Lý thuyết bài 21: Nhóm halogen

Lý thuyết: Nhóm Halogen

I. Trạng thái tự nhiên

- Nhóm VIIA (nhóm halogen)

   + Fluorine: F

   + Chlorine: Cl

   + Bromine: Br

   + Iodine: I

   + Astatine: At

   + Tennessine: Ts

- 4 nguyên tố F, Cl, Br, I tồn tại trong tự nhiên còn At và Ts là nguyên tố phóng xạ

- Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất, phần lớn ở dạng muối halide

II. Cấu tạo nguyên tử, phân tử

- Các nguyên tử halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng

=> Dễ nhận thêm 1 electron

ns²np⁵ + 1e → ns²np⁶

=> Số oxi hóa đặc trăng của halogen trong hợp chất là -1

- Khi liên kết với với các nguyên tố có độ âm điện lớn, các halogen có thể có các số oxi hóa dương: +1, +3, +5, +7

III. Tính chất vật lí

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng từ F₂ đến I₂ do

   + Tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.

   + Khối lượng phân tử tăng

- Halogen tan ít trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ

   + Trong y học, dung dịch iodine loãng trong ethanol được dùng làm thuốc sát trùng

- Bromine gây bỏng sâu khi tiếp xúc với da

- Hít thở không khí có chứa halogen làm tổn hại niêm mạc tế bào đường hô hấp

IV. Tính chất hóa học

- Halogen là phi kim điển hình, có tính oxi hóa mạnh, giảm dần từ F₂ đến I₂

1. Halogen + Kim loại → Muối halide

2Na + Cl₂ \(\xrightarrow{{{t^o}C}}\) 2NaCl

2Fe + 3Cl₂ \(\xrightarrow{{{t^o}C}}\) 2FeCl₃

2. X₂ + H₂ → 2HX

- Mức độ phản ứng của halogen với H₂ giảm dần khi đi từ F₂ đến I₂

3. Tác dụng với H₂O

- F₂ phản ứng mạnh với H₂O ở điều kiện thường

2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂

- Cl₂ khi tan vào nước, 1 phần tác dụng với H₂O

Cl₂ + H₂O ↔ HCl + HClO

=> HClO có tính oxi hóa mạnh nên Chlorine trong nước có khả năng diệt khuẩn, tẩy màu và được ứng dụng trong khử trùng nước sinh hoạt

4. Tác dụng với dung dịch kiềm

- Ở nhiệt độ thường:

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

=> Nước Javel (chứa NaClO, NaCl và 1 phần NaOH dư) được làm chất tẩy rửa, khử trùng

- Khi đun nóng

3Cl₂ + 6KOH \(\xrightarrow{{{t^o}C}}\) 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

=> KClO₃ là chất oxi hóa mạnh, được dùng để chế tạo thuốc nổ, hỗn hợp đầu que diêm…

5. Tác dụng với dung dịch halide

- Halogen có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ đẩy X^- ra khỏi muối

Ví dụ:

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

- Trong công nghiệp, phản ứng giữa Cl₂ và Br^- đưuọc dùng để điều chế Br₂ từ nước biển

V. Điều chế Cl₂

1. Trong phòng thí nghiệm

- Từ MnO₂ và HCl đặc

MnO₂ + 4HCl (đặc) \(\xrightarrow{{{t^o}C}}\) MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

- Từ KMnO₄ + HCl đặc

2KMnO₄ + 16HCl(đặc) → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8H₂O

2. Trong công nghiệp

- Điện phân dung dịch muối ăn có màng ngăn xốp

Sơ đồ tư duy: