Trong nhóm halogen, tính chất vật lý biến đổi theo quy luật nhất định: từ trạng thái tập hợp, màu sắc, nhiệt độ sôi,.
Về trạng thái và màu sắc: chuyển từ khí sang lỏng và rắn với màu sắc đậm dần, Flo ở dạng khí và có màu lục nhạt, Clo trạng thái khí có màu vàng lục, Brom dạng lỏng với màu đỏ nâu và Iốt ở trạng thái rắn có màu đen tím cùng dễ thăng hoa.Nhiệt độ nóng chảy cùng nhiệt độ sôi tăng dần từ flo đến iốt.Trong nhóm halogen ngoài flo không tan trong nước, các chất còn lại tan tương đối ít và chủ yếu tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ.
Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất: Clo chủ yếu ở dạng muối clorua, Flo thường ở trong khoáng vật florit và criolit, Brom chủ yếu trong muối bromua củ kali, natri và magie, iốt có trong mô một số loại rong biển và tuyến giáp con người,....
Tính chất hóa học
Đây là những phi kim điển hình. Có tính oxi hóa mạnh do đặc điểm của lớp electron ngoài cùng. Tính oxi hóa giảm dần theo chiều từ flo đến iốt.
Tính chất hóa học cơ bản của halogen
– Các halogen có tính oxi hóa mạnh
– Các halogen có tính oxi hóa mạnh và thực tế cho thấy chúng dễ dàng liên kết ion với các kim loại và oxi hóa các kim loại đến hóa trị cao nhất.
– Các halogen thể hiện những mức độ oxi hóa khác nhau rõ rệt khi đi từ flo đến iot, mỗi halogen đứng sau nó ra khỏi dung dịch muối halogen.
– Tính oxi hóa giảm dần từ flo đến iot.
– So sánh tính chất hóa học của halogen.
– Nhận biết các ion F– , Cl– , Br– , I–
Dùng AgNO3 làm thuốc thử:
NaF + AgNO3 → không tác dụng
NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3
màu trắng
NaBr + AgNO3 → AgBr ↓ + NaNO3
màu vàng nhạt
NaI + AgNO3 → AgI↓ + NaNO3
màu vàng
Tính chất hóa học của các nguyên tố nhóm halogen
1. Halogen tác dụng với kim loại
– Các halogen phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt [riêng F2 phản ứng được với tất cả các kim loại] → muối halogenua. Các phản ứng thường xảy ra ở nhiệt độ cao.
2M + nX2 → 2MXn
Muối thu được thường ứng với mức hóa trị cao nhất của kim loại. Riêng phản ứng của Fe với I2 chỉ tạo sản phẩm là FeI2.
2. Halogen phản ứng với hiđro tạo thành hiđro halogenua
H2 + X2 → 2HX
– Các halogen tham gia phản ứng cộng H2 với điều kiện khác nhau:
+ F2: phản ứng được ngay cả trong bóng tối.
+ Cl2: phản ứng khi được chiếu sáng.
+ Br2: phản ứng xảy ra khi được đun nóng ở nhiệt độ cao.
+ I2: phản ứng có tính thuận nghịch và phải được đun nóng.
– Điều kiện phản ứng với H2 phức tạp dần khi đi từ F2 đến I2 nên phản ứng với H2 có thể chứng minh tính oxi hóa trong nhóm halogen giảm dần từ F2 đến I2.
3. Halogen tác dụng với nước
– F2 tác dụng mãnh liệt với nước:
2H2O + 2F2 → 4HF + O2
⇒ Phản ứng chứng minh F2 có tính oxi hóa mạnh hơn của O2.
– Br2 và Cl2 có phản ứng thuận nghịch với nước:
H2O + X2 HX + HXO [axit halogen hiđric và axit hipohalogenơ]
H2O + Cl2 HCl + HClO
– Khi để lâu hoặc bị chiếu sáng thì HClO bị phân hủy: HClO → HCl + O. Vì HClO có chứa ion ClO– có tính oxi hóa mạnh nên có thể dùng nước Clo để tẩy màu hoặc sát trùng.
– I2 không phản ứng với nước.
4. Halogen phản ứng với dung dịch kiềm
– Nếu dung dịch kiềm loãng nguội:
X2 + 2NaOH → NaX + NaXO + H2O
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
→ [nước Javen]
2Cl2 + 2Ca[OH]2 dung dịch → CaCl2 + Ca[ClO]2 + 2H2O
Cl2 + Ca[OH]2 bột → CaOCl2 + H2O
→ [clorua vôi]
Riêng F2:
2F2 + 2NaOH → 2NaF + H2O + OF2
– Nếu dung dịch kiềm đặc nóng:
3X2 + 6KOH → 5KX + KXO3 + 3H2O
3Cl2 + 6KOH
5. Halogen tác dụng với dung dịch muối halogenua của halogen có tính oxi hóa yếu hơn
– Phản ứng dưới đây X’ là halogen có tính oxi hóa yếu hơn tính oxi hóa của halogen X.
X2 + 2NaX’ → 2NaX + X’2
– Riêng F2 không có phản ứng trên
– Các cặp oxi hóa – khử của halogen được xếp theo chiều giảm dần tính khử của các ion X–: I2/2I– > Br2/2Br– > Cl2/2Cl–
– Trong nước:
5Cl2 + 6H2O + Br2 → 10HCl + 2HBrO3
Đơn chất halogen có tính oxi hóa mạnh nhất : Flo có tính oxi hóa mạnh nhất
6. Một số phản ứng khác của Halogen
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
3Cl2 + 2NH3 → N2 + 6HCl
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H2SO4
Br2 + SO2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
I2 kết hợp với hồ tinh bột → hợp chất màu xanh tím.
* Chú ý: Trong phản ứng với kim loại và với H2, với dung dung dịch muối của các halogen yếu hơn, halogen là chất oxi hóa. Còn trong phản ứng với nước và dung dịch kiềm, các halogen vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa.
Tag: hoá nêu đặc trưng so sánh dẫn xuất hoá đơn Đơn chất halogen có tính oxi hóa mạnh nhất
Halogen là gì? Nó có đặc điểm về tích chất như thế nào? Các hợp chất của halogen là gì? Đây có lẽ là những câu hỏi được đặt ra không chỉ cho những người mới tiếp xúc với môn hóa học mà rất nhiều người cũng có cùng thắc mắc.Cùng đón đọc bài viết dưới đây để dần làm rõ nhóm chất này nhé.
Halogen là gì?
1. Định nghĩa Halogen là gì?
Halogen [theo tiếng Latinh có nghĩa là sinh ra muối] là những nguyên tố thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn hóa học, người ta thường gọi là nhóm Halogen hay các nguyên tố halogen. Nhóm này bao gồm các nguyên tố là Flo [F], Clo [Cl], Brôm [Br], Iốt [I], Astatin [ký hiệu At, đây là nguyên tố phóng xạ, hiếm gặp tự nhiên trong lớp vỏ Trái Đất], Tennessine[ có ký hiệu là Ts và là nguyên tố mới được phát hiện].
Do chất Astatin là nguyên tố phóng xạ nên được xem xét chủ yếu trong nhóm các nguyên tố phóng xạ và Tennessinel là nguyên tố mới đang được nghiên cứu làm rõ vì vậy ở đây chúng ta chủ yếu sẽ tìm hiểu về flo, clo, brôm và Iốt.
Halogen là gì?
2. Cấu hình electron nguyên tử và cấu tạo phân tử nhóm halogen
- Các nguyên tố thuộc nhóm halogen đều có 7 lớp electron trong lớp electron ngoài cùng của nguyên tố và được phân thành hai phân lớp là phân lớp s gồm 2 e và lớp p có 5 e [ns2np5].
