cấu tạo tính chất lý hóa của các halogen so sánh cấu tạo tính chất hợp chất hidua hidroxit của các halogen cho biết cấu tạo tính chất các halogenua của halogen

CẤU TẠO, TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA CÁC HALOGEN.SO SÁNH CẤU TẠO, TÍNH CHẤT HỢP CHẤT HIDUA,HIDROXIT CỦA CÁC HALOGEN.. CHO BIẾT CẤU TẠO,TÍNH CHẤT CÁC HALOGENUA CỦA HALOGENHà Nội, ngày 1 tháng 5

 

NỘIDUNGTHẢOLUẬN:

CẤU TẠO, TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA CÁC HALOGEN.

SO SÁNH CẤU TẠO, TÍNH CHẤT HỢP CHẤT HIDUA, HIDROXIT CỦA CÁC HALOGEN CHO BIẾT CẤU TẠO, TÍNH CHẤT CÁC HALOGENUA CỦA HALOGEN

Giảngviên:NguyễnHoàngPhúc

Mônhọc:Hóavôcơ

Nhóm:8–Lớp:Dược2

Ngành:Dượchọc–Khóa:QH.2023.Y

Hà Nội, ngày 1 tháng 5 năm 2024

NHÓM THUYẾT TRÌNH SỐ 8

1 23100369 PhạmThịThuTrang(Nhómtrưởng)

2 23100327 NguyễnTuấnPhong

3 23100365 NguyễnĐàoThiênTrang

4 23100368 NguyễnThuTrang

5 23100373 TăngThịHảiTrúc

6 23100302 PhạmHuyMinh

7 23100350 NguyễnPhươngThảo

8 23100330 TrầnPhúc

9 23100329 NguyễnHữuNguyênPhúc

10 23100375 NguyễnQuangTrường

I Cấu tạo,tính chất lý hóa học của các halogen

1 Halogen là gì?

- HalogenlànhữngnguyêntốthuộcnhómVIIAtrongbảngtuầnhoànhóahọc,thông thườnggọilànhómhalogenhaycácnguyêntốhalogen

- Nhómnàygồmcácnguyêntốhóahọcnhư:Flo(F),Clo(Cl),Brôm(Br),Iốt(I),Astatin (Atlà nguyên tố phóng xạ,hiếmgặptựnhiêntronglớpvỏTráiĐất),Tennessine(Tslà

nguyêntố mới được phát hiện).

2 Cấu tạo phân tử của nhóm halogen

- Lớpelectronngoàicùngcủanguyêntửcácnguyêntốhalogenđều có 7 electron cócấu

hìnhns np 2 5

- Docó7electronởlớpngoàicùng,chỉcònthiếu1electronlàđạtđượccấuhìnhbền như

khí hiếm,nênởtrạngtháitựdo,hainguyêntửhalogengópchungmộtđôielectronđể

tạoraphântửcó liên kết cộng hoá trị không cực.

3 Những tính chất vật lý của halogen

- Trạngtháivàmàusắc: Trạngtháicủacácnguyêntốnhómhalogensẽtừkhí,lỏngđến

rắnvàmàusắcđậmdầnnhưsau:Floởthểkhícómàu lục nhạt,Cloởthểkhícómàu

vàng lục, Bromthểlỏngcómàuđỏ nâu,I-ốtởthểrắncómàuđen tím, dễ thăng hoa.

- Nhiệtđộnóngchảy,nhiệtđộsôi: Tăng dần từFlo(F)đếnIốt(I).

- Đặcđiểmtantrongnước:tantươngđốiítvàchủyếutannhiềutrongmộtsốdungmôi hữucơ(trừFl không tan trong nước)

- Trongtựnhiênchỉtồntạiởdạnghợpchất:Clo(Cl)chủyếutồntạiởdạngmuối clorua, Flo(F)thườngởtrongkhoáng vật florit và criolit,Brom(Br)chủyếuởtrongmuối bromuacủakali,natrivàmagie,iốt(I)cótrongmômộtsốloạirong biển và tuyến giáp

conngười

4 Tính chất hóa học của nhóm Halogen

- Tínhchấthóahọcđiểnhìnhcủahalogenlà oxi hoá mạnh( giảm dần từ F đến I 2 2 ).Tuy cóáilựcelectronbéhơnclonhưngflocónănglượngliênkếtbéhơnnênvẫnhoạtđộng hơnclo

