Halogen | Khái niệm hoá học

1. Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn

Nhóm VIIA của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học gồm các nguyên tố flo (F), clo (Clo), brom (Br), Iot (I) và atatin (At), được gọi chung là halogen (Tiếng Hilap halogennao có nghĩa là tạo nên muối ăn). Atatin không gặp trong tự nhiên, nó được điều chế nhân tạo trong các lò phản ứng hạt nhân nên được xem xét chủ yếu trong nhóm các nguyên tố phóng xạ.

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

2. Cấu hình electron nguyên tử, cấu tạo phân tử

Lớp electron ngoài cùng của các nguyên tử các nguyên tố halogen đều cso 7 electron, được phân thành 2 phân lớp: phân lớp s có 2 electron, phân lớp p có 5 electron. (ns²np⁵)

Do có 7 electron lớp ngoài cùng, chỉ còn thiếu 1 electron là đạt được cấu hình electron bền như khí hiếm, nên ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen góp chung một đôi electron để tạo ra phân tử có liên kết cộng hóa trị không phân cực. 

CTPT:  X₂                                      CTCT: X-X;  (X là kí hiệu chỉ các nguyên tố halogen)

Liên kết của phân tử X₂ không bền lắm, chúng dễ bị tách thành 2 nguyên tử X. Trong phản ứng hóa học, các nguyên tử này rất hoạt động vì chúng dễ thu thêm 1 elecron, do đó tính chất hóa học đặc trưng nhất của các halogen là tính oxi hóa mạnh.

3. Sự biến đổi tính chất

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,…

a. Sự biến đổi tính chất vật lí của các đơn chất

Đi từ flo đến iot ta thấy:

– Trạng thái tập hợp: Từ thể khí chuyển sang thể lỏng và thể rắn.

– Màu sắc: Đậm dần.

– Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi: Tăng dần.

b. Sự biến đổi độ âm điện

– Độ âm điện tương đối lớn.

– Đi từ flo đến iot độ âm điện giảm dần.

– Flo có độ âm điện lớn nhất nên trong tất cả các hợp chất chỉ có số oxi hóa -1.

Các halogen còn lại ngoài số oxi hóa -1 còn có các số oxi hóa khác +1; +3; +5; +7.

c. Sự biến đổi tính chất hóa học của các đơn chất

– Vì lớp electron ngoài cùng có cấu tạo tương tự nhau (ns²np⁵) nên các đơn chất halogen giống nhau về tính chất hóa học cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất do chúng tạo thành.

– Halogen là những phi kim điển hình. Đi từ flo đến iot, tính oxi hóa giảm dần.

– Các đơn chất halogen oxi hóa được hầu hết các kim loại tạo ra muối halogenua, oxi hóa khí hidro tạo ra những hợp chất khí không màu hidro halogenua. Những chất khí này tan trong nước tạo ra dung dịch axit halogenic.

– 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.