- Do chỉ thiếu 1 electron ở lớp ngoài cùng để được cấu hình electron bền như khí hiếm nên khi ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen thường góp chung một đôi electron để tao ra phân tử có liên kết cộng hóa trị không phân cực.
- Liên kết phân tử [X2] không bền lắm và dễ bị tách thành 2 nguyên tử X.
>>> Bazơ là gì? Tính chất hóa học của Bazơ bạn cần biết
3. Tính chất vật lý và hóa học của nhóm halogen là gì?
3.1. Tính chất vật lý
Trong nhóm halogen, tính chất vật lý biến đổi theo quy luật nhất định: từ trạng thái tập hợp, màu sắc, nhiệt độ sôi,... Cụ thể:
- Về trạng thái và màu sắc: chuyển từ khí sang lỏng và rắn với màu sắc đậm dần, Flo ở dạng khí và có màu lục nhạt, Clo trạng thái khí có màu vàng lục, Brom dạng lỏng với màu đỏ nâu và Iốt ở trạng thái rắn có màu đen tím cùng dễ thăng hoa.
- Nhiệt độ nóng chảy cùng nhiệt độ sôi tăng dần từ flo đến iốt.
- Trong nhóm halogen ngoài flo không tan trong nước, các chất còn lại tan tương đối ít và chủ yếu tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ.
- Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất: Clo chủ yếu ở dạng muối clorua, Flo thường ở trong khoáng vật florit và criolit, Brom chủ yếu trong muối bromua củ kali, natri và magie, iốt có trong mô một số loại rong biển và tuyến giáp con người,....
Các nguyên tố nhóm Halogen có sự biến đổi về màu sắc và trạng thái
3.2. Tính chất hóa học
- Đây là những phi kim điển hình. Có tính oxi hóa mạnh do đặc điểm của lớp electron ngoài cùng. Tính oxi hóa giảm dần theo chiều từ flo đến iốt.
4. Một số ví dụ cụ thể về tính chất hóa học của các đơn chất halogen
4.1. Tác dụng với kim loại
- Các nguyên tố halogen phản ứng hầu hết với các kim loại trừ Au và Pt [riêng với F2 có thể phản ứng với tất cả các kiếm loại] để tạo muối halogenua và thường xảy ra ở điều kiện nhiệt độ cao.
2M + nX2 → 2MXn
- Phản ứng với hidro để tạo nên hidro halogenua
H2 + X2 → 2HX
Trong đó để tạo thành phản ứng mỗi halogen lại có điều kiện khác nhau:
F2: có thể xảy ra cả trong bóng tối
Cl2: hoạt động khi được chiếu sáng
Br2: ở điều kiện được đun nóng ở nhiệt độ cao
I2: phản ứng mang tính thuận nghịch và cần được đun nóng
4.2. Tác dụng với nước
- F2 tác dụng mãnh liệt với nước giải phóng oxy
2H2O + 2F2 → 4HF + O2
- CònBr2 và Cl2 thì có phản ứng thuận nghịch với nước:
H2O + Cl2 ↔ HCl + HClO
- Riêng I2 không có phản ứng với nước
4.3. Phản ứng với dung dịch kiềm
- Đối với dung dịch kiềm loãng nguội
X2 + 2NaOH → NaX + NaXO + H2O
[Vd: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O]
Riêng F2 : 2F2 + 2NaOH → 2NaF + H2O + OF2
- Đối với dung dịch kiềm đặc
3X2 + 6KOH → 5KX + KXO3 + 3H2O
[Vd: 3Cl + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O ở điều kiện 100oC]
4.4. Tác dụng với dung dịch muối halogenua
- Tác dụng với các dung dịch muối halogenua của nhóm halogen có tính oxi hóa yếu hơn trừ F2 không có phản ứng.
