Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
CHƯƠNG 6 VÀ CHƯƠNG 7 - Coggle Diagram
CHƯƠNG 6 VÀ CHƯƠNG 7
Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA
Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn
Nhóm halogen gồm những nguyên tố thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học: fluorine (F); chlorine (Cl); bromine (Br); iodine (I); astatine (At) và tennessine (Ts).
Trong đó astatine (At) và tennessine (Ts) là các nguyên tố phóng xạ.
Trạng thái tự nhiên của các halogen
Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Hợp chất chủ yếu của halogen là muối halide.
Ion fluoride được tìm thấy trong các khoáng chất như fluorite (CaF2); fluorapatite (Ca5(PO4)3F) và cryolite (Na3AlF6).
on bromide có trong quặng bromargyrite (AgBr);
Ion chloride có nhiều trong nước biển, trong quặng halite (NaCl, thường gọi là muối mỏ), sylvite (KCl).
Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen. Đặc điểm cấu tạo phân tử halogen.
Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen đều có 7 electron.
Để đạt cấu hình electron bền vững giống khí hiếm, hai nguyên tử halogen góp chung một cặp electron để hình thành phân tử.
Đơn chất halogen tồn tại ở dạng phân tử X2, liên kết trong phân tử là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
Tính chất vật lý của các halogen
Các halogen ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ không phân cực như hexane (C6H14), carbon tetrachloride (CCl4), …
Trạng thái tập hợp của đơn chất ở 20oC thay đổi: fluorine và chlorine ở thể khí, bromine ở thể lỏng, iodine ở thể rắn.
Màu sắc đậm dần: fluorine có màu lục nhạt, chlorine có màu vàng lục, bromine có màu nâu đỏ, iodine có màu đen tím.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của đơn chất halogen bị ảnh hưởng bởi tương tác van der Waals giữa các phân tử. Từ fluorine đến iodine, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng, làm tăng tương tác van der Waals, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.
Tính chất hóa học của các halogen
Tác dụng với kim loại
Tác dụng với hydrogen
Tác dụng với dung dịch kiềm
Tác dụng với dung dịch muối halide
Ứng dụng của các halogen
Fluorine: Được dùng trong sản xuất các chất dẻo ma sát thấp, như teflon phủ trên chảo chống dính… Một số hợp chất khác của fluorine như cryolite dùng cho sản xuất nhôm; sodium fluorine sử dụng như một loại thuốc trừ sâu, chống gián; một số muối fluorine khác được thêm vào thuốc đánh răng, tạo men răng, …
Chlorine: Là chất oxi hóa mạnh, được sử dụng làm chất tẩy trắng và khử trùng nước. Một lượng lớn chlorine được dùng để sản xuất các dung môi như carbon tetrachloride (CCl4), chloroform (CHCl3) …
Bromine: Được dùng để điều chế thuốc an thần, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, mực in; silver bromide (AgBr) là chất nhạy với ánh sáng, dùng để tráng phim ảnh, phụ gia chống ăn mòn cho xăng, …
Iodine: Là nguyên tố vi lượng cần thiết cho dinh dưỡng của con người, thiếu iodine có thể gây nên tác hại cho sức khỏe như gây bệnh bướu cổ, thiểu năng trí tuệ, hỗn hợp ethanol và iodine là chất sát trùng phổ biến. Các hợp chất iodine được sử dụng làm chất xúc tác, dược phẩm và thuốc nhuộm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học
Ảnh hưởng của nồng độ
Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
Nồng độ của các chất phản ứng tăng làm tăng số va chạm hiệu quả nên tốc độ phản ứng tăng.
Khi các chất phản ứng va chạm đúng hướng và đủ năng lượng dẫn đến xảy ra phản ứng, gọi là va chạm hiệu quả.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng.
Ở nhiệt độ thường, các chất phản ứng chuyển động với tốc độ nhỏ; khi tăng nhiệt độ; các chất sẽ chuyển động với tốc độ lớn hơn, dẫn đến tăng số va chạm hiệu quả nên tốc độ phản ứng tăng.
Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ phản ứng hóa học được biểu diễn bằng công thức: vt1/vt2 = y x (t2-t1)/10
Ảnh hưởng của áp suất
Trong phản ứng hóa học có sự tham gia của chất khí, áp suất có thể ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.
Đối với phản ứng có chất khí tham gia, tốc độ phản ứng tăng khi tăng áp suất.
Khi tăng áp suất thì nồng độ chất khí tăng, nên tốc độ phản ứng tăng.
Ảnh hưởng của bề mặt tiếp xúc
Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng
Ảnh hưởng của chất xúc tác
Với một số phản ứng hóa học, để tăng tốc độ phản ứng, người ta sử dụng chất xúc tác, được ghi trên mũi tên trong phương trình hóa học.
Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng hóa học, nhưng vẫn được bảo toàn về lượng và chất khi kết thúc phản ứng.
Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide
Tính chất vật lí của hydrogen halide
Hydrogen halide là hợp chất của hydrogen với halogen, công thức tổng quát HX, với X là halogen. Hậu tố “ide” trong hydrogen halide được thay thế từ hậu tố “ine” của tên halogen.
Nhiệt độ sôi của các hydrogen halide tăng dần từ HCl đến HI.
Các phân tử hydrogen fluoride hình thành liên kết hydrogen liên phân tử, loại liên kết này bền hơn tương tác van der Waals, nên nhiệt độ sôi của hydrogen flouride cao bất thường so với các hydrogen halide còn lại.
Hydrohalic acid
Các hydrogen halide tan trong nước, tạo thành hydrohalic acid tương ứng.
Hydrofluoric acid (HF) là acid rất yếu, nhưng có tính chất đặc biệt là ăn mòn thủy tinh, phương trình hóa học của phản ứng
Các dung dịch HCl, HBr, HI là những acid mạnh, có đầy đủ tính chất hóa học chung của acid như: làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ, tác dụng với kim loại đứng trước hydrogen trong dãy hoạt động hóa học, tác dụng với basic oxide, base và một số muối.
Tính khử của các ion halide
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 hóa – khử.
Tính khử của các ion halide tăng theo chiều: F- < Cl- < Br- < I-
Nhận biết ion halide trong dung dịch
Phân biệt các ion F-, Cl-, Br- và I- bằng cách cho dung dịch silver nitrate (AgNO3) vào dung dịch muối của chúng.
Ứng dụng của các hydrogen halide
Hydrogen fluoride: Dùng để tẩy cặn trong các thiết bị trao đổi nhiệt; chất xúc tác trong các 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 và sản xuất,…
Hydrogen bromide: Làm chất xúc tác cho các phản ứng hữu cơ, tổng hợp chất chống cháy chứa 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 hóa học; sản xuất iodine và ankyl iodide…
Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng
Tốc độ phản ứng
Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học
Tốc độ phản ứng của phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian
Tốc độ phản ứng kí hiệu là v, có đơn vị: (đơn vị nồng độ)/ (đơn vị thời gian)
Tốc độ trung bình của phản ứng là tốc độ được tính trong một khoảng thời gian phản ứng
Tính tốc độ trung bình của phản ứng hóa học
vtb = -1/a x sự biến thiên nồng độ chất A = -1/b x sự biến thiên nồng độ chất B = -1/c x sự biến thiên nồng độ chất C = -1/d x sự biến thiên nồng độ chất D
Biểu thức tốc độ phản ứng
Các phản ứng diễn ra với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào nhiều yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, áp suất đối với chất tham gia là chất khí, bề mặt tiếp xúc, chất xúc tác, cường độ ánh sáng, thể của chất, dung môi hòa tan các chất phản ứng, …
Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.
Mối quan hệ giữa nồng độ và tốc độ tức thời của phản ứng hóa học được biểu diễn bằng biểu thức: v = hằng số tốc độ phản ứng x nồng độ (M) chất A tại thời điểm đang xét x nồng độ (M) chất B tại thời điểm đang xét.