Từ 1 và 2 rút nhận xét: a Là các phi kim loại mạnh nhất trong từng chu kỳ do có cấu hình ns2np5 b Có sự biến đổi đều đặn tính chất hóa học và vật lý trong phân nhóm do sự tăng đều đặn bá
Trang 1CHƯƠNG VI NGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP
§1 PHÂN NHÓM HALOGEN
I Đơn chất
I.1 Nhận xét chung & tính chất vật lý đơn chất 1) Sự khác biệt về cấu hình electron
F : 1s22s22p5
Cl : 1s22s22p63s23p53d0
Br: 1s22s22p63s23p63d104s24p54d0
I : 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p55d0
At:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p56d0
2) Sự tăng đều đặn bán kính nguyên tử
Bán kính nguyên tử cộng hóa trị của
halogen
0
0.5
1
1.5
2
Trang 2Từ 1 và 2 rút nhận xét:
a) Là các phi kim loại mạnh nhất trong từng chu kỳ
do có cấu hình ns2np5
b) Có sự biến đổi đều đặn tính chất hóa học và vật lý trong phân nhóm (do sự tăng đều đặn bán kính nguyên tử):
Trong phân nhóm tính phi kim giảm dần từ trên xuống
c) Cl khác F vì có phân lớp 3d trống
d) Br khác Cl vì có phân lớp 3d10 (hiệu ứng co d tác động đến cặp electron 4s)
e) At khác I vì có phân lớp 4f14 (hiệu ứng co f tác động mạnh đến cặp electron 6s)
f) mức oxy hóa −1 bền nhất nên đơn chất có tính oxy hóa đặc trưng Các mức oxy hóa dương đều kém bền do đó các hợp chất halogen có số oxy hóa dương đều đặc trưng bởi tính oxy hóa
g) Trong các số oxy hóa dương, phổ biến nhất là +7 và +5 Số oxy hóa +3 kém bền nhất
Trang 3b) Có sự biến đổi đều đặn tính chất hóa học và vật lý
trong phân nhóm (do sự tăng đều đặn bán kính
nguyên tử):
Trong phân nhóm tính phi kim giảm dần từ trên
xuống
Trạng thái
đơn chất
F 2 khí lục sáng
Cl 2 Khí vàng lục
Br 2 Lỏng đỏ sậm
I 2 rắn tím đen
At Rắn đen
E pl X−X
(kJ/mol)
Thế khử chuẩn
X 2 +2e - = 2X - (V)
2,85 1,36 1,07 0,54 0,2
Thế khử chuẩn
XO 4 - +2e - →
XO 3 - (V)
1,201 1,853 1,60
Năng lượng
ion hóa
X → X + +e - (eV)
17,43 13,01 11,84 10,45 9,5 Độ âm điện 3,98 3,16 2,96 2,66 2,2
Trang 4c) Cl khác F vì có phân lớp 3d trống
E pl X−X
(kJ/mol)
Năng lượng liên kết cao bất thường của Clo, Brom,
Iod, At so với F là do chúng còn tạo được liên kết π
giữa cặp electron tự do và orbitan d trống
Năng lượng liên kết X-X của
halogen (kJ/mol)
0 50 100 150 200 250 300
0 1 2 3 4 5 6
Trang 5d) Br khác Cl vì có phân lớp 3d 10 (hiệu ứng co d tác động đến cặp electron 4s)
e) At khác I vì có phân lớp 4f 14 (hiệu ứng co f tác động mạnh đến cặp electron 6s)
Thế khử chuẩn
XO 4 - +2e - → XO 3 - (V)
1,201 1,853 1,60
Giải thích: Sự tăng thế khử của Br đột ngột so với
Cl là do cặp e- bền rõ rệt do sự co d At(VII) không tồn tại trong nước vì tính oxy hóa quá mạnh của nó ( cặp e- 6s bền rõ rệt do sự co d và f)
Biến đổi thế khử chuẩn
của Cl, Br và I XO4- +2e- = XO3- (V)
0
0.5
1
1.5
2
Trang 6I.2 Tính chất hóa học của đơn chất
A Tính oxy hóa giảm dần từ trên xuống
1) Flo
a) Là chất oxy hóa cực mạnh:
- Tác dụng trực tiếp và mãnh liệt với hầu
hết các đơn chất ở ngay nhiệt độ thấp
- Tác dụng trực tiếp với một số khí hiếm
(trừ He, Ar & Ne)
