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

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

Hà Nội, ngày 1 tháng 5 năm 2024

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,thôngthường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

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môihữu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muốibromuacủakali,natrivàmagie,iốt(I)cótrongmômộtsốloạirong biển và tuyến giáp

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 I2 2).Tuycóáilựcelectronbéhơnclonhưngflocónănglượngliênkếtbéhơnnênvẫnhoạtđộnghơnclo.

- Trongcáchalogen,flocóhoạttínhhoáhọclớnnhất,nócóthểtácdụnghầuhếtnguyêntố(trừ N2)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tiếpvớimột sốnguyêntốíthơn.

 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 →2PF25 PF :5 diphosphorus pentoxide

- Clo,brom,iot:

PCl +Cl →PCl325(rắn) PCl :5 phosphor pentachloride

2P+3Cl →2PCl23

 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làcácflorua kim loại ứngvớibậc oxi hoá cao củakimloạiđó.

2Fe+3F →2FeF23FeF :3 sắt (III) floride

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kim22loại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được2vớitấtcảcáckimloại)→muối halogenua Cácphảnứngthườngxảyraở nhiệt độ cao.

2M+nX →2MX 2n- RiêngphảnứngcủaFe với I chỉ tạo sản phẩm là FeI22.

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 →2FeBr23

 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

- Flocókhảnăngrờichỗcáchalogenkhácrakhởicáchợpchấtionhoặchợpchấtcộnghoátrị.KhiFlotácdụngvớiKClrắn,lạnhtạoraCl vàKF,vớiKBrtạora2BF vàvớiKItạoraIF 35

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

8NH +3Br →N +6NH Br32243F +4NH →NF +3NH F23343I +5NH →NI NH +3NH I23334*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chứabromhayiot,sẽcó S kết tủa.

H2S +Cl2—-> 2HCl + S4.5 Phản ứng với dung dịch bazơ

X +NaOH→NaX+NaOX+H O(X=Cl,Br,I)22-Vớidungdịchkiềmđặcnóng

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

Bromphảnứngcũngxảyranhưtrên.*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 32

*NaI:Natri iodide

*NaIO :3 Natri iodat

2Cl +2Ba(OH) →BaCl +Ba(OCl) +2H O22222*Ba(OCl) :2Bari chloride

*Ca(ClO :3)2 Canxi clorat

6Cl +6Ca(OH) →5CaCl +Ca(ClO ) +6H O2223 22

4.6 Phản ứng với các hợp chất của kim loại

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

5Cl +Br +6H O→2HBrO +10HCl2223*HBrO :3acid bromic

4.8 Tác dụng với dung dịch muối halogenua

HBr: axitbromhidricHI:axitiothidric1.1 Cấu tạo phân tử

-Theo thuyết VB,phântửhidrohalogenuađượchìnhthànhdosựxenphủgiữaobital1s 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)2222

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 dokích thước phân tử tăngvàsự giảm độ phân cực của liên kết trongdãy.VậytừHClđến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

ngay cả ở trạng thái khí. Ởnhiệtđộtrên 90ºC, khíhiđrofloruamớihoàntoàngồmnhững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ởtrongnước,cáchiđrôhalogenuakháccóđộtanlớnvàxấpxỉvớinhau(1lítH2Oở0°Choàtan500lítkhíHCl).

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

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

1.3.Tính chất hóa học1.3.1 Tính axit

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

-F-+HF=HF–

-AxtiHFcũng tác dụng với thuỷ tinh : SiO + 4HF = 2H O + SiF 224

(Silicđioxit)(silictetraflorua)SiF4 + HF dư = H2SiF6

(Axithexaflosilic)

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dụngvớinhữngchấtoxihoámạnh;cònHBrvànhấtlàHIcótính khử mạnh H2SO đặcbị4HBrkhửđếnkhíS OvàbịHIkhửđếnH S.22

2HBr+H SO →Br2 +SO +2H O242228HI+H SO →4I +H S+4H O24222

-CácdungdịchHBr và HI khiđểlâutrởnêncó màu vàng nâuvìbịoxikhôngkhíoxihoá 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 tácCuCl2:

O2+4HCl←→2H O+2Cl22∆H =-117Kj⁰

2.Axit hipohalogenơ2.1.Cấu tạo phân tử

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

VD

2.2 Độ bền nhiệt

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vàoxi.

2.3 XO trong môi trường kiềm–

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

3XO ←→2X– – + XO3

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.Bởivậy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 O32 (Kaliclorat)

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

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 +HClO223

-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 oxihóa giảm,thểhiệnquacácgiátrịthếđiệncựcdướiđâycủacácaxit

-Bảnchấtliênkếttrongphântửhalogenuaphụthuộcvào độ âm điện của nguyên tố kếthợp màbiếnđổitừthuầntúyionđếngầnnhưhoàn toàn cộng hóa trị.Tuynhiên,ngườita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

- Các halogenua ion có một số đặc tính:

+ 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…22

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

+Năng lượngmạnglướitinhthể

+ Nhiệt hidrat hóa của ion

-Vớicácmuốicóbảnchấtionhoàntoàn, độ tan của các muối halogenua của cùngmột kim loại tăngtừflođếniot.Vìkhibánkínhiontănglênthìnănglượngmạnglưới

- Tan trong dung môi không cực.

-Bịthủy phântrongnướctạonênaxit halogenhidric

BiCl +3H O→Bi(OH) +3HCl323*BiCl :3bismuth(III) chloride

Bi(OH) :3hydroxit bismut

- Dễ bị trùng hợpnhư(BeCl ) (beryli chloride),(AlBr ) (nhôm bromua)…

- Các halogenua cộng hóa trị không bị thủy phân có thể điều chế bằng các phươngpháp sau đây :

+Cho kim loại tác dụng với axit,oxit hay hidroxit tác dụng với axit halogenhidric +Kếttủacáchalogenuaíttanbằng phản ứng trao đổi ion

AgNO +NaCl→AgCl+NaNO33*AgNO :3 bạc nitrat

AgCl:bạc clorua

NaNO :3 natri nitrat

- Đun nóng oxit hay sunfua với cacbon và clo với S2Cl2 và Cl , với CCl hoặc với24photgen để điều chế clorua

2BeO+CCl →2BeCl +CO422*BeO:oxit beryllium

CCl :4 cacbon tetraclorua

BeCl :2 beryli chloride

-Choclorua tác dụng với HF hay đun nóng oxit với hỗn hợp CaF và H22SO4 để điềuchế florua

TiCl +4HF→TiF +4HCl44*TiCl :4 titan tetrachloride

HF: axit hydrofluoric

TiF :4 titanium tetrafluoride