Các nguyên tố halogen được nghiên cứu bao gồm

Halogen là bài học nhẹ nhàng nhưng sâu lắng, giúp bạn trải nghiệm một chặng đường đời có hoa, có cỏ và có cả Hóa !!!. Tục ngữ có câu”Kiến tha lâu đầy tổ”; W3chem kỳ vọng, bạn sẽ “tha Hóa”, cần cù và nhẫn nại – mỗi ngày như kiến ngoan; đương nhiên bạn đã giỏi!

1. Vì sao là Halogen mà không phải là Halloween?

Halogen, từ gốc tiếng Hy Lạp: hal – muối và gen – tạo ra; bởi vì chúng đều phản ứng với kim loại kiềm (IA), kim loại kiềm thổ (IIA) tạo muối dạng tinh thể ion ổn định, trong đó hai muối rất phổ biến – đến nỗi ngày nào chúng mình cũng phải dùng là natri clorua NaCl (muối ăn được) và canxi florua CaF2 (là thành phần kem đánh răng).

2. Halogen là ai trong nhóm VIIA?

Nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn gồm các nguyên tố: fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), astatine (At), Uus (một số bảng ghi tên là tennessine – Ts).

Trong các nguyên tố đó, At và Uus là 2 nguyên tố có tính phóng xạ (Uus còn là nguyên tố mới toanh hà); cả hai

• đều rất hiếm hoi.
• có thời gian sống ngắn (như 1 đồng vị bền của At chỉ sống được có 8 giờ) đến nỗi mà …nhiều tính chất chưa biết do chưa kịp nghiên cứu luôn!
• ⇒ nên Hóa học không thể nói gì nhiều về hai nguyên tố này; tốt nhất nên chuyển qua cho các nhà Vật lý hạt nhân nghiên cứu để học có việc làm.

Như vậy, nhóm halogen chỉ gồm các nguyên tố

F , Cl , Br , I

3. Cấu hình electron nguyên tử và vài điểm của halogen

4. Đơn chất của halogen

4.1. Tổng quát

Ở nhiệt độ phòng, VIIA là nhóm duy nhất có đơn chất

• đều ở dạng phân tử hai nguyên tử – kí hiệu chung là X2.
• tồn tại ở cả 3 trạng thái vật chất là khí – lỏng – rắn, trong đó 
  • F2 là chất khí màu lục nhạt 
  • Cl2 là chất khí màu vàng lục nhạt
  • Br2 là chất lỏng màu nâu đỏ
  • I2 là chất rắn màu tím đen đậm.

Các đơn chất F2, Cl2, Br2 có độc tính cao. Ngưỡng gây chết người của Cl2 là 98,6mg trong 1m3 không khí. Cl2 là vũ khí hóa học đầu tiên con người sử dụng trong chiến trang thế giới thứ nhất (từ tháng 8-1914 đến tháng 11-1918).

4.2. Question

520 gas cylinders containing 300,000 pounds of chlorine gas was used as a chemical weapon at Ypres, France in 1915. 5,000 soldiers died and 15,000 injured.

a) Air weighs 28.8 grams per mole. How many grams per mole does chlorine gas (Cl2) weigh?

b) Will chlorine gas stay close to the ground or rise up into the air?

c) How many grams is 300,000 lbs mentioned above, knowing that 1 lb = 454 grams.

d) How many moles of Cl2 is 300,000 lbs of Cl2?

Khí Clo là vũ khí hóa học

520 chai khí chứa 300.000 pound khí clo được sử dụng làm vũ khí hóa học tại Ypres, Pháp vào năm 1915. Đã có 5.000 binh sĩ chết và 15.000 người bị thương.

a) Biết M trung bình của không khí là 28,8 gam/mol. Tính M của khí clo, Cl2?

b) Khí Cl2 sẽ ở gần mặt đất hay bay lên  cao? Vì sao?

c) Có bao nhiêu gram khí Cl2 trong 300.000 pound trên? Biết 1 pound = 454 gam.

d) Có bao nhiêu mol khí Cl2 trong 300.000 pound trên?

