Bài giảng Hóa vô cơ - Các nguyên tố phân nhóm VIIA

CAÙC NGUYEÂN TOÁ

PHAÂN NHOÙM VIIA

5/1/2022

CAÙC NHAÄN XEÙT CHUNG

Teân goïi chung: Halogen, goàm F, Cl, Br, I vaø

At.

Caáu truùc lôùp e ngoaøi cuøng: ns²np⁵.

 Xu höôùng nhaän theâm 1 e, theå hieän tính oxy

hoùa ñaëc tröng, tính phi kim ñieån hình.

Tröø F, caùc nguyeân toá khaùc coù khaû naêng taïo caùc

hôïp chaát +1, +3, +5, +7 vôùi caùc nguyeân toá aâm

ñieän hôn (khoâng ñaëc tröng).

Töø Cl, caùc AO d, f töï do coù khaû naêng taïo lieân

keát.

Tính Oxy hoùa giaûm daàn töø F ñeán At (töø I ñaõ

theå hieän tính khöû).

5/1/2022

ÑÔN CHAÁT

Lyù tính

X

F

Cl

Br

I

At

Traïng thaùi

thöôøng

Khí

Loûng

Raén

tím ñen

Raén

vaøng nhaït vaøng luïc ñoû naâu

r (A^o)

0.64

0.99

1.14

1.33

F (EA, eV) 3.5

3.6

3.5

3.3

2.8

9.2

2.2

I₁(eV)

17.42 12.97 11.84 10.45

4.0 3.0 2.8 2.6

DAT

(Ñoä aâm ñieän)

5/1/2022

Lyù tính

X

F

Cl

Br

I

At

t_nc(^oC)

-219.6 -100.1 -7.2 113.5 299

-187 -34.15 58.75 184.5 411

t_s(^oC)

d_X-X(A^o)

H_pl(kJ/mol)

1.42

159

2.00

243

2.29 2.67

199 150.7 117

1.07 0.54

^o(V)

X₂+ 2e=2X^-

2.87

1.36

H% (quaû ñaát) 2.8x10^-22.6x10^-28.5x10^-54x10^-6Veát

5/1/2022

r (Ao)

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

r (Ao)

F

Cl

Br

I

5/1/2022

Giaûi thích caùc tính chaát

t_s, t_ncthaáp vaø taêng daàn, do löïc töông taùc phaân

töû X₂ôû traïng thaùi loûng vaø raén laø löïc Van der

Waals yeáu, taêng daàn töø F ñeán At.

Coù 2 yeáu toá aûnh höôûng: d_X-Xtaêng daàn laøm ñoä

phaân cöïc taêng, M[X₂] cuõng taêng daàn, löïc vdw

taêng.

F phaù huûy nöôùc (tính oxy hoùa raát maïnh), caùc

chaát khaùc ít tan trong nöôùc (keùm phaân cöïc).

Ñoä beàn giaûm daàn (do d_X-Xtaêng daàn).

Rieâng F₂keùm beàn laø do caùc X₂sau ñoù coù söï

tham gia taïo lieân keát  cuûa caùc AO d, f.

5/1/2022

Hoùa tính

Nhìn chung caùc halogen coù tính oxy hoùa maïnh,

phi kim ñieån hình, hoaït tính hoùa hoïc cao.

F

Laø phi kim coù tính oxy hoùa maïnh nhaát, oxy hoùa

ñöôïc caû khí trô (tröø Ne, Ar, He).

F₂+H₂: Noå maïnh (caû trong boùng toái).

Xe+2F₂=XeF₄, H⁰= -252 kJ/mol

298

S+3F₂=SF₆, H⁰= -1207 kJ/mol

298

2P+5F₂=2PF₅, H⁰= -3186 kJ/mol

298

5/1/2022

Trong khí quyeån F₂, boâng thuûy tinh vaø nöôùc boác

chaùy:

H₂O+F₂= 2HF+O, saûn phaåm taïo thaønh laø oxy

nguyeân töû.

SiO₂+2F₂= SiF₄+2O (cuõng oxy nguyeân töû).

Do F₂keùm beàn, deã taïo nguyeân töû hoaït ñoäng trong

khi caùc hôïp chaát cuûa noù raát beàn.

