Nêu tính chất hóa học cơ bản của các halogen

Câu hỏi: Nêu tính chất hóa học cơ bản của các halogen và nhận xét sự biến đổi tính chất hóa học của các đơn chất halogen?

Trả lời:

- Do lớp e ngoài cùng có cấu hình tương tự nhau ns²np⁵ nên các đơn chất halogen giống nhau về tính chất hóa học cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất do chúng tạo thành.

- Halogen là những phi kim điển hình, có tính oxi hoá mạnh.

- Tính oxi hóa giảm dần từ Flo đến Iot.

Các đơn chất halogen oxi hóa được:

+ Hầu hết các kim loại tạo thành muối halogenua.

+ Tác dụng với H₂ tạo thành hợp chất khí không màu hiđrohalogenua (khí này tan trong nước tạo dung dịch axit halogenhiđric).

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về halogen nhé. 

1. Halogen là gì? 

Halogen là những nguyên tố thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn hóa học, thông thường 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 hình electron nguyên tử, cấu tạo phân tử của nhóm halogen

- Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen đều có 7 electron, được phân thành 2 phân lớp: phân lớp s có 2 electron, phân lớp p có 5 electron (ns²np⁵).

- Do có 7 electron ở lớp ngoài cùng, chỉ còn thiếu 1 electron là đạt được cấu hình electron bền như khí hiếm, nên ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen góp chung một đôi electron để tạo ra phân tử có liên kết cộng hoá trị không cực.

- Liên kết của phân tử X₂ không bền lắm, chúng dễ bị tách thành 2 nguyên tử X. Trong phản ứng hoá học, các nguyên tử này rất hoạt động vì chúng dễ thu thêm 1 electron, do đó tính chất hoá học cơ bản của các halogen là tính oxi hoá mạnh.

3. Tính chất Vật lý của Halogen

- Trạng thái và màu sắc: Các nguyên tố Halogen chuyển từ khí sang lỏng, rắn và có màu sắc đậm dần như: Clo ở trạng thái khí có màu vàng lục, Flo ở dạng khí có màu lục nhạt, Brom ở dạng lỏng có màu đỏ nâu, I-ốt ở dạng rắn có màu tím đen và dễ thăng hoa.

- Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy: Tăng dần từ Flo đến I-ốt

- Đặc điểm tan trong nước: Chỉ có Flo là không tan trong nước, các chất còn lại tương đối là tan ít và chủ yếu tan nhiều trong một số loại dung môi hữu cơ.

- Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất: Thông thường Clo tồn tại ở dạng muối clorua, Flo ở trong khoáng vật criolit và florit, Brom ở chủ yếu trong muối natri và magie, bromua của kali, I-ốt có trong tuyến giáp của con người và một số loại rong biển,…

4. 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

5. Ứng dụng quan trọng của nhóm Halogen là gì?

Tạo ra đèn Halogen

   Đèn Halogen là bóng đèn sợi đốt gồm một dây tóc vonfram bọc kín trong một bóng đèn nhỏ gọn với hỗn hợp khí trơ và một lượng nhỏ chất halogen như brôm hay i-ốt.

   Sự kết hợp khí Halogen với sợi vonfram tạo ra phản ứng hóa học chu trình Halogen làm bổ sung vonfram cho dây tóc giúp duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn và tăng tuổi thọ. Do đó, bóng đèn Halogen có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn đèn chứa khí thường hay đèn có tuổi thọ, công suất hoạt động tương tự. Đồng thời, đèn halogen cũng tạo ra ánh sáng có nhiệt độ màu và hiệu suất chiếu sáng cao hơn.

Ứng dụng của Halogen trong vật liệu và điện tử

        Halogen free thường được sử dụng trong các thành phần điện tử, vỏ sản phẩm, vật liệu, chất dẻo và chất chống cháy. Loại chất chống cháy này giải phóng các chất có hại trong quá trình đốt, sưởi ấm và không thể tái chế. Vì vậy, nó ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người, thế hệ tiếp theo và môi trường xunh quanh. Do đó, các nước trên thế giới đang nỗ lực sử dụng các phương pháp tương ứng thay thế chính là Halogenation.

Ứng dụng của Halogen trong y học

Ứng dụng của I-ốt:

+ Thuốc bôi i-ốt (5% iốt trong nước/êtanol) dùng để khử trùng vết thương, bề mặt chứa nước uống, thường có trong tủ thuốc của các gia đình.

+ I-ốt 123 sử dụng trong y khoa để tạo ảnh và xét nghiệm hoạt động của tuyến giáp.

+I-ốt 131 trong y khoa giúp điều trị bệnh Grave, ung thư tuyến giáp và chụp ảnh tuyến giáp.

+ Nguyên tố I-ốt không nằm trong hợp chất với các nguyên tố khác thì tương đối độc với mọi sinh vật.

Ứng dụng của Flo:

   Hiện nay, hàng trăm hợp chất dược phẩm chứa flo được phát triển và đưa ra thị trường. Ví dụ như các thuốc chống khớp và chống viêm nói chung như Celebrex, thuốc chống suy nhược như Paxil và Prozac, thuốc chống nhiễm trùng như Cipro,…