Bài giảng Hóa đại cương vô cơ: Chương 9 - Nguyên tố nhóm VII

Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII Nội dung 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo ứng dụng đơn chất 9.1.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý Halogen 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.4 Vai trò ứng dụng Y-Dược Độc tính 9.2 Nhóm 7B (Mn - Tc – Re) 9.2.1 Trạng thái thiên nhiên 9.2.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý 9.2.3 Đơn chất 9.2.4 Hợp chất 9.2.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo ứng dụng đơn chất Nguyên Nguồn thiên nhiên chủ yếu tố Fluor Clor Brom lod Chế tạo nguyên tố Ứng dụng đơn chất Trong khoáng vật: Điện phân hỗn hợp KHF2 HF Để chế tạo SF6 (chất cách điện); fluorit CaF2, criolit nóng chảy 100°C UF6 (nguyên liệu hạt nhân); tác Na3AIF6, fluorapatit nhân fluor hoá; chất dẻo teflon; Ca5(P04)3F CFCI3, CF2CI2 (chất lỏng lý tưởnq cho máy lạnh, gây tổn hại tầng ozon khí quyển) Muối mỏ (NaCI); nước Điện phân muối NaCI nóng chảy Tác nhân oxy hoá (tẩy trắng, tẩy biển (-2% Cl-); khống dung dịch NaCI (có uế); sản xuất polyvinyl clorid; cacnalit khơng có màng ngăn) anion sinh hoc chủ yếu (Cl-) KCI.MgCl2.6H2O Nước biển (~10-5 % Oxy hoá muối Br- Cl2 Để chế tạo thuốc nhuộm, dược Br); hồ nước mặn phẩm, AgBr (cho kỹ thuật ảnh) Nước giếng khoan dầu Oxy hoá muối I- Cl2, Nguyên tố vi lượng cho tuyến mỏ, quặng saltpeter khử IO3- HS03giap, tẩy uế, sát trung, chế tạo (NaIO ); rong biển dược phẩm Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý Halogen Nhóm VII A Tên Bán kính Bán ngun ngun kính tố tử (A°) ion (A°) Năng Độ âm Khối lượng Nhiệt độ Nhiệt % lượng ion điện riêng dạng Nóng chảy độ sơi vỏ (°C) hố thứ (thang lỏng (g/cm3) (°C) đất (eV) Pauling) F 1,33 19,00 2s22p5 (-1) 17 Fluor 0,72 Cl 35,45 Clor 17,42 4,0 (F-) (-188°C) 1,81 1,66 1,00 13,01 3,2 (Cl-) 3s23p5 (-1, +1, +3, +5, +7) 35 Br 79,90 4s 4p5 (-1, +1, +5, +7) 1,51 1,14 8.102 -101 -34 3.10'2 -7,2 59,5 1,6.104 3,19 11,84 (Br-) -188 (-70°C) 1,96 Brom -219 2,9 (0°C) Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý Halogen Nhóm VII A Tên Bán kính Bán nguyên nguyên kính tố tử (A°) ion (A°) Năng Độ âm Khối lượng lượng ion điện riêng dạng hoá thứ (thang lỏng (eV) Pauling) (g/cm3) Nhiệt độ Nhiệt % Nóng độ sơi vỏ (°C) chảy đất (°C) 35 Br 1,96 79,90 Brom 1,14 3,19 11,84 2,9 59,5 1,6.104 114 185 3.10'5 (0°C) (Br-) 4s24p5 (-1, +1, +5, +7) -7,2 53 I 2,20 126,90 lod 1,33 3,96 10,44 2,7 (120°C) (I-) 5s25ps (-1, +1, +5, +7) 85 At (210) 6s26p5 (-1) Astatin khơn g có (1,40) số liệu 2,2 Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.3.1 Tính chất vật lý Màu sắc: Ở điều kiện thường: F2 khí màu vàng nhạt Cl2 F2 Cl2 khí màu vàng - xanh Br2 chất lỏng màu nâu vàng I2 chất rắn màu tía – đen Br2 I2 Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.3.1 Tính chất vật lý Độ phân cực độ tan: : Halogen chất không phân cực nên tan nước Đơn chất halogen (X2) tan nhiều dung dịch halogenid (X-) có tạo phức