Fluor aên moøn haàu heát caùc vaät lieäu. Tuy nhieân vôùi

Ni vaø Pb thì taïo lôùp muoái beàn NiF₂, PbF₂baûo veä,

neân duøng toàn tröõ vaø chuyeân chôû F₂.

5/1/2022

Cl

Cl cuõng laø phi kim coù tính oxy hoùa maïnh vaø hoaït

tính hoùa hoïc cao, keùm F do phaân töû beàn hôn.

Oxy hoùa tröïc tieáp caùc kim loaïi vaø phi kim khaùc (tröø

O₂, N₂, khí trô). Tính khöû chæ theå hieän ñoái vôùi F,

taïo ClF.

P traéng, As, Sb…chaùy trong khí quyeån Cl₂aåm

2P+5Cl₂= 2PCl₅(r), H⁰= -463 kJ/mol

298

Na, Mg, Fe, Cu…chaùy trong Cl₂khi ñoát noùng

2Fe+3Cl₂= 2FeCl₃(r), H⁰= -400 kJ/mol

298

5/1/2022

Vôùi caùc kim loaïi noùi chung phaûn öùng maõnh lieät ôû

ñieàu kieän aåm, vôùi Cl₂khoâ noùi chung beàn, coù theå

baûo quaûn trong bình theùp.

Vôùi H₂O taïo nöôùc Clo: Cl₂+ H₂O = HCl + HClO

Duøng Cl₂laøm chaát khöû truøng vì tính oxy hoùa cao.

Oxy hoùa ñöôïc nhieàu hôïp chaát khaùc.

FeCl₂+Cl₂→ FeCl₃

KBr+Cl₂→ KCl + Br₂

Phaân huûy, theá hay coäng vôùi caùc hôïp chaát höõu cô.

Cl₂+CH₄→ 4HCl + C (t⁰)

3Cl₂+C₆H₆→ C₆H₆Cl₆(h)

5/1/2022

AÙi löïc e cuûa Cl lôùn hôn cuûa F nhöng tính Oxy

hoùa thaáp hôn, do hieäu öùng naêng löôïng chuyeån

cuûa 2 quaù trình.

X₂(k) → 2X (k)

(1)

X (k) + 1e → X^-(k) (2)

H (1) +  H (2)

F = 79.5 – 332.7 = -253.2 kJ/mol

Cl = 121.5- 248.7 = -227.2 kJ/mol

Töø ñoù thaáy F coù tính oxy hoùa maïnh hôn, maëc duø

(2) cuûa Cl thuaän lôïi hôn, töùc aùi löïc electron

lôùn hôn.

5/1/2022

Br vaø I

Coù tính oxy hoùa, nhöng khoâng maïnh laém.

ÔÛ ñieàu kieän thöôøng:

Na + Br₂→ NaBr

K + I₂→ KI

Na₂S₂O₃+ Br₂+H₂O → Na₂SO₄+HBr

H₂S + I₂→ HI + S

Nhöng I ñaõ theå hieän tính khöû yeáu:

3I₂+HNO₃→ HIO₃+NO +H₂O

I₂ñaõ theå hieän tính kim loaïi: Maøu ñaäm, raén, aùnh kim,

+

tính khöû, coù theå coøn toàn taïi daïng I⁺, I₃trong dung

dòch. At ñaõ theå hieän tính kim loaïi ñieån hình.

5/1/2022

Caùc ví duï halogen coù tính oxy hoùa töø

maïnh ñeán yeáu

Phaûn öùng vôùi hydro:

H₂+ F₂→ 2HF

G⁰= -273 kJ/mol

298

H₂+ Cl₂→ 2HCl G⁰= -95 kJ/mol (h)

298

H₂+ Br₂→ 2HBr G⁰= -53 kJ/mol (t^o)

298

H₂+ I₂ 2HI

G⁰= +1.8 kJ/mol (t^o)

298

Phaûn öùng ñaåy:

F₂+ 2NaCl → 2NaF + Cl₂

Cl₂+ 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Br₂+ 2NaI → 2NaBr + I₂

5/1/2022

Cl₂, Br₂oxy hoùa S⁺²thaønh S⁺⁶, coøn I₂thì chæ ñeán

S^+2.5

Na₂S₂O₃+4Cl₂/Br₂+5H₂O→2NaHSO₄+8HCl/Br

2Na₂S₂O₃+I₂→ Na₂S₄O₆+2NaI

Trong phaûn öùng giöõa nöôùc, Cl₂vôùi Br₂vaø I₂thì

Cl₂oxy hoùa ñöôïc 2 chaát coøn laïi:

5Cl₂+X₂+6H₂O → 2HXO₃+10HCl

I₂phaûn öùng maïnh hôn Br₂.

