Chương V: NHÓM HALOGEN
CHỦ ĐỀ: ĐƠN CHẤT HALOGEN
ND 1: Vị trí, cấu tạo, tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của nhóm halogen


Flo Lịch sử coi năm 1771 là năm tìm ra flo, khi nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele (đọc là Sile) chưng hỗn hợp khoáng vật fluorit (CaF2) với axit sulfuric. Fluo tiếng La Tinh nghĩa là chảy. Sau đó đã được đổi tên thành Flo theo tiếng Hi Lạp nghĩa là sự hủy diệt, chết chóc.
Clo được tìm ra năm 1774 và cũng bởi nhà hóa học Scheele. Đó là khi ông cho axit clohidric tác dụng với khoáng vật piroluzit (MnO2). Tên gọi Clo từ tiếng Hi Lạp nghĩa là vàng lục.
Brom được tìm ra năm 1825 bởi nhà hóa học Pháp Antoine Jerome Balard. Brom bắt nguồn từ bromos trong tiếng Hi Lạp nghĩa là hôi thối.
Iot được phát hiện năm 1811 bởi nhà thầu khoán người Pháp Bernard Courtois. Tiếng Hi Lạp, iodes nghĩa là màu tím.
Atatin được tìm năm 1940 bởi nhóm nhà vật lí người Ý D.Corson, C.Mackenzic, E.Segre. Atatin đặt theo tiếng Hi Lạp nghĩa là không bền. Tất nhiên là vậy rồi vì nó là nguyên tố phóng xạ
I. VỊ TRÍ CỦA NHÓM HALOGEN TRONG BẢNG TUẦN HOÀN
- Lưu ý:Atatin không gặp trong tự nhiên, là nguyên tố phóng xạ nên ta không nghiên cứu.
VỊ TRÍ CỦA NHÓM HALOGEN
- Nhóm Halogen gồm các nguyên tố F, Cl, Br, I.
II. CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ,
CẤU TẠO PHÂN TỬ
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử: F, Cl, Br, I
9F: 2s2 2p5
17Cl: 3s23p5
35Br: 4s24p5
53I: 5s25p5
Phân lớp s : có 2e
Phân lớp p: có 5e
Tổng quát : ns2np5
- Khuynh hướng đặc trưng của các nguyên tử halogen: dễ nhận thêm 1 electron, tạo thành ion halogenua có cấu hình e giống khí hiếm.
ns2np5
ns2np6
X + 1e
Thể hiện tính oxi hoá mạnh
VD: Cl + 1e
X
Cl
- Các nguyên tử của nguyên tố halogen không đứng riêng rẽ mà liên kết với nhau tạo ra phân tử X2
X
. .
: .
. .
. .
. :
. .
X
X
+
X
. .
: :
. .
. .
:
. .
CTCT: X-X
CTPT: X2
III.TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
1. Tính chất vật lý
Tính tan:Cl2,Br2 tan được trong nước, I2 ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ
I2 thăng hoa
Bảng 11: Một số đặc điểm của các nguyên tố halogen
Trạng thái tự nhiên của các halogen
1. Sự biến đổi tính chất vật lý của các đơn chất
Đi từ flo đến iot:
- Trạng thái tập hợp: Khí --->lỏng--->rắn
- Màu sắc: Đậm dần
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi: Tăng dần
IV. SỰ BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT
- Độ âm điện tương đối lớn
2. Sự biến đổi độ âm điện
- Đi từ flo đến iot: độ âm điện giảm
- Flo luôn có số oxi hoá là -1 trong các hợp chất
- Các halogen khác: ngoài số oxi hoá là -1 còn có
các số oxi hoá là +1, +3, +5, +7.