- Trongcáchalogen,flocóhoạttínhhoáhọclớnnhất,nócóthểtácdụnghầuhếtnguyên tố(trừ N 2 )ởnhiệtđộthườnghaynhiệtđộcao.Flocũngphảnứngvớinhiềuhợpchất

khácvàpháhuỷchúngtạo ra florua

giốngnhưclo,nhưngcácphảnứngxảyrakém mãnh liệt hơn Iotchỉtácdụngtrựctiếp vớimột sốnguyêntốíthơn.

- Vớicùngmộtnguyêntố,phảnứngcủacáchalogenxảyratheomứcđộmãnhliệtgiảm

dần từ flo đến iot.

4.1 Tác dụng với phi kim:

a Phản ứng với hiđro

- Halogenphảnứngvớihidrotạothànhhidro halogenua

H +X →2HX2 2

Vớiđiềukiện:

 F2:Phảnứngđượcngaycảtrong bóng tối.Phản ứng nổ mạnh,dây chuyền

 Cl :Chỉphảnứngkhiđược2 chiếu sáng.Phản ứng có thể nổ

 Br :Phảnứngxảyrakhiđược2 đun nóng ở nhiệt độ cao.

 I2:Làphảnứngcótínhthuận nghịch và phải được đun nóng

b Phản ứng với các phi kim khác

- Flo:Hoáhợptrựctiếpvớihầuhếtphikim(trừN2),He,NevàArtạorahợpchấtcộnghoá

trịứngvớibậc oxi hoá cao của nguyên tố phi kim đó

S+3F →SF62

 SF :6sulfur hexafluoride

2P+5F →2PF2 5

 PF :5 diphosphorus pentoxide

- Clo,brom,iot:

PCl +Cl →PCl3 2 5(rắn)

 PCl :5 phosphor pentachloride

2P+3Cl →2PCl2 3



 PCl :3 phosphor trichloride

4.2 Tác dụng với kim loại

a Flo

- Cáckimloại kiềm, kiểm thổ phảnứngxảyra mãnh liệt.

- Cáckimloại:Al , Zn, Cr, Ni, Sn, Pb, Ag phảnứngmạnhkhi đun nóng

- Cáckimloại Cu, Au, họ Ptphảnứngvớiflokhi đun nóng mạnh.Sảnphẩmtạothànhlà cácflorua kim loại ứngvớibậc oxi hoá cao củakimloạiđó.

2Fe+3F →2FeF2 3

FeF :3 sắt (III) floride

Tươngtựtacó:

CuF :2 đồng (II) fluoride

NiF :2 nicken (II) fluoride

-Chú ý rằng một số kim loại có phản ứng bề mặt khi tác dụng với flo.

 Ví dụ : 

Cu,NikhiphảnứngflođãtạoramộtlớpCuF vàNiF rắnchắcchochephủbềmặtkim2 2 loạinênkhôngbịfloănmòn

b Clo, brom, iot

- Hầuhếtcáckimloạiđềuhoáhợpvớihalogentạorahalogen ion hoặc halogenua cộng hoá

trị Cáchalogenphảnứngvớihầuhếtcáckimloạitrừ Au và Pt (riêngF phảnứngđược2 vớitấtcảcáckimloại)→muối halogenua Cácphảnứngthườngxảyraở nhiệt độ cao

2M+nX →2MX 2 n

- RiêngphảnứngcủaFe với I chỉ tạo sản phẩm là FeI 2 2

Fe+I 2→FeI2

 FeI :2 sắt(II) iodide

- Vớiclophảnứngxảyramạnhhơnsovớibrom,trongkhiđóvớiiotcầnphảiđunnóngở

nhiệtđộcao.Sảnphẩmtạothànhứngvớibậcoxihoácaocủakimloạiđó.Kim loại (Fe,

Cr) phản ứng với clo, brom thể hiện hóa trị III.

