CÁC NGUYÊN tố PHÂN NHÓM VIIA (hóa vô cơ) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

CÁC NGUN TỐ PHÂN NHĨM VIIA CÁC NHẬN XÉT CHUNG • • • Tên gọi chung: Halogen, gồm F, Cl, Br, I At Cấu trúc lớp e cùng: ns np ⇒ Xu hướng nhận thêm e, thể tính oxy hóa đặc trưng, tính phi kim điển hình • Trừ F, nguyên tố khác có khả tạo hợp chất +1, +3, +5, +7 với nguyên tố âm điện (không đặc trưng) • • Từ Cl, AO d, f tự có khả tạo liên kết Tính Oxy hóa giảm dần từ F đến At (từ I thể tính khử) ĐƠN CHẤT • Lý tính X F Cl Br I At Trạng thái Khí Khí Lỏng Rắn Rắn thường vàng nhạt vàng lục đỏ nâu tím đen o r (A ) 0.64 0.99 1.14 1.33 F (EA, eV) 3.5 3.6 3.5 3.3 2.8 I1 (eV) 17.42 12.97 11.84 10.45 9.2 DAT 4.0 3.0 2.8 2.6 2.2 (Độ âm điện) • Lý tính X F Cl Br I At o tnc ( C) -219.6 -100.1 -7.2 113.5 299 o ts ( C) -187 -34.15 58.75 184.5 411 o dX-X (A ) 1.42 2.00 2.29 2.67 ∆Hpl (kJ/mol) 159 243 199 150.7 2.87 1.36 1.07 0.54 ϕ o (V) X2 + 2e=2X 117 - H% (quả đất) 2.8x10 -2 2.6x10 -2 8.5x10 -5 4x10 -6 Veát r (Ao) r (Ao) Giải thích tính chất • ts, tnc thấp tăng dần, lực tương tác phân tử X trạng thái lỏng rắn lực Van der Waals yếu, tăng dần từ F đến At • Có yếu tố ảnh hưởng: dX-X tăng dần làm độ phân cực tăng, M[X2] tăng dần, lực vdw tăng • F phá hủy nước (tính oxy hóa mạnh), chất khác tan nước (kém phân cực) • • Độ bền giảm dần (do dX-X tăng dần) Riêng F2 bền X2 sau có tham gia tạo liên kết π AO d, f Hóa tính • Nhìn chung halogen có tính oxy hóa mạnh, phi kim điển hình, hoạt tính hóa học cao • • F Là phi kim có tính oxy hóa mạnh nhất, oxy hóa khí trơ (trừ Ne, Ar, He) F2+H2: Nổ mạnh (cả bóng tối) Xe+2F2=XeF4, ∆H 298 = -252 kJ/mol S+3F2=SF6, ∆H 298 = -1207 kJ/mol 2P+5F2=2PF5, ∆H 298 = -3186 kJ/mol Trong khí F2, thủy tinh nước bốc cháy: • H2O+F2 = 2HF+O, sản phẩm tạo thành oxy nguyên tử • SiO2+2F2 = SiF4+2O (cũng oxy nguyên tử) • Do F2 bền, dễ tạo nguyên tử hoạt động hợp chất bền • Fluor ăn mòn hầu hết vật liệu Tuy nhiên với Ni Pb tạo lớp muối bền NiF2, PbF2 bảo vệ, nên dùng tồn trữ chuyên chở F2 Cl Cl phi kim có tính oxy hóa mạnh hoạt tính hóa học cao, F phân tử bền Oxy hóa trực tiếp kim loại phi kim khác (trừ O 2, N2, khí trơ) Tính khử thể F, tạo ClF P trắng, As, Sb…cháy khí Cl2 ẩm • 2P+5Cl2 = 2PCl5 (r), ∆H 298 = -463 kJ/mol Na, Mg, Fe, Cu…chaùy Cl2 đốt nóng • 2Fe+3Cl2 = 2FeCl3 (r), ∆H 298 = -400 kJ/mol Với kim loại nói chung phản ứng mãnh liệt điều kiện ẩm, với Cl2 khô nói chung bền, bảo quản bình thép