3. Sự biến đổi tính chất hoá học của các đơn chất
- Vì lớp e ngoài cùng có cấu tạo tương tự nhau (ns2np5) nên các halogen giống nhau về tính chất cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất do chúng tạo thành
CỦNG CỐ KIẾN THỨC
Bài tập 1: Trong những câu sau đây câu nào không chính xác?
a. Halogen là những phi kim điển hình, chúng là những chất oxi hoá mạnh.
b. Trong hợp chất, các halogen đều có thể có số oxi hoá:-1,+1,+3,+5,+7.
c. Khả năng oxi hoá của halogen giảm từ flo đến iot.
d. Các halogen khá giống nhau về tính chất hoá học.
Dựa vào bán kính nguyên tử hãy giải thích vì sao đi từ F đến I tính oxi hoá giảm?
Vì bán kính tăng dần nên lực hút giữa hạt nhân và e lớp ngoài cùng giảm, khả năng nhận e giảm nên tính oxh giảm
Bài tập 2: Hãy chọn câu trả lời đúng trong các câu sau:
Halogen là phi kim mạnh vì:
a. Phân tử có 1 liên kết cộng hoá trị.
b. Có độ âm điện lớn.
c. Năng lượng liên kết phân tử không lớn.
d. Bán kính nguyên tử nhỏ hơn so với các nguyên tố trong cùng chu kì.
Bài tập 3: Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm chung của các nguyên tố halogen?
a. Nguyên tử chỉ có khả năng thu 1 electron.
b. Tạo ra hợp chất liên kết cộng hoá trị với hiđro.
c. Có số oxi hoá -1 trong mọi hợp chất.
d. Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử có 7 electron.
Một vài điều cần biết về clo
Clo là hóa chất có thể gây ngộ độc khi ta hít hoặc nuốt phải. Khi đó clo sẽ phản ứng với nước trong cơ thể để tạo thành axit clohidric HCl và axit hipocloro HClO mà cả hai đều nguy hiểm với con người. Ta thường biết khí clo thường được dùng để khử trùng bể bơi, các nguồn nước máy nhưng điều này không mấy ảnh hưởng tới con người. Chủ yếu nguyên nhân ngộ độc clo là do uống phải các nước tẩy rửa, hoặc do sự thiếu cẩn trọng trong các phòng thí nghiệm... Clo độc gây triệu chứng trên toàn cơ thể. Cơ thể bị tổn thương, có cảm giác nóng rát miệng, sưng phù họng, nôn mửa,... với đường tiêu hóa; khó thở và tạo dịch trong phổi với đường hô hấp; tụt huyết áp, tổn thương da, mất cân bằng pH trong máu... với hệ tuần hoàn. Khi hít phải thì ngay lập tức đưa nạn nhân đến nơi thoáng khí. Cho uống sữa hoặc nước nếu vô tình nuốt phải (trừ khi nôn mửa hoặc co giật).
Do sự nguy hiểm này của clo mà đây đã trở thành một vũ khí hóa
học được sử dụng trong chiến tranh. Trong thế chiến thứ nhất,
quân Đức và Anh đã dùng hơn 125.000 tấn khí độc. Quân Đức
còn dùng clo tiêu diệt toàn bộ 2 sư đoàn Pháp và Algeria. Nạn
nhân cảm thấy đau nhói ở cổ và ngực.

Quả là một thứ khí nguy hiểm! Nhưng rất may khi thứ khí này
không tồn tại ở dạng đơn chất mà chủ yếu dưới dạng hợp chất.
Mà nhiều nhất chính là muối ăn hằng ngày ta sử dụng: NaCl
Hành trình khám phá ra flo
Thật vậy! Lịch sử tìm ra flo tự do (ở dạng đơn chất) cũng là lịch sử của nguy hiểm và hi sinh của nhiều nhà khoa học.
Humphry Davy không thành công trong việc điện phân axit flohidric HF và ông bị ngộ độc, dù rằng ông đã xác định được nguyên tử khối của flo bằng 19,06.

Năm 1834, học trò của ông là nhà vật lí Michael Faraday cố gắng tìm cách giải quyết vấn đề flo tự do bằng cách điện phân một số muối florua trạng thái nóng chảy nhưng cũng thất bại.

Sau đó hai anh em nhà Knox người Ái Nhĩ Lan (Ireland) tiến hành thí nghiệm 5 năm liền. Kết quả là một người chết và người còn lại bị thương.
Ngoài ra còn có một số nhà bác học khác chia sẻ số phận của anh em nhà Knox.

Cuối cùng trong những năm 1854-1856, giáo sư Pháp trường ĐH Bách khoa Paris là E.Fremy mới thành công trong việc điện phân canxi florua (CaF2) nóng chảy. Canxi kim loại xuất hiện ở cực âm và một khí thoát ra ở cực dương. Tiếc là ông chưa thu được khí để nghiên cứu tính chất.

Năm 1869, nhà hóa học Anh G.Gore đã thu được ít flo, nhưng nó đã nổ mạnh khi tác dụng với khí hidro. (vì bản thân flo đã phản ứng mãnh liệt với hidro trong bóng tối rồi!)


Người cuối cùng thành công trong điều chế flo tự do là nhà bác
học Pháp Henri Moissan. Đó là năm 1886-nửa sau của thế kỉ XIX!
Năm sau ông thu được flo lỏng. Khi điều chế flo, ông đã phải sử
dụng một bộ áo giáp bằng bạch kim (platin) vì đó là 1 trong số
ít ỏi các kim loại không bị flo phân hủy
good bye ! See you again !