < Br2 < I2}$ ya que los enlaces sigma se debilitan a medida que se desciende en el periodo. [2]
• En los disolventes apróticos polares (DMSO) la nucleofilia sigue $\ce{F- > Cl- > Br- > I-}$ . Este orden se invierte en los disolventes próticos polares debido a la solvatación: J. Chem. Educ., 1970, 47 (6), p 473
• Metal de transición $\ce{MX_n}$ Las entalpías de enlace se han medido empíricamente y se han calculado: J. Chem. Phys, 1957, 26 (6), 1644–1647. . Sería inapropiado generalizar, ya que cualquier discusión aquí necesita también tener en cuenta los estados de oxidación del metal, la teoría HSAB, las configuraciones electrónicas y la teoría del campo de ligandos

Referencias:

1. Clayden, Greeves y Warren Química orgánica , p. 348.
2. Clayden, Greeves y Warren Química orgánica , p. 971.

Answer 2

Hay tres cosas que hay que tener en cuenta cada vez que se desconoce la reactividad relativa: el radio atómico, el blindaje y el número de electrones. La reactividad es la capacidad de los halógenos para ganar un electrón, por lo que el número de electrones que ya están en el átomo juega un papel vital. El cloro tiene más electrones, por lo que repele un electrón reactivo con mayor fuerza que el flúor, lo que hace que sea menos probable que reaccione. 

El flúor también tiene menos capas de electrones que el cloro, por lo que hay menos electrones entre el núcleo positivo y el electrón que reacciona para bloquear esencialmente, o debilitar, la atracción electromagnética. Esto es el apantallamiento. 

Por último, el flúor es una molécula mucho más pequeña que el cloro, y la menor distancia, o radio, entre el núcleo y el electrón vuelve a hacer más probable que atraiga el electrón y reaccione para ganar una configuración de gas noble.

Answer 3

La reactividad es la capacidad de un elemento de ganar un electrón. Por tanto, cuanto mejor sea su capacidad de "robar" electrones, más reactivo será. Lo que hace que el flúor sea tan reactivo es su electronegatividad. La electronegatividad es la tendencia de un átomo a atraer un par de electrones compartidos. Si el flúor se enfrentara al cloro, siempre ganaría el tira y afloja debido a su mayor electronegatividad. Hay una tendencia periódica para la electronegatividad que puedes buscar. Básicamente, comienza en la parte inferior izquierda con el francio que tiene la menor electronegatividad y va en diagonal de izquierda a derecha hasta llegar al flúor que tiene la mayor electronegatividad. La electronegatividad es probablemente lo que más influye en la reactividad. Por lo tanto, como el flúor tiene una electronegatividad más alta que el cloro, el flúor es más reactivo.

Answer 4

La molécula de flúor tiene un radio atómico pequeño con 5 electrones en el orbital 2p. Esto significa que tiene una alta densidad de carga en su átomo. Cuando la molécula de flúor se rompe en iones F- se mantiene muy inestable y sólo quiere unirse a otro elemento. Debido a esta densidad de carga, el flúor tiene una alta polarizabilidad que lo hace más reactivo.