Tính chất hoá học điển hình của các halogen là tính oxi hoá. Hoạt tính đó giảm đần từ flo đến astatin phù hợp với chiều giảm dan độ âm điện và điện thế cực chuẩn của
chúng.
Trong số các nguyên tố nhóm VIIA, flo có hoạt tinh hoá học lớn nhất. Nó kết hợp với tất cả các nguyên tố trừ Oz, He, Ne và Kr ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ cao. Phản ứng
thường xảy ra rất mạnh. Flo cũng tấn công vào nhiều hợp chất khác và phá huỷ chúng tạo thành florua. Các chất hữu cơ thường bốc cháy và sáng rực trong flo.
Với cùng một nguyên tố, phản ứng của các halogen xảy ra theo một mức độ manh liệt
giảm dan từ flo đến iôt. Để thấy rõ điều đó ta xét vài phản ứng điển hình.
1. tác dụng với hydro :
- Flo cho phan ứng nổ mạnh, ngay ở nhiệt độ rất thấp, khi ma flo còn ở thể rắn và hidro ở
thể lỏng.
F› + H; = 2HF AH = - 64Kcal/mol
- Clo phản ứng nổ với hidro khi đặt ra ngoài ánh sáng chói của mặt trời hoặc đua nóng.
Cl; + Hạ = 2HCI AH = - 22Kcal/mol
- Brôm tác đụng ở nhiệt độ cao hơn và không gây nổ.
Br; + H; = 2HBr AH = - 8,65Kcal/mol
- lôt hoạt động còn kém hơn nữa phải đun nóng mạnh mới có phan ứng thuận nghịch và thu nhiệt.
l; + H; = 2HCI AH = 2,91 Kcal/mol
Từ các phan ứng trên ta thấy rằng các halogen có ái lực với hidro và như vậy các halogen, nhất là flo và clo cho phản ứng dé dàng với các hợp chất chứa hidro.
2. Tác dụng với nước,
- _ Ở nhiệt độ thường, các halogen, các halogen chủ yếu theo hai phản ứng :
X2 + HOH =2 H* +2X +1⁄4O; (*)
X2 + HOH = H” + X + HOX (**)
Để thấy rõ cường độ tác dung của các halogen với nước theo phan ứng (*), ta xét thế
oxi hoá khử của các phản ứng.
Bán phản ứng F; + 2e =2F (1)
Bán phan ứng Cl, + 2c = 2Cl (2)
E;°
Bán phan ứng Brạ + 2e = 2Br (3)
E°= 0,53 volt
B® = 1.23volt
Bán phản ứng l; + 2c = 21 (3) Bán phan ứng
O24 4 HỶ (10"molM + 4e = 2H20 (5)
Trang 39
Như vậy với Mo, phản ứng xảy ra tất mãnh liệt, với clo và brôm phần ứng xảy ra yếu hơn nhiều, với iôt phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại. Phan ứng (**) không xảy ra
với flo, vì flo đã tác dụng mãuh liệt với nước theo phản ứng (*). Với các halogen khác
ta có các hằng số cân bằng ở 25°C và lam Din lượt sau đây :
X;+HOH =H"+X + HOX (**)
[HX] |HOX]
Ku, =
IX:|
Ke _ 48. 10°
Vậy từ Clo đến lôt, sự thuỷ phân yếu đần
Tóm lại :
- Với Flo : nước bị cháy trong khí quyến No
F¿ + HạO = 2HE + 1⁄2 O;
Suy ra Flo cũng phản ứng mạnh với các oxit và trong phản ứng cháy này, chính oxi là sản
phẩm của phan ứng. khác hẲn với các phản ứng cháy thông thường.
- Với Clo : ở nhiệt độ cao khoảng 700°C tác dụng với nước theo phản ứng (*), còn ở nhiệt
độ thường thì theo phản ứng (**).
Cl, + HO = HC} + HCIO
Hỗn hợp này gọi là nước Clo, nước Clo có tính oxi hoá mạnh hơn clo ở thể khí vì HCIO là một axit không bền , phân huỷ đần, nhất là dưới tác dung của ánh sáng.
HCIO > HCI + O 3. Tác dụng với kim loại :
Với những kim loại có tính dương điện mạnh như Na, K, Mg ... halogen có thể cho ngay
phản ứng ở nhiệt độ thường. Với Clo tác dụng với những kim loại có nhiều trạng thái oxi
hoá tạo thành các halogenua kim loại đng với số oxi hoá cao nhất.
Vidu: 3Ch +2 Fe = 2 FeCl,
Cu +Cl, = CuCl,
Có nghĩa là Cl có khả năng chuyển clorua s&t (11) thành clorua sắt (IIL)
FeCl; + Clạ dư = FeCh,
Nhưng với iôt do khả năng oxi hoá yếu hơn nên chỉ đưa kim loại lên trang thái oxi hoá thấp mà thôi.
Ví dụ : Fe + lạ = Fel;
IV. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ THÀNH PHAN CÁC ĐỒNG VỊ
Vì các halogen có tính oxi hoá, nên chúng không On tai ở wang tháng tự do mà chỉ Om
thấy ở dạng hợp chất chất, thường là những halogen kim loại mạnh (Na, K, Ca, Mg...)