2Fe+3Br →2FeBr2 3



 FeBr :3 sắt (III) bromide

4.3 Phản ứng hoán vị

- Mộthalogenhoạtđộngcóthểtácdụngvớimuốihalogengiải phóng ra halogen kém hoạt

động hơn

Cl +2NaI→2NaCl+I 2 2

Chú ý : Nếuhalogendưcóthểcóphảnứnggiữacáchalogentrongdungdịchnước

5Cl +I +6H O→10HCl+2HIO2 2 2 3

*HIO3: Acid iodic

- Clođẩybromtừbromua,iottừiodua.KhichobromtácdụngvớidungdịchKI tạoionphứcKI3đồngthờicócảkếttủamàutímđencủaiot.

- Flocókhảnăngrờichỗcáchalogenkhácrakhởicáchợpchấtionhoặchợpchất cộnghoátrị.KhiFlotácdụngvớiKClrắn,lạnhtạoraCl vàKF,vớiKBrtạora2

BF vàvớiKItạoraIF 3 5

(Chúý

 :NếuchoFlotácdụngvớidungdịchmuốicủahalogenkhác,thìF2sẽtácdụng  vớinướctrongdungdịchmuốiđó

2F2+2H2O—->4HF+O2

VìFlocótínhoxhrấtmạnhnênnókhôngđẩyđượcHalogenkhácrakhỏimuốicủanó)

*BF :3 bor trifluoride

*IF :5 iot pentaflorua

4.4 Phản ứng với các hợp chất

-VớiNH 3

ClophảnứngmãnhliệtvớiNH3đặckhicóánh sáng đỏ xúc tác

2NH (đặc)+4Cl →N +6HCl3 2 2

6NH +6HCl→6NH Cl3 4

Bromphảnứngtươngtự:

8NH +3Br →N +6NH Br3 2 2 4

3F +4NH →NF +3NH F2 3 3 4 3I +5NH →NI NH +3NH I2 3 3 3 4

*NH I:4 amoni iotua

-VớiH S2

Khichohiđrosunfuahỗnhợpvớiclohoặchơibrômhoặcchođiquadungdịchchứa bromhayiot,sẽcó S kết tủa.

H2S +Cl2—-> 2HCl + S

4.5 Phản ứng với dung dịch bazơ

-VớidungdịchNaOHloãng,lạnh

X +NaOH→NaX+NaOX+H O(X=Cl,Br,I)2 2

-Vớidungdịchkiềmđặcnóng

3Cl +6NaOH(đặc)→5NaCl+NaClO +3H O

*NaClO :3natri clorat

I2ngaycảởnhiệt độ thường cũng chỉ tạo muối iođat và iotua

3I +6 aOH(đặc)→5NaI+NaIO +3H O2 N 3 2

*NaI:Natri iodide

*NaIO :3 Natri iodat

-PhảnứngcũngxảyratươngtựvớicácdungdịchhiđroxitkimloạinhómIAkhácvà cáckimloạinhómIIA(Ca,Sr,Ba).

2Cl +2Ba(OH) →BaCl +Ba(OCl) +2H O2 2 2 2 2

*Ba(OCl) :2Bari chloride

*Ca(ClO :3)2 Canxi clorat

6Cl +6Ca(OH) →5CaCl +Ca(ClO ) +6H O2 2 2 3 2 2

4.6 Phản ứng với các hợp chất của kim loại

-NướcclovànướcbrômoxihoádungdịchmuốiFe 2+ → Fe 3+

2Fe +Cl →Fe3 +2Cl2+

-2Fe +Br →Fe +2Br2+

Nướcclo,brômcũngoxihoádungdịchK [Fe(CN) ]thànhK [Fe(CN) ]4 6 63 6

2K [Fe(CN) ]+Cl →2K [Fe(CN) ]+2KCl4 6 2 3 6

-Clo,bromvàiotđềuoxihoáhợpchấtSn 2+ →Sn 4+

Sn2++I →Sn +2I

-*K [Fe(CN) ]:4 6 kali ferrocyanide

K3[Fe(CN),6]:kali ferricyanide

4.7 Tính khử

Khảnăngkhửthểhiệnởflo; clothểhiệnkhuynhhướngtự oxi hóa-tự khử;từ brom đến iot tính khử tăng.,