Với H2O tạo nước Clo: Cl2 + H2O = HCl + HClO Dùng Cl2 làm chất khử trùng tính oxy hóa cao Oxy hóa nhiều hợp chất khác • FeCl2+Cl2 → FeCl3 • KBr+Cl2 → KCl + Br2 Phân hủy, hay cộng với hợp chất hữu cô Cl2+CH4 → 4HCl + C (t ) 3Cl2+C6H6 → C6H6Cl6 (hυ) • • • Minh họa: HF HCl không phản ứng với H2SO4 • HBr+ H2SO4 → Br2 + SO2 + H2O (S • HI+ H2SO4 → I2 + H2S + H2O (S -2 +4 ) ) HCl bị KMnO4, KClO3 … oxy hóa, HI phản ứng với FeCl3 • • FeCl3 + HI → FeCl2 + I2 + HCl Riêng HF phản ứng với SiO2 (khí dung dịch được) → khắc kiếng • HF + SiO2 → SiF4 + H2O • SiF4 + HF → H2[SiF6] • • HF: Phương pháp đẩy • • Điều chế HX CaF2+ H2SO4 → HF + H2SO4 HCl: Công nghiệp: H2 + Cl2 → HCl Trong PTN: o NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + HCl ↑ (t ) • HBr: 2P + 3Br2 + H2O → 2H3PO3 + 6HBr • HI: I2 + H2S → HI + S • • • CÁC HP CHẤT HALOGEN CÓ SỐ OXY HÓA DƯƠNG Tạo thành với nguyên tố âm điện (halogen, oxy, nitơ): +1 đến +7 • Bản chất liên kết hợp chất CHT có cực • • Các hợp chất thường bền Ở tập trung khảo sát hợp chất halogen (đặc biệt Cl) với oxy • • CÁC HP CHẤT X (+1) Cl2O, HClO, HBrO, HIO, ClO , BrO , IO 1.7A o O 110 o Cl Cl • 0 tnc = -121 C, ts = -3.8 C, ∆H tt=76 kJ/mol • Cl2O khí, không bền dễ phân hủy nổ Nó có tính acid: Cl2O + H2O → HClO Cl2 + H2O → HClO + HCl • HClO không bền: (hυ) HClO → HCl + O (CaCl2) HClO → Cl2O + H2O o (t ) • HClO → HCl + HClO3 HClO chất oxy hóa mạnh, dùng làm chất diệt trùng, tẩy trắng: 4HClO + PbS → PbSO4 + HCl • • HClO acid yếu (k=4x10 -8 ) yếu H2CO3 Nước javel: Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O • HBrO, HIO giống HClO, tính acid yếu (k=2.10 -11 -13 k= 4.10 ) HIO có tính lưỡng tính: + + OH + I ⇔ HIO ⇔ H + IO 0.96Å O H Tóm lại: 113 1,7Å Cl HClO HBrO HIO Tính oxy hóa, acid độ bền giảm (Vì độ âm điện X giảm, r X tăng, nên phân cực liên kết O-H giảm, độ dài liên kết O-X tăng) • CÁC HP CHẤT X (+3) • Đặc trưng HClO2, muối clorite • HClO2 không bền: Phân hủy dung dịch, không điều chế dạng tự • HClO2 acid trung bình (k=10 -2 ) Tính oxy hóa mạnh HClO 1.64A O o Cl o 110.5 o NaClO2→NaCl+NaClO3 (t ) NaClO2→NaCl+O2 (t O o, xt) • • CÁC HP CHẤT X (+5) HClO3, HBrO3, HIO3, muối 1.57A o 106.7 O • O Cl o O Bền HClO, tồn dạng dung dịch, nồng độ max 40%, dễ bị phân hủy theo phản ứng: HClO3 → ClO2 + H2O + O2 (oxy hóa mạnh) • • • Tính oxy hóa: Mạng HClO Tính acid: Mạnh HClO, cỡ HCl, HNO3 Muối clorat có tính oxy hóa mạnh, bị nhiệt phân giải phóng oxy: o 2ClO3 → 2Cl + 