Vôùi H₂O, tröø F₂phaân huûy nöôùc, coøn laïi:

X₂+ H₂O  HX + HXO

H₂O+F₂= 2HF+O

5/1/2022

Traïng thaùi thieân nhieân

F: Fluorit CaF₂, Floapatit 3Ca₃(PO₄)₂.CaF₂, Cryolit

Na₃AlF₆.

Cl: NaCl, xinvinhit NaCl.KCl, cacnalit

KCl.MgCl₂.6H₂O.

Br, I: Keøm theo Cl trong muoái bieån, nöôùc khoan

gieáng daàu, rong bieån…

5/1/2022

Ñieàu cheá

Nguyeân taéc laø oxy hoùa caùc halogenua.

F: Ñieän phaân caùc hôïp chaát: K[HF₂] noùng chaûy, hoãn hôïp

eutecti HF-KF, K[HF₂] dung dòch trong HF loûng, thu ñöôïc

F₂ôû anod.

Cl: Trong coâng nghieäp ñieän phaân dung dòchNaCl, hoaëc

NaCl noùng chaûy. Trong phoøng thí nghieäm duøng caùc chaát

oxy hoùa maïnh MnO₂, PbO₂, KMnO₄, KClO₃…ñeå oxy hoùa

HCl ñaëc, noùng.

KMnO₄+HCl → KCl +MnCl₂+Cl₂+H₂O

KClO₃+HCl → KCl +Cl₂+H₂O

MnO₂+HCl → MnCl₂+Cl₂+H₂O

5/1/2022

Br vaø I:

Trong coâng nghieäp duøng Cl ñeå oxy hoùa Br- vaø I-

trong ruoäng muoái, muoái moû, nöôùc tro taûo, nöôùc

khoan gieáng daàu.

Cl₂+ 2X^-= 2Cl^-+ X₂

Trong phoøng thí nghieäm: Duøng chaát oxy hoùa maïnh.

NaX + MnO₂+H₂SO₄→ X₂+MnSO₄+ Na₂SO₄

+ H₂O

5/1/2022

ÖÙng duïng

Taùc nhaân laïnh Freon CCl₂F₂(hieän ñaõ bò caám).

Sôïi teflon chòu nhieät, hoùa chaát (-C₂F₄-)_n.

Hoùa chaát: HCl, CCl₄…

Thuoác tröø saâu: C₆H₆Cl₆(666)

Thuoác taåy, saùt truøng: javel, clorua voâi…

5/1/2022

CAÙC HÔÏP CHAÁT

CAÙC HÔÏP CHAÁT X^-1

Halogenua vôùi kim loaïi: NaCl, MgBr₂…Vôùi phi kim:

PBr₅, SF₆, SiCl₄…

Ñaëc tröng lieân keát:

Töø ion (vôùi kim loaïi kieàm, kieàm thoå) → ion-CHT

(trong AlCl₃) → chuû yeáu laø CHT (trong caùc lieân keát

vôùi phi kim).

Caùc halogenua cuûa cuøng moät nguyeân toá: Ñoä coäng hoùa

trò taêng khi soá oxy hoùa taêng.

VD: TiCl₄ñoä coäng hoùa trò > TiCl₂(ion).

5/1/2022

Caùc halogenua ion: Coù tính base vaø khoâng bò thuûy

phaân.

Caùc halogenua CHT: Coù tính acid vaø bò thuûy phaân.

PCl₅+ H₂O → H₃PO₄+ HCl

Caùc halogenua base vaø acid phaûn öùng vôùi nhau:

KF + BeF₂→ K₂[BeF₄]

KI + HgI₂→ K₂[HgI₄]

Halogenua + halogen taïo polyhalogenua.

KI + I₂→ KI₃

Caùc haèng soá lyù hoùa cuûa HX.

5/1/2022