- Đẩy oxy ra khỏi các hợp chất của nó
SiO2 + F2 = SiF4 + O2 Chú ý: Flo tạo thành lớp mỏng florua với Ni nên thực tế vẫn dùng bình Niken chứa khí flo khô Khả năng hoạt động cao bất thường của flo (so với Oxy hay Clo) do các nguyên nhân sau:
+ Năng lượng liên kết F – F nhỏ (151 kJ/mol)
+ Ái lực electron lớn ( −336,7 kJ/mol)
+ năng lượng hoạt hóa các phản ứng flo tham gia nhỏ (≤ 4kJ/mol)
+ Các hợp chất của flo rất bền vững
Ví dụ:
Hợp chất SF6 (k) SO3 (k) PF5 (k) PCl5 (k)
ΔΗo298,tt
(kJ/mol)
-1221 -396 -1593 -375
Trang 72) Clo
a) Là chất oxy hóa mạnh, nhưng cường độ kém flo
- Tác dụng trực tiếp với hầu hết các
nguyên tố (trừ oxy & khí hiếm) b) Không oxy hóa được nước mà dị phân:
(mặc dù ϕoCl2/2Cl- = 1,359V> ϕoO2,H+/H2O = 1,229V)
Cl2 + H2O HClO + HCl
3) Br & I
a) Brom là chất oxy hóa mạnh, I là chất oxy hóa
trung bình chúng là các chất oxy hoá yếu hơn
so với clo
Chúng chỉ tác dụng với hydro khi đốt nóng
b)Tan trong nước dị phân:
3X2 + H2O HXO3 + 5HX
Tính oxy hóa giảm dần qua thế khử chuẩn:
Thế khử chuẩn
X 2 +2e - = 2X - (V)
2,85 1,36 1,07 0,54 0,2
B Tính khử tăng dần từ Clo đến Atatin
3I2 + 10HNO3 = 6HIO3 + 10NO + 2H2O
Trang 8I.3 Trạng thái tự nhiên & điều chế
1) trạng thái tự nhiên
2) Điều chế
a) Flo
Điện phân muối K[HF2] nóng chảy
Flo thoát ở anod
b) Clo
Công nghiệp: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn, clo thoát ỏ anod
Phòng thí nghiệm:
MnO2(r) + 4HCl(đặc, nóng) = Cl2 + MnCl2 + 2H2O C) Brom & Iod
Dùng clo hoàn nguyên Br & iod từ dung dịch
bromua , iodua
2X-.aq + Cl2 = 2Cl-.aq + X2
Brom lấy từ nước ót sản xuất muối biển
Iod lấy từ tro rong biển
Trang 9II Hợp chất
II.1 hydrohalogenua HX
Vật lý:
Là chất khí ở nhiệt độ thường
Hóa học:
+ Phân tử H-X có cực, phân ly hoàn toàn trong nước (trừ HF mạnh trung bình pK = 10-3,16), nên chúng là axit mạnh
Độ mạnh axit tăng dần từ HF HI
Do đó ion X- hầu như không bị thủy phân
(F- thủy phân yếu)
+ HF tác dụng dễ với thủy tính, cát:
6HF + SiO2 = H2[SiF6] + 2H2O
+ Tính khử tăng dần từ HF đến HBr
2HBr + H2SO4(đậm đặc) = SO2 + Br2 + 2H2O
8HI + H2SO4 (đậm đặc) = H2S + 4I2 + 4H2O
Điều chế
HF:
NaF + H2SO4 = HF↑ + Na2SO4
Clo:
Cl 2 + H 2 = HCl
Br, I 2 :
PX3 + 3H2O = 3HX↑ + H3PO3
Trang 10II.2 Các hợp chất halogen có số oxy hóa dương
Tất cả các hợp chất halogen có số oxy hóa dương
đều là chất oxy hóa (Flo không có số oxy hóa
dương)
Tính oxy hóa giảm dần từ hợp chất Clo đến At
Cường độ oxy hóa phụ thuộc vào độ bền vững của
số oxy hóa và nồng độ các chất
Ví dụ:
−
−
−
−
−
−
−
−
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
=
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
⎯
⎯ →
⎯
=
Cl Cl
ClO ClO
ClO ClO
pH
Cl Cl
HClO HClO
ClO ClO
pH
358 , 1 2 421
, 0 681
, 0 2 295
, 0 3 374
,
0
4
358 , 1 2 630
, 1 701
, 1 2 181
, 1 3 201
,
1
4
14
0
Ở cùng nồng độ Cl(+3) và Cl(+1) có tính oxy hóa
mạnh hơn Cl(+7) và Cl(+5)
Sản phẩm cuối cùng của các hợp chất halogen ở số
oxy hóa dương trong phản ứng oxy hóa – khử khi
dư chất khử là X
-Tự đọc: Nước Javen, Kali Clorat