Lý thuyết Bài tập về đơn chất halogen

1. Nguyên tố nhóm halogen

- Các nguyên tố halogen trong bảng tuần hoàn là: fluorine (F); chlorine (Cl); bromine (Br); iodine (I) và hai nguyên tố phóng xạ là astatine (At), tennessine (Tc).

- Mỗi nguyên tử nguyên tố nhóm VIIA đều có 7 electron ở lớp ngoài cùng, dạng ns²np⁵, vì vậy chúng là các phi kim.

- Trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm VIIA tồn tại dưới dạng hợp chất (chủ yếu là các muối).

2. Đơn chất halogen

Ở điều kiện thường, đơn chất halogen tồn tại dưới dạng phân tử hai nguyên tử, kí hiệu chung là X₂.

- Xu hướng biến đổi một số tính chất của các đơn chất halogen khi đi từ F₂ đến I₂ là:

+ Màu sắc đậm dần.

+ Thể biến đổi từ khí (fluorine, chlorine) sang lỏng (bromine) rồi đến rắn (iodine).

+ Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần.

- Xu hướng tạo liên kết trong các phản ứng hóa học:

+ Xu hướng thứ nhất: Nhận thêm 1 electron từ nguyên tử khác.

+ Xu hướng thứ hai: Góp chung electron hóa trị với nguyên tử nguyên tố khác.

- Xu hướng thể hiện tính oxi hóa:

Ngoại trừ fluorine, các halogen còn lại thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử trong các phản ứng hóa học. Tuy nhiên tính chất oxi hóa là tính chất phổ biến.

Từ F₂ đến I₂ tính oxi hóa giảm dần.

+ Phản ứng với hydrogen

H₂(g) + F₂(g) $\stackrel{-{252}^{\circ }C}{\to }$2HF(g)

H₂(g) + Cl₂(g) $\stackrel{as}{\to }$2HCl(g)

H₂(g) + Br₂(g) $\stackrel{t^{\circ }C}{\to }$2HBr(g)

H₂(g) + I₂(g) $\stackrel{t^{\circ }C, xt}{\rightleftarrows }$2HI (g)

+ Phản ứng thế halogen

Trong dung dịch, các halogen có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ phản ứng với muối halide của halogen có tính oxi hóa yếu hơn để tạo ra các halogen có tính oxi hóa yếu hơn.

Tuy nhiên trong dung dịch thì fluorine không có phản ứng này.

Ví dụ:

Cl₂(g) + 2NaBr(aq) → 2NaCl(aq) + Br₂(aq)

+ Phản ứng với nước

Ngoại trừ fluorine, các halogen còn lại khi phản ứng với nước đều thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử.

2F₂(aq) + 2H₂O(l) → O₂(g) + 4HF(aq)

Cl₂(aq) + H₂O(l) ⇄ HCl(aq) + HClO(aq)

Br₂(aq) + H₂O(l) ⇄ HBr(aq) + HBrO(aq)

+ Phản ứng với dung dịch sodium hydroxide

Ngoại trừ fluorine, các halogen còn lại khi phản ứng với dung dịch sodium hydroxide đều thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử.

Ví dụ:

$\stackrel{0}{C{l}_2}$ + 2NaOH ® $Na\stackrel{-1}{Cl}$ + $NaO\stackrel{+1}{Cl}$ + H₂O (*)

Phản ứng (*) còn được thực hiện ở 70^oC: