Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide

 Hydrogen halide là hợp chất của hydrogen với halogen, công thức tổng quát là HX, với X là halogen. Hậu tố “ide” trong hydrogen halide được thay thế từ hậu tố “ine” của tên halogen.

Bảng 1. Bảng mô tả đặc điểm, tính chất vật lí của hydrogen halide (HX)

• Các hydrogen halide tan trong nước, tạo thành hydrohalic acid tương ứng. Hydrofluoric acid (HF) là acid yếu, nhưng có tính chất đặc biệt là ăn mòn thủy tinh, phương trình hóa học của phản ứng:

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

• Các dung dịch HCl, HBr, HI là những acid mạnh, có đầy đủ tính chất hoá học chung của acid như làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ, tác dụng với kim loại đứng trước hydrogen trong dãy hoạt động hoá học, tác dụng với base oxide, base và một số muối.

Ví dụ:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

CaO + 2HBr → CaBr₂ + H₂O

Na₂CO₃ + 2HI → 2NaI  + CO₂ + H₂O

Tính acid của các hydrohalic acid tăng dần từ hydrofluoric acid đến hydroiodic acid.

Trong ion halide, các halogen có số oxi hóa thấp nhất là -1, do đó ion halide chỉ thể hiện tính khử trong phản ứng oxi hoá - khử.

Khi đun nóng các muối khan halide với chất oxi hóa mạnh, như dung dịch H₂SO₄ đặc:

• Ion chloride không khử được H2SO4 nên chỉ xảy ra phản ứng trao đổi.

KCl + H₂SO₄  \(\overset{< 250^{\circ} }{\rightarrow}\) KHSO₄ + HCl

• Ion bromide khử H₂SO₄ đặc thành SO₂ và Br^- bị oxi hoá thành Br₂ sản phẩm có màu vàng đậm.

 2KBr + 2H₂SO₄ → Br₂ + SO₂↑ + K₂SO₄ + 2H₂O 

• Ion iodide có thể khử H₂SO₄ đặc thành H₂S, S, SO₂ tùy vào điều kiện phản ứng và I^- bị oxi hóa thành I₂ có màu đen tím.

2KI + 2H₂SO₄ → I₂↓ + SO₂↑ + K₂SO₄ + 2H₂O

6KI + 4H₂SO₄  → 3I₂↓ + S↓ + 3K₂SO₄ + 4H₂O

8KI + 5H₂SO₄ → 4I₂ + H₂S↑ + 4K₂SO₄ + 4H₂O

Hình 2: Các muối KCl (a), KBr (b), KI (c) phản ứng với dung dịch H2SO4 đặc

Tính khử của các ion halide tăng theo chiều F^- < Cl^- < Br^- < I^-.

Phân biệt các ion F^-, Cl^-, Br^- và I^- bằng cách cho dung dịch silver nitrate (AgNO₃) vào dung dịch muối của chúng.

 NaF + AgNO₃ → không phản ứng

NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃

         (Kết tủa màu trắng)

NaBr + AgNO₃ → AgBr↓ + + NaNO₃

        (Kết tủa màu vàng nhạt)

Nal + AgNO₃ → AgI↓ + NaNO₃

• Hydrogen fluoride: Dùng để tẩy cặn trong các thiết bị trao đổi nhiệt; chất xúc tác trong nhà máy lọc dầu, công nghệ làm giàu uranium, sản xuất dược phẩm, ...
• Hydrogen chloride: Dùng để loại bỏ gỉ thép; sản xuất chất tẩy rửa nhà vệ sinh, các hợp chất vô cơ và hữu cơ phục vụ đời sống, sản xuất, ...
• Hydrogen bromide: Làm chất xúc tác cho các phản ứng hữu cơ, tổng hợp chất chống cháy chữa nguyên tố bromine như tetrabromobisphenol A, điều chế nhựa epoxy, sản xuất các vi mạch điện tử, ...
• Hydrogen iodide: Dùng làm chất khử phổ biến trong các phản ứng hoá học; sản xuất iodine và alkyl iodide, ...