Ví dụ: I2 tan nhiều dung dịch kali iodid (KI) phản ứng: I2 (aq) + KI (aq) -» K[I3] (aq) Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.3.2 Các halogent PK điển hình, có tính oxi hóa mạnh Để đạt tới cấu hình khí hiếm, nguyên tử halogen phải nhận thêm electron để làm đầy lớp vỏ ngồi Có cách làm đầy: + Nhận electron từ kim loại để tạo thành ion -1 + Dùng chung cặp electron với nguyên tử phi kim khác, tạo thành liên kết cộng hố trị Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.3.3 Hydro halogenid/acid hydrohalogenic/HX Các hydro halogenid khí khơng màu, hồ tan nước cho acid hydrohalogenic Các khí HX có mùi sốc, kích ứng đường hơ hấp Điểm nóng chảy điểm sơi bất thường HF liên kết hydro mạnh Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.3.3 Hydro halogenid/acid hydrohalogenic/HX Đại lượng HF HCI HBr HI Độ dài liên kết H-X (A°) Năng lượng liên kết H-X (kJ/mol) 0.92 565 1,28 427 1,41 363 1,70 295 Momen lưỡng cực |i (D) 1,91 1,08 0,81 0,38 Nhiệt độ nóng chảy (°C) -83 -114 -88 -50,8 +19,5 -84,9 -66,7 -35,3 92,6 93,5 95 Vô hạn - 500 ~ 600 -425 Nhiệt độ sôi (°C) Độ điên ly a (%) nước củadungdịch HX 0,1 N Độ tan 0°C: L(khí)/L(nước) Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.3.4 Halogen halogenid (hợp chất halogen) Các halogen phản ứng với toả nhiệt tạo thành nhiều hợp chất có cơng thức tổng quát XYn (n = 1, 3, 5, 7), X nguyên tử halogen trung tâm có độ âm điện nhỏ có mức oxy hoá +1, +3, +5, +7 (tất nhiên, X khơng íluor), cịn Y halogen có độ âm điện lớn thề trạng thái oxy hố -1 Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.3 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 9.1.3.4 Halogen halogenid (hợp chất halogen) 9.1.3.5 Các hợp chất chứa oxy halogen - Phản ứng halogen với nước X2(k) + H20(l)  HX(aq) + HXO (aq) (1) Khi đun nóng (> 50oC) XO- phân huỷ nhanh thành X03-, cân (1) chuyển thành: 3X2 + 3H20 (l)  5HX + HXO3 (X = Cl, Br, I) Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.4 Vai trò ứng dụng Y - Dược Độc tính 9.1.4.1 Fluor F ngun tố có quan mơ người, tập trung chủ yếu xương F ức chế hoạt động vi khuẩn làm hại men não F có nguồn nước tự nhiên; số rau (cà chua, cải xoăn, súp lơ); cá biển, nước mắm đặc biệt nhiều chè đen F gắn vào gốc hữu thuốc để tăng tác dụng sinh học Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.4 Vai trò ứng dụng Y - Dược Độc tính 9.1.4.2 Clor Cơ thể người có khoảng 90g Clor  Trong dày, Cl- kết hợp với H+ tạo HCl làm cho enzym Pepsin trở nên hoạt động để bước đầu tiêu hoá Protid  9.1.4.3 Brom Br chưa rõ vai trò sinh học Với lượng xác định, ion Br- có tác dụng làm giảm hoạt động thần kinh trung ương, cản trở hấp thu Iod nên làm giảm hoạt động tuyến giáp giúp thể tiết kiệm lượng chuyển hố Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.1 Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At) 9.1.4 Vai trò ứng dụng Y - Dược Độc tính 9.1.4.4 Iod I vi chất có vai trị sinh học quan trọng Tổng số I thể người khoảng 20 - 25mg, tập trung chủ yếu tuyến giáp (đến 30%) cơ, da, xương Thiếu I làm tuyến giáp không sản xuất thyroxin, tuyến phản ứng lại cách phồng to tạo nên bướu cổ Cùng với bướu cố trí tuệ chậm phát triển, đần độn chứng bệnh khác Thực vật động vật biển (như rong biển, cá) thức ăn giàu iod 9.1.4.5 Astatin At nguvên tố phóng xạ nhân tạo, khơng có ứng dụng Dược học Chương 9: NGUYÊN TỐ NHĨM VII 9.2 Nhóm 7B: Mn - Tc - Re 9.2.1 Trạng thái thiên nhiên Mangan nguyên tố phổ biến Mn thiên nhiên Techneti nguyên tố tổng hợp nhân tạo Nó nguyên tố phóng xạ, chu Techneti kỳ bán huỷ 2,2x105 Rheni nguyên tố hiếm, phân bố phân tán, không tồn quặng riêng biệt Rheni Chương 9: NGUYÊN 9.2 Nhóm 7B: Mn - Tc - Re TỐ NHÓM VII 9.2.2 Những đặc tính ngun tử vật lý Nhóm VII B Tên nguyên tố 25 Mangan Bán kính nguyê n tử(A°) Mn 54,94 Bán kính ion (A°) Năng Độ âm Khối lượng ion điện lượng hoá thứ (thang riêng (eV) Pauling) (g/cm3) Nhiệt độ Nhiệt % nóng sơi Chảy (°C) vỏ (°C) đất 1,29 0,80 (+2) 7,43 1,6 7,21 1247 1962 0,085 1,30 0,56 (+7) 7,23 1,9 11,49 2140 3927 1,9 20,99 3175 5760 10-7 3d54s2 (+2 +3, +4, +6, +7) 43 Techneti Tc (97,91) 4d55s2 (+2, +3, +4 +7) 75 Rheni 0,81 (+3) Re 186,21 5d56s2 (+3, +4, +5, +6, +7) 1,31 0,69 (+5) 7,79 Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.2 Nhóm 7B: Mn - Tc - Re 9.2.3 Đơn chất Mn, Tc, Re kim loại, dạng khối màu trắng, dạng bột màu xám Tính kim loại giảm nhanh từ Mn —» Re Chương 9: NGUN TỐ NHĨM VII 9.2 Nhóm 7B: Mn - Tc - Re 9.2.4 Hợp chất Với electron hố trị (n-l)d5ns2, ngun tố VIIB có số oxy hố từ +2 đến +7 Tuy nhiên, có số trạng thái oxy hố bền, Ví dụ: Đối với Mn +2, +4 +7 Tính acid - base oxyd hay hydroxyd biến đổi phụ thuộc vào số oxy hố: tính base giảm dần, tính acid tăng dần theo số oxy hố tăng dần nguyên tố Chương 9: NGUYÊN TỐ 9.2 Nhóm 7B (Mn - Tc – Re) NHĨM VII 9.2.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược  Mangan Mn ngun tố vi lượng thiết yếu, có vai trị sinh học quan trọng Cơ thể người trưởng thành chứa 10 - 20mg mangan, có tế bào, tập trung cao xương, gan, thận Mn hoạt hoá nhiều enzym tham gia tổng hợp protein, hemoglobin, prothrombin, insulin; tham gia điều hoà chức sinh dục Thiếu mangan: giảm sinh trưởng sinh sản; loạn dưỡng sụn xương; điều hoà (run kiểu Parkinson) Chương 9: NGUYÊN TỐ NHĨM VII 9.2 Nhóm 7B (Mn - Tc – Re) 9.2.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược  Mangan Các muối mangan clorid, mangan sulfat, mangan gluconat thường đưa vào chế phẩm dược để bổ sung khống chất viên bổ tổng hợp dự phịng Kali permanganat, KMn04 = 158,04, tinh thể màu tím, ánh kim loại, dễ tan nước Dùng làm thuốc sát trùng, để rửa vết thương, vết loét; rửa dày ngộ độc cyanid, morphin; sát trùng nước Dạng thuốc sử dụng dung dịch 0,1 - 0,5 - - - 5% Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII 9.2 Nhóm 7B (Mn - Tc – Re) 9.2.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược  Techneti  Tc dùng nhiều chẩn đoán bệnh kỹ thuật phóng xạ  Rheni Techneti  Khơng có ứng dụng Y - Dược học Rheni