X2 + 2NaX’ → 2NaX + X’2
[trong đó X’ là halogen có tính oxy hóa yếu hơn tính oxy hóa của halogen X]
- Các cặp oxy hóa khử của nhóm halogen được xếp theo chiều giảm dần tính khử của các ion X-: I2/2I- đến Br2/2Br- và cuối cùng là Cl2/2Cl-
>>> Amino axit là gì? Các amino axit cần nhớ
5. Ứng dụng cơ bản của các nguyên tố halogen
5.1. Clo
- Dùng làm chất sát trùng trong hệ thống nước sạch và để xử lý nước thải
- Dùng trong tẩy trắng vải, sợi, giấy
- Là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ
Clo - Nguyên tố Halogen được ứng dụng trong xử lý nước
5.2. Flo
- Trong tên lửa: ứng dụng làm chất oxi hóa cho nhiên liệu lỏng
- Sử dụng trong công nghiệp sản xuất nhiên liệu hạt nhân
- Dùng ở dạng dẫn xuất
5.3. Brôm
- Là nguyên liệu trong dược phẩm, thuốc nhuộm,..
- Dùng để chế tạo AgBr trong ngành nhiếp ảnh
5.4. Iốt
- Ở dạng cồn là chất sát trùng
- Là thành phần của nhiều dược phẩm
- Là nguyên liệu tạo ra muối iot
>>> Điều chế Clo trong phòng thí nghiệm
Các hợp chất của Halogen
1. Hidrohalogenua
Đặc điểm:
- Trong đó đều là chất khí với đặc trưng là tan nhiều trong nước, điện li hoàn toàn [trừ HF] tạo ra dung dịch axit mạnh
- Thứ tự tính axit và tính khử giảm dần: HI – HBr – HCl – HF
- HCl, HBr và HI có tinh axit mạnh: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với kim loại đứng trước H, oxit kim loại, bazơ và muối
Vd: Fe + HCl → FeCl2 + H2
- Có tính khử: tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh
- Riêng HF có tính ăn mòn thủy tinh: 4HF + SiO → SiF4 + 2H2O
Điều chế:
- Trong phòng thí nghiệm [trừ HBr và HI]:
NaCl [rắn] + H2SO4 [đặc] → NaHSO4 + HCl [ở nhiệt độ dưới 250oC]
Hoặc : 2NaCl [rắn] + H2SO4 [đặc] → Na2SO4 + 2HCl [nhiệt độ trên 400oC]
- Trong công nghiệp: sử dụng phương pháp tổng hợp
H2 + Cl2 → 2HCl [điều kiện: ánh sáng và nhiệt độ cao]
Ngoài ra có thể điều chế HF bằng: CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF [ở 250oC]
2. Muối halogenua
- Là muối của axit halogen hidric
- Các muối clorua hầu hết đều tan trừ PbCl2, AgCl, Hg2Cl2, CuCl, muối bromua và iodua có tính tan tương tự.
3. Axit hipocloro [HClO]
- Là một axit rất yếu: CO2 + H2O + KClO → KHCO3 + HClO
- Kém bền, chỉ có thể tồn tại trong dung dịch nước: HClO → HCl + O
4. Axit cloric [HClO3] và muối kali clorat
- Axit cloric là một axit khá mạnh, có tính oxi hóa mạnh và tan nhiều trong nước. Nó được điều chế bằng phương pháp nhiệt phân HClO: 3HClO → HClO3 + 2HCl
- Muối Kali clorat chủ yếu dùng làm thuốc nổ và diêm tiêu: 6P + 5KClO3 → 3P2O5 + 5KCl
5. Axit pecloric [HClO4]
- Đây là một axit rất mạnh và tan nhiều trong nước: 2HClO4 → Cl2O7 + H2O
- Được điều chế từ KClO4: KClO4 + H2SO4 → HClO4 + KHSO4
Trên đây là một số thông tin tham khảo về halogen là gì cũng như đặc điểm về hợp chất của nó. Hy vọng có thể giúp bạn đọc hiểu thêm một phần nào đó về nhóm chất này. Truy cập hoachat.com.vn để tìm giải mã thêm những bí ẩn khác của cuộc sống quanh ta.