Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào?

Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào? được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 10 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Câu hỏi: Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào? Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn?

Trả lời:

- Nhóm halogen gồm các nguyên tố flo (F), clo (Cl), brom (Br), iot (I) và atatin (At). (At là nguyên tố phóng xạ không gặp trong tự nhiên)

- Những nguyên tố halogen thuộc nhóm VIIA. Chúng đứng ở cuối các chu kì, ngay trước các nguyên tố khí hiếm.

1. Halogen là gì?

Nhóm halogen, hay còn gọi là các nguyên tố halogen (tiếng Latinh nghĩa là sinh ra muối) là những nguyên tố thuộc nhóm VII A (tức nhóm nguyên tố thứ 7 theo danh pháp IUPAC hiện đại) trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Nhóm này bao gồm các nguyên tố hóa học là fluor, clo, brom, iod, astatin và tennessine. Chúng là các nguyên tố phi kim phản ứng tạo thành các hợp chất có tính axit mạnh với hydro, từ đó các muối đơn giản có thể được tạo ra.

Nhóm này gồm các nguyên tố hóa học như: Flo (F), Clo (Cl), Brôm (Br), Iốt (I), Astatin (At là nguyên tố phóng xạ, hiếm gặp tự nhiên trong lớp vỏ Trái Đất), Tennessine (Ts là nguyên tố mới được phát hiện).

2. Tính chất vật lý của khí Halogen là gì?

Trong nhóm Halogen, tính chất vật lý biến đổi có quy luật: Trạng thái tập hợp, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi. Flo tác dụng mãnh liệt với nước giải phóng oxi. Các Halogen khác tan tương đối ít trong nước và tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ. Nhóm halogen bao gồm: F, Cl, Br, I còn At là nguyên tố phóng xạ.

3. Cấu tạo phân tử của nhóm Halogen là gì?

Các nguyên tố Halogen đều có 7 electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử, phân thành hai phân lớp là s có 2 electron và p có 5 electron.

Chính vì có 7 electron ở lớp ngoài cùng, chỉ thiếu 1 electron là đạt được cấu hình electron bền như khí hiếm mà các nguyên tố Halogen ở trạng thái tự do. Hai nguyên tử Halogen có thể góp chung một đôi electron để có thể tạo ra phân tử có liên kết cộng hóa trị không cực.

Nguyên tố Halogen có liên kết của phân tử (X₂) không bền lắm và có thể dễ dàng bị tách thành 2 nguyên tử X. Trong phản ứng hóa học, các Halogen có tính chất hóa học cơ bản là tính oxy hóa mạnh do các nguyên tử này dễ thu thêm 1 electron.

4. Tính chất hóa học

Đây là những phi kim điển hình. Có tính oxi hóa mạnh do đặc điểm của lớp electron ngoài cùng. Tính oxi hóa giảm dần theo chiều từ flo đến iốt.

Tác dụng với kim loại

- Các nguyên tố halogen phản ứng hầu hết với các kim loại trừ Au và Pt (riêng với F2 có thể phản ứng với tất cả các kim loại) để tạo muối halogenua và thường xảy ra ở điều kiện nhiệt độ cao.

2M + nX₂ → 2MXn

- Phản ứng với hidro để tạo nên hidro halogenua

H₂+ X₂ → 2HX

Trong đó để tạo thành phản ứng mỗi halogen lại có điều kiện khác nhau:

F₂: có thể xảy ra cả trong bóng tối

Cl₂: hoạt động khi được chiếu sáng

Br₂: ở điều kiện được đun nóng ở nhiệt độ cao

I₂: phản ứng mang tính thuận nghịch và cần được đun nóng

Tác dụng với nước

- F2 tác dụng mãnh liệt với nước giải phóng oxy

2H₂O + 2F₂ → 4HF + O₂

- Còn Br₂ và Cl₂ thì có phản ứng thuận nghịch với nước:

H₂O + Cl₂ ↔ HCl + HClO

- Riêng I₂ không có phản ứng với nước

Phản ứng với dung dịch kiềm

- Đối với dung dịch kiềm loãng nguội

X₂ + 2NaOH → NaX + NaXO + H₂O

(Vd: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O)

Riêng F₂ : 2F₂ + 2NaOH → 2NaF + H₂O + OF₂

- Đối với dung dịch kiềm đặc

3X₂ + 6KOH → 5KX + KXO₃ + 3H₂O

(Vd: 3Cl + 6KOH → 5KCl + KClO₃ + 3H₂O ở điều kiện 100^oC)

Tác dụng với dung dịch muối halogenua

- Tác dụng với các dung dịch muối halogenua của nhóm halogen có tính oxi hóa yếu hơn trừ F2 không có phản ứng.