5. Số oxi hóa của halogen

• Trong đơn chất, số oxi hóa của halogen đương nhiên bằng 0.
• Trong hợp chất, số oxi hóa của halogen được liệt kê dưới đây:
  • F chỉ có duy nhất số oxi hóa -1
  • Cl , Br , I ngoài số oxi hóa -1 còn có thêm +1 +3 +5 +7

Halogen là những phi kim mạnh nhất (tính phi kim là tính oxi hóa – tính nhận electron). Các nguyên tử halogen nhận 1 electron rất mãnh liệt.

Hai hình trên đều vẽ quá trình nhận 1 electron của F và Cl ; tuy nhiên sự thú vị hổng phải ở đây! Bạn hãy nhìn biểu cảm ở gương mặt của F, Cl; so sánh và đưa ra lời giải thích?

Để giải trí, mời bạn vui đọc nguyên tử chơi trò chơi kéo co !!!

6. Halogen có tính oxi hóa là chủ đạo (tính khử yếu thôi!)

Từ giá trị độ âm điện (F lớn nhất), số oxi hóa và thực nghiệm thấy:

• F chỉ có tính oxi hóa; và tính oxi hóa của F là vô địch!

F0 + 1e → F–

• Cl, Br, I có tính oxi hóa và cả tính khử; tuy nhiên tính oxi hóa là đặc trưng. Ví dụ mình sẽ thấy với Cl,
  • tính oxi hóa: Cl0 + 1e → Cl–
  • tính khử: Cl0 → [Cl+1 + 1e] [Cl+3 + 3e] [Cl+5 + 5e] [Cl+7 + 7e]

• và đương nhiên, tính oxi hóa của F > Cl > Br > I.

7. Phản ứng chứng tỏ tính oxi hóa của F>Cl>Br>I

7.1. Halogen gặp hydrogen

Các đơn chất halogen đều phản ứng với hydrogen (H2) tạo hydrogen halide (HX); nhưng điều kiện và cường độ phản ứng thể hiện khác nhau.

H2 + F2 → 2HF xảy ra ngay trong bóng tối, ở t0 thấp. Phản ứng mãnh liệt, phát ra tiếng nổ.

H2 + Cl2 → 2HCl xảy ra khi đun nóng hoặc ở 0 thường có chiếu tia tử ngoại. Phản ứng mạnh, phát ra tiếng nổ.

H2 + Br2 → 2HBr xảy ra khi đun nóng. Phản ứng chậm chạp.

H2 + I2 ⇌ 2HI chỉ xảy khi đun nóng. Phản ứng chậm và hai chiều (hiệu suất không đạt 100%), thu hỗn hợp gồm HI và H2 dư, I2 dư.

7.2. Halogen gặp nước

Khi cho các halogen vào H2O thì

• F2 có tính oxi hóa vô địch nên “đốt cháy” luôn nước, chỉ có tính oxi hóa.
• Cl2 và Br2 phản ứng thuận nghịch, thể hiện tính oxi hóa và tính khử.
• Còn I2 hầu như không phản ứng.

Phản ứng cụ thể như sau (bạn nhớ ghi thêm số oxi hóa vào mỗi phản ứng):

• 2F2 (aq) + 2H2O (l) → O2 (g) + 4HF (aq)
• Cl2 (aq) + H2O (l) ⇌ HCl (aq) + HClO (aq)
• Br2 (aq) + H2O (l) ⇌ HBr (aq) + HBrO (aq)
• I2 (s) + H2O (l) —x→

Ghi chú: theo SGK mới-áp dụng cho lớp 10 vào năm học 2022-2023, phương trình phản ứng sẽ ghi thêm trạng thái (viết tắt từ tiếng Anh) của mỗi chất. Cách viết này theo SGK nước ngoài, cụ thể

• s (solid): rắn
• g (gaz): khí / hơi
• l (liquid): lỏng
• aq (aqua): dung dịch

8. Liên kết nhanh

Halogen phản ứng hóa học với bạn bè như thế nào.

Đọc thêm các bài viết khác về Hóa lớp 10 tại đây.

Nếu có câu hỏi hoặc ý tưởng mới, hãy lưu lại trong phần bình luận bên dưới Bạn nhé! Câu hỏi và ý tưởng của Bạn luôn tuyệt vời.
Cũng đừng quên chia sẻ bài viết lên mạng xã hội để cùng vui nha bạn. Thanks.

Chia sẻ bài viết lên mạng xã hội

• Share on Facebook
• Share on Twitter
• Share on Pinterest
• Share on LinkedIn