3O2 (t , MnO2 xúc tác) - o ClO3 → ClO4 + Cl (t , khoâng xúc tác) Muối Bectole: KClO3 (tinh thể, tan) dùng làm diêm, pháo (muối diêm tiêu) o KClO3 + C → KCl + CO2 (t ) Điều chế: Điện phân dung dịch KCl không màng ngăn 70 C Cl2 + KOH → KClO3 + KCl + H2O • HBrO3 thu dạng dung dịch 50%, HIO3 tách dạng tinh thể rắn Điều chế: Cl2 + X2 +H2O → HCl + HXO3 Tóm lại: HClO3 HBrO3 HIO3 Tính oxy hóa acid ↓ Độ bền ↑ • • CÁC HP CHẤT X (+7) -5 Cl2O7, HClO4, ClO4 , BrO4 , H5IO6 (HIO4.2H2O), IO6 O 1.72A O 1.42A O • o o o 115 Cl 97 Cl O o O O O Tạo thành từ nhóm ClO4 (tứ diện), Cl: sp vaø O: sp 0 Cl2O7 laø chất lỏng dầu (tnc=-93.4 C ts= 83 C) 0 HClO4 lỏng, không màu tnc=-102 C ts=110 C (có liên kết hydro phân tử) Bền HClO3, tách dạngHClO4.H2O có tnc>50 C ⇒ Hoạt tính oxy hóa thấp • HClO4 acid mạnh acid biết Điều chế: KClO4 + H2SO4 → KHSO4 + HClO4 (70 C, 70mmHg) H O O 1.64A o 1.42A 1.42A Cl o Cl O O 100 O o ’ 109 28 o O o O O • Muối perchlorate bền acid nhiều liên kết σ Cl-O bền hóa nhờ liên kết π di động ⇒ Chỉ thể tính oxy hóa acid mạnh nóng chảy • Với I: H5IO6, IO6 -5 bền hợp chất tương ứng I -5 đạt phối trí cực đại với oxy Ion IO6 có dạng bát diện (nguyên tử I trung tâm- lai hóa sp d ) • H5IO6 acid trung bình Tóm lại: HClO4 HBrO4 H5IO6 Tính oxy hóa acid ↓ Độ bền ↑ HClO HClO2 HClO3 HClO4 Tính oxy hóa ↓ Tính acid độ beàn ↑ O o 1.7A Cl o 1.57A o 1.64A Cl O 106.7 O 1.42A O Cl o 110.5 O Cl o O O o O o ’ 109 28 Đường Dạng Dạng Dạng tứ thẳng góc tháp diện O O • • Giải thích: Số e tham gia tạo liên kết σ π ngày nhiều, vai trò liên kết π ngày tăng, làm bậc liên kết Cl-O tăng (ClO :1, ClO2 :1.5, ClO3 :1.67, ClO4 :1.75) ⇒ tăng độ bền • Tính oxy hóa giảm dần độ bền tăng dần • Tính acid: Số O nối đôi với Cl phân tử tăng, hút e O-H phía Cl-O, làm tăng độ phân cực liên kết O-H, + dẫn đến dễ phân ly cho H , nên tính acid ngày tăng ... kết với phi kim) • Các halogenua nguyên tố: Độ cộng hóa trị tăng số oxy hóa tăng • VD: TiCl4 độ cộng hóa trị > TiCl2 (ion) Các halogenua ion: Có tính base không bị thủy phân Các halogenua CHT:... nên phân cực liên kết O-H giảm, độ dài liên kết O-X tăng) • CÁC HP CHẤT X (+3) • Đặc trưng HClO2, muối clorite • HClO2 không bền: Phân hủy dung dịch, không điều chế dạng tự • HClO2 acid trung bình. .. + H2S → HI + S • • • CÁC HP CHẤT HALOGEN CÓ SỐ OXY HÓA DƯƠNG Tạo thành với nguyên tố âm điện (halogen, oxy, nitơ): +1 đến +7 • Bản chất liên kết hợp chất CHT có cực • • Các hợp chất thường bền