X₂ + 2NaX’ → 2NaX + X’₂

(trong đó X’ là halogen có tính oxy hóa yếu hơn tính oxy hóa của halogen X)

- Các cặp oxy hóa khử của nhóm halogen được xếp theo chiều giảm dần tính khử của các ion X^-: I₂/2I^- đến Br₂/2Br^- và cuối cùng là Cl₂/2C^l-

5. Những ứng dụng quan trọng của nhóm halogen

Tạo ra đèn halogen

+ Đèn halogen là một bóng đèn sợi đốt gồm một dây tóc vonfram được bọc kín trong một bóng đèn nhỏ gọn với một hỗn hợp của một khí trơ, cùng với một lượng nhỏ chất halogen như iốt hoặc brôm.

+ Kết hợp của khí halogen cùng sợi vonfram tạo ra phản ứng hóa học chu trình halogen làm bổ sung vonfram cho dây tóc, giúp tăng tuổi thọ và duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn. Vì vậy, bóng đèn halogen có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với đèn chứa khí thông thường có công suất và tuổi thọ hoạt động tương tự, đồng thời cũng tạo ra ánh sáng có hiệu suất chiếu sáng và nhiệt độ màu cao hơn.

Ứng dụng Halogen trong điện tử và vật liệu

+ Halogen free thường được dùng làm chất chống cháy và được sử dụng trong các thành phần điện tử và vật liệu, vỏ sản phẩm, chất dẻo.

Lưu ý: Loại chất chống cháy này không thể tái chế, nó sẽ giải phóng các chất có hại trong quá trình đốt cũng như sưởi ấm, nó đe doạ sức khoẻ của con người và môi trường xung quanh.

Ứng dụng của halogen trong y học

- Những ứng dụng của iốt:

+ Thuốc bôi iốt (5% iốt trong nước/êtanol) để khử trùng vết thương hay khử trùng bề mặt chứa nước uống.

+ Iốt-123 được dùng trong y khoa để tạo ảnh và xét nghiệm hoạt động của tuyến giáp.

+ Iốt-131 giúp điều trị ung thư tuyến giáp và bệnh Grave, cũng dùng trong chụp ảnh tuyến giáp.

- Những ứng dụng của Flo:

Hiện nay các hợp chất dược phẩm có chứa flo đang được sử dụng nhiều trên thị trường. Ví dụ: Các thuốc chống suy nhược như Prozac và Paxil, các thuốc chống viêm khớp và chống viêm nói chung như Celebrex, các thuốc chống nhiễm trùng như Cipro…

6. Phương trình điều chế

* Điều chế F₂

Điện phân nóng chảy hỗn hợp KF và 2HF. H₂ thoát ra ở cực âm còn F₂ thoát ra ở cực dương. 2HF -(điện phân nóng chảy+KF)-> H₂ + F₂

* Điều chế Cl₂

K₂Cr₂O7 + 14HCl -> 3Cl₂ + 2KCl + 2CrCl₃ + 7H₂O

MnO₂ + 4HCl -(ánh sáng)> Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O

CaOCl₂+ 2HCl -> CaCl₂ + Cl₂ + H₂O

2NaCl + 2H₂O-(điện phân dung dịch có màng ngăn xốp)

-> 2NaOH + Cl₂ + H₂ (Dung dịch muối bão hòa)

* Điều chế Br₂

2KBr + MnO₂ + 2H₂SO₄ -> MnSO₄+K₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

2AgBr -(nhiệt độ cao)-> 2Ag + Br₂

4HBr + O₂ -> 2H₂O + 2Br₂

2HBr + H₂SO₄ -> Br₂ + SO₂ + 2H₂O

*Điều chế I ₂

NaClO + 2KI + H₂O -> NaCl + I₂ + 2KOH

2KI + MnO₂ + 2H₂SO₄ -> MnSO₄+K₂SO₄ + I₂ + 2H₂O

8HI + H₂SO₄ -> 4I₂ + H₂S + 4H₂O

2HI + 2FeCl₃ -> 2FeCl₂ + I₂ + 2HCl

2HI -(t^o trên 300 độ C)-> H₂ + I₂

----------------------------------------

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn nội dung bài Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào? Để có kết quả học tập tốt và hiệu quả hơn, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Hóa học 10, Chuyên đề Vật Lý 10, Chuyên đề Hóa học 10, Giải bài tập Toán 10. Tài liệu học tập lớp 10 mà VnDoc tổng hợp biên soạn và đăng tải.