5Cl +Br +6H O→2HBrO +10HCl2 2 2 3

*HBrO :3acid bromic

4.8 Tác dụng với dung dịch muối halogenua

X2+2NaX’→2NaX+X’ 2

(Trong đó X’ là halogen có tính oxi hóa yếu hơn tính oxi hóa của halogen X F 2 không có phản ứng này)

II.So sánh cấu tạo,tính chất hợp chất hidrua, hidroxit các halogen

1 Hidro Halogenua HX (X= F, Cl, Br và I)

HF: axitflohidric

HCl: axitclohiđric

HBr: axitbromhidric

HI:axitiothidric

1.1 Cấu tạo phân tử

-Theo thuyết VB,phântửhidrohalogenuađượchìnhthànhdosựxenphủgiữaobital 1s của hidro vàobital np của halogen.

-Theo thuyết MO,phântửhidrohaligenuahìnhthànhdosự tổ hợp tuyến tính các

obital nguyên tử 1s và np Nhữngphântửhidrohalogenuacócấuhình4chung: (σnp) (npx) (npy) (σ*np) 2 2 2 2

1.2.Tính chất vật lý

Ởđiềukiệnthường,tấtcảcáchiđrohalogenđềulà khí không màu.Mộtsốđặcđiểmcủa hiđrohalogenđượcghiởbảngsau:

NănglượngliênkếtH-X,kJ/mol 565 431 364 297

ĐộdàiliênkếtH-X,antron 0,92 1,27 1,41 1,60

Momenlưỡngcực,D 1,91 1,07 0,79 0,38

Nhiệtđộnóngchảy, C⁰ -8,3 -114,2 -88 -50,8

Nhiệtđộsôi, C⁰ +19,5 -84,9 -66,7 -35,8

Hằngsốaxit,Ka 7,8.10-4 1,5.10 1,2.107

⁹ 4,9.1010

1.2.1 Sự biển đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi

định hướng giảm do độ phân cực của phân tử giảm;tươngtáckhuếch tán tăng do kích thước phân tử tăngvàsự giảm độ phân cực của liên kết trongdãy.VậytừHCl đếnHI,nănglượngtươngtáckhuếchtánchiếmưuthếsovớitươngtácđịnhhướngnên

nhiệtđộsôivànhiệtđộnóngchảytheo chiều tăng của khối lượng phân tử.

RiêngHFcónhiệtđộsôivànhiệtđộnóngchảy cao một cách bất thườngdohiệntượng

trùng hợp phân tử nhờ liên kết hiđrô :

nHF —> (HF) (n=2 đến 6) n

NănglượngliênkếthiđrocủaHFlàlớnnhấtdocácphântửHFcókhảnăngtrùnghợp

ngay cả ở trạng thái khí. Ởnhiệtđộtrên 90ºC, khíhiđrofloruamớihoàntoàngồm nhữngđơnphântửHF

LiênkếthiđrôvữngbềngiữacácphântửHFlàmchoHFlỏngcóhằngsốđiệnmôilớn ( =40ở0ϵ ºC)vàlàdungmôiionhoátốt(sauH O)đốivớinhiềuchấtvôcơvàhữucơ.2

Bảnthân HF lỏng tinh khiết tự ion hoá:

HF+HF→H F +F2 + –

vàF +HF→HF- –

1.2.2 Độ tan

Lànhữnghợpchấtcócực,cáchiđrôhalogenua tan nhiều trong nước.HFtanvôhạnở trongnước,cáchiđrôhalogenuakháccóđộtanlớnvàxấpxỉvớinhau(1lítH2Oở0°C hoàtan500lítkhíHCl)

Docóđộtanlớntrongnước,các hiđrô halogenua bốc khói trong không khí ẩm.Các hiđrohalogenuatạonênvớinướcnhữnghỗnhợpđồngsôicóthànhphầnvànhiệtđộsôi khôngđổitheothờigian

Thànhphần%(vềkhối

lượng)

35,4 20,2 47 57 Nhiệtđộsôi( C)⁰ 120 110 126 127

1.3.Tính chất hóa học

1.3.1 Tính axit

-Dung dịch nước  của  các  hiđro  halogenua  là  những  axit  và  được  goin  là  axit

halogenhidric:

HX + H O ←→H 2 3 O + + X –

-TrongdãyHF-HCl-HBr-HI, độ dài liên kết tăng, năng lượng liên kết giảm làm tăng khả năng phân li proton, tính axit tăng nhanh

-CácaxitHCl, HBr, HI đềulànhững axit mạnh,riêngHFlàmộtaxit yếu vì chủyếudo nănglượngliênkếtH-Frấtlớn,nênphânlikém:

HF + H O ←→ H 2 3 O + + F – vớiK=7.10-⁴

vàkhitácdụngvớidungdịchkiềmthuđượcmuốiaxitdoionF dễkếthợpvớiHFnhờ -tạothànhliênkếthidrobền

F-+HF=HF–

-AxtiHFcũng tác dụng với thuỷ tinh :

SiO + 4HF = 2H O + SiF 2 2 4

(Silicđioxit)(silictetraflorua)

SiF 4 + HF dư = H 2 SiF 6

(Axithexaflosilic)

nênngườitakhôngdùngchaithuỷtinhmàdùngchaibằngnhựahaycaosuđểđựngaxit này.

-HFlàaxitđộc,khirơivàodagâyviêmloétkhólành

1.3.2.Tính khử

-Theochiều giảm độ bền nhiệt của phân tử, tính khử của các hiđrohalogenua tăng

lên.HF hoàn toàn không thể hiện tính khử;HClchủyếuthểhiệntínhkhửkhitácdụng vớinhữngchấtoxihoámạnh;cònHBrvànhấtlàHIcótính khử mạnh H2SO đặcbị4 HBrkhửđếnkhíS OvàbịHIkhửđếnH S.2 2

2HBr+H SO →Br2 +SO +2H O2 4 2 2 2

8HI+H SO →4I +H S+4H O2 4 2 2 2

-CácdungdịchHBr và HI khiđểlâutrởnêncó màu vàng nâuvìbịoxikhôngkhíoxi hoá dầndầngiảiphónghalogentựdo,còncácdungdịchHF và HCl không hề biến đổi Tươngtáccủa HCl và O2 chỉ xảy ra trong pha khí khi đun nóng và có xúc tác CuCl2:

O2+4HCl←→2H O+2Cl2 2∆H =-117Kj⁰

2.Axit hipohalogenơ

2.1.Cấu tạo phân tử

Dãyaxithipohalogenơ HXOgồm:HFO-HClO-HBrO-HIO HFO:axithipofloro

HClO:axithipocloro

HBrO:axithipobromo

HIO:axithipoiodo

-phântửaxithipohalogenơlàphântửcógóc:

VớigócHOXlà109°

VD

2.2 Độ bền nhiệt

Axithipoclorơcóthểtáchraởtrạngtháitựdo,ởnhiệtđộthấpnólàchấtrắnmàutrắng nóngchảyở-117°C,ởnhiệtđộthườngnóphânhủythànhHFvàO2

2HFO = 2HF + O2

Từ Clo đến Iot, năng lượng liên kết O-X giảm, nên độ bền nhiệt giảm. Cácaxit

hipohalogenơchỉtồntạitrongdungdịchloãngvà dễ phân huỷthànhhiđrohalogenuavà oxi

2.3 XO trong môi trường kiềm –

TrongmôitrườngkiềmionhipohalogenitXO ,phânhủychủyếutheophảnứng:–

3XO ←→2X – – + XO 3

Tốcđộcủaphảnứngphânhủynàyphụthuộcvàobảnchấtcủahalogen.IonCIO phân– hủyrấtchậmởnhiệtđộthườngnhưngphânhủynhanhchóngởnhiệtđộtrên75°C.Bởi vậykhiclotácdụngvớidungdịchkiềmởnhiệtđộthườngtheophảnứng:

Cl2 + 2KOH = KCl + KClO + H2O

(Kalihypoclorit)

Vàkhiđunnóngtheophảnứng:

3Cl +2 6KOH = 5KCl + KClO + 3H O 3 2

(Kaliclorat)

-IonBrO phânhủychậmở0°Cnhưngphânhủynhanhởnhiệtđộthường.–

-IonIO phânhủyởtấtcảcácnhiệtđộnêniotchỉtácdụngddkiềmtheophảnứng:

3I 2 + 6KOH = 5KI + KIO + 3H O 3 2

(Kaliiodat)

=> như vậy tùy những điều kiện cụ thể halogen tác dụng với dung dịch kiềm sẽ cho dung dịch chứa ion hipohalogenit (XO ) hay chứa ion halogenat (XO –

3 ).

2.4.Tính axit

Cácaxithipohalogenơnàylànhữngaxitrấtyếu:

HXO + H O = H 2 3 O + + XO –

Từclo đến iot, độ âm điện giảm, mức độ phân cực trong liên kết O-X tăng lên.Do

hiệuứngcảmứng,độ phân cực trong liên kết O-H giảm, tính axit giảm

-Chẳng hạn HClO bị axit cacbonic đẩy ra khỏi các dung dịch muối:

NaClO+CO +H O→NaHCO +HClO2 2 3

-Riêng HIO còn phân ly theo kiểu bazơ

HIO ←→ I + OH + –vớiKb=3.10 -10

2.5.Tính oxi hóa

Axithipohalogenơlàcácchất oxi hóa mạnh.TrongdãyHClO HBrO HIOtính oxi hóa giảm,thểhiệnquacácgiátrịthếđiệncựcdướiđâycủacácaxit

HXO+H +2e→X +2H+

2 2O X=Cl X=Br X=I

Trongmôi trường axit, HClOcóthểoxihóaFe thànhFe ,ClthànhCl ,IthànhI :2+ 3+

HClO+2Fe +H →2Fe +Cl +H O2+ + 3+

-2

HClO+2Cl +H →Cl +H O- +

HClO+2I +H →I +Cl +H O- +

III.Cấu tạo,tính chất các halogenua của halogen.

1.Khái niệm halogenua

-Halogenualàthuậtngữđểchỉnhữnghợpchấtmàthànhphầnphântửgồmnguyêntử

halogenvànguyêntửcủanguyên tố khác.

2.Phân loại halogenua

-Bảnchấtliênkếttrongphântửhalogenuaphụthuộcvào độ âm điện của nguyên tố kết hợp màbiếnđổitừthuầntúyionđếngầnnhưhoàn toàn cộng hóa trị.Tuynhiên,người tathườngchiathành2loại:halogenua ion halogenua cộng hóa trịvà

2.1 Halogenua ion

 Làhalogenuacómạng lưới tinh thể Đasốcáchalogenuakimloạiởtrạngthái

oxihóa +1, +2, +3 đềucóđặctínhionnhưhalogenuacáckimloạikiềm (trừ Li), kiềm thổ (trừ Be)

-Vớicùngmộtkimloại, mức độ cộng hóa trị củaliênkếttănglêntheotỉsốcủađiện

tíchvàbánkínhcủakimloại(tăng từ F đến I).

-Vớicáckimloại đa hóa trị, halogenua thấp có mức ion lớn hơn halogenua cao

(halogenuaứngvớimứcoxihóabậcthấpcủakimloạicóbảnchấtion,ởbậcoxihóacao chiếmưuthếlàliênkếtcộnghóatrị)

- Các halogenua ion có một số đặc tính:

+Trạngtháirắnlàtinhthểion

+Nhiệtđộnóngchảy,nhiệtđộsôicao

+ Dẫn điện khi nóng chảy và khi tan trong nước.

+ Đa số dễ tan trong nước trừ  một  số  clorua,bromua  và  iođua  của

Ag(I),Cu(I),Hg(I),Pb(I)hầunhưkhôngtanvd:AgCl,AgBr,AgI,HgCl ,PbCl ,CuI…2 2

- Khả năng hòa tan của muối phụ thuộc vào 2 yếu tố:

+Năng lượngmạnglướitinhthể

+ Nhiệt hidrat hóa của ion