Trang 40
Flo va Clo là những nguyên tố tương đối phổ biến, wi lượng của mỗi nguyên tố trong vỏ
quả đất vào khoảng 0,02% tổng số nguyên tử. Brôm và iôt kém phổ biến hơn.
- Flo có :
* Trong 3 khoáng vật chính là Florit CaF.) Cryolit NayAl¿ và Moapatit 3Ca(PO,);zCa(F.CH;.
* Ngoài ra flo còn có trong men răng, trong xương. Lần đầu tiên Mo được Moissan điều chế vao năm 1886, bằng cách điện phân florua nóng chảy.
-Clo có :
* Chủ yếu dưới dạng muối ăn NaCl có trong nước hiển hoặc trong mỏ muối.
* Ngoài ra NaCl còn có trong máu dưới dạng NaCl và trong dịch vị dưới dạng HCI, - Brom và iôt :
* Thường đi theo các hợp chất tương ứng của Clo trong nước biển, nhưng với lượng ft hin nhiều.
* lôi cồn có trong một số rong biển, trong tuyến giáp.
Trong các hợp chất tự nhiên thì :
- Flo chỉ có một đồng vị °F. Hiện nay người ta điều chế được các đồng vị kém bền của Flo
có khối lượng từ 16 - 21,
- Clo lồn tại dưới dạng hai đồng vị bền là “CI (75,53%) và "CH (24,47%), do đó khối
lương nguyên tử trung bình của clo là 35,5.
- Brom có 2 đồng vị ben là Br (50,56%) và “Br(49,44%).
- lôt có 1 đồng vị bền là 71.
V. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG ĐỰNG.
1. Đfều chế :
Phương pháp chung để điều chế các halogen là dựa trên phản ứng oxy hoá các halogenua bang các chất oxi hoá mạnh hoặc bằng dòng điện.
X -e>X tồisau đó 2X >X;
Trong phòng thí nghiệm :
Clo được điều chế bing cách đồng axit clohidric đặc tác dụng với một trong các chất oxi
hoá mạnh như KmnO,, MnO;, CaOC]; đun nóng.
2 KMnO, + I6HCI = 2KCI + 2 MnCl, + 5C]; + 8H20 MnO) + 4HC|I = MnCl; + HO + Cl,
CAOC|; + 2HCI = CaCl; + H;O + Cl,
Trong công nghiệp :
Người ta điều chế Clo bằng cách điện phân dung dịch NaCl với bình điện phân có màng ngăn 2 cực, anot làm bằng than chi, catot làm bang sắt. Hoặc điện phân NaCl nóng chảy,
Phản ứng xảy ra như sau :
- Vđi dung dịch NaC}
Trung 4]
anol; 2CF - 2e z Clạ
actot : 3XHyO + 2c =2OH + Hạ
Phương trình phản ứng :
NaCl + H;O = 12H; + 14C; + NaOH - Vai NaC] nóng chảy :
NaCl > Na + 1⁄4 Cl) (anot)
- Brom và lôi :
* Trong phòng thi nghiệm :
Brôm và iôt được điều chế bằng những phương pháp tương tự như điều chế clo.
2NaX + H;SO, đặc + MnO; = Xp + MnSO, + Na;SO, + 2HyO
* 'Trong công nghiệp :
Người ta dùng một lượng clo vừa đủ để oxi hoá ion Br ở trong nước cái ruộng muối. nước hồ muối.
Cl, + 2NaBr = 2NaCl + Br;
Hoặc oxi hoá Í trong nước tro tảo, nước của lỗ khoan đầu mỏ.
Cl, + 2Nal = 2NaCl + 1,
2. Ung dụng :
- Flo được dùng Mo hoá các hidrocacbon tạo thành những hợp chất đặc biệt như chất làm lạnh thượng hang là freon CF;C]; (C.FE.C : là một chất rất có hại, vì nó pha thủng tầng ozôn
~ lớp áo báo vệ trái trất chống lại các tia cực tim). Hiện nay các nước công nghiệp đang cố gắng giảm việc san xuất C.F.C (Hội nghị quốc tế về môi trường tại Nhật Bản ndin 1997).
Chất gây mê có hiệu quả là CF;CHBrCl.
Còn chất CHCIF; ding để sản xuất tetrafloetilen
2CHCIF; > CF; = CF; + 2HCI
Politetractilen được dùng để phủ lên chảo không dính, làm lớp lót trong các điện trở.
- Clo : là nguyên tố có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế nhất như dùng để tẩy
trắng sợi xenlulôzơ, điều chế các hợp chất chứa Clo như nước javel, clorua vôi, tổng hợp HCI, diệt trùng nước uống (0.002 gam clo/1lit nước), điều chế một số dung môi quan trọng
như CCh, ...
Clo là một chất độc, nhiều hợp chất của nó còn độc gấp bội như trong các loại thuốc trừ
sâu : D.D.T (DicloDiphenylTriloetan) C¿H,Cl,
- Brôm : được dùng tong kỹ nghệ điên ảnh, giấy ảnh, phim. dùng làm dược phẩm NaBr là thuốc an thần.
- lôt : là chất khử trùng tốt nhất đối với vết thương, thường dùng dưới dạng cồn - iôt, vừa diệt trùng vừa kích thích các mô phát triển làm cho vết thương mau lành.
Trang 42