Tính chất vật lí và hoá học của đơn chất halogen - Hoá 10

- Các nguyên tử halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng, dễ nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền của khí hiếm gần nhất:

                                  \(n{s^2}n{p^5} + 1e \to n{s^2}n{p^6}\)

- Do vậy, số oxi hoá đặc trưng của các halogen trong hợp chất là -1.

- Tuy nhiên, khi liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn, các halogen có thể có các số oxi hoá dương: +1, +3, +5, +7 (trừ fluorine có độ âm điện lớn nhất, nên fluorine luôn có số oxi hoá bằng -1 trong mọi hợp chất).

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng từ F₂ đến I₂ do:

+ Tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.

+ Khối lượng phân tử tăng.

- Ở điều kiện thường, các halogen ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ như alcohol, benzene.

- Trong y học, dung dịch iodine loãng trong ethanol được dùng làm thuốc sát trùng.

Các halogen phản ứng trực tiếp với nhiều kim loại, tạo muối halide

- Sodium nóng chảy sẽ cháy với ngọn lửa sáng chói trong khí chlorine, tạo thành sodium chloride: \({\rm{2}}\mathop {{\rm{Na}}}\limits^{{\rm{0  }}} {\rm{ + }}\mathop {{\rm{C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}}\limits^{{\rm{0   }}}  \to \mathop {{\rm{2Na}}}\limits^{{\rm{ + 1}}} \mathop {{\rm{Cl}}}\limits^{{\rm{ - 1}}} \) (Sodium chloride).

- Dây sắt (iron) nung đỏ sẽ bốc cháy trong khí chlorine, tạo thành khói màu nâu đỏ là iron (III) chloride: \({\rm{2}}\mathop {{\rm{Fe}}}\limits^{{\rm{0  }}} {\rm{ + }}\mathop {{\rm{3C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}}\limits^{{\rm{0   }}}  \to \mathop {{\rm{2Fe}}}\limits^{{\rm{ + 3}}} \mathop {{\rm{C}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}}}\limits^{{\rm{ - 1}}\,\,\,\,} \):  Iron(III) chloride

- Các halogen phản ứng với hydrogen, tạo thành hydrogen halide.

- Mức độ phản ứng của các halogen với hydrogen giảm dần khi đi từ fluorine đến iodine, phù hợp với tính oxi hoá của các halogen giảm dần từ F₂ đến l₂.

Khi tan vào nước, một phần Cl₂ tác dụng với nước tạo thành HCl (hydrochloric acid) và HCIO (hypochlorous acid):

* HClO: Hypochlorous acid có tính oxi hoá mạnh nên chlorine trong nước có khả năng diệt khuẩn, tẩy màu và được ứng dụng trong khử trùng nước sinh hoạt.

=> Khí chlorine ẩm có tính tẩy màu do Cl₂ phản ứng với nước tạo HClO và HCl.

- Chlorine phản ứng với dung dịch kiềm ở điều kiện thường, tạo thành nước Javel (Gia-ven):

=> Nước Javel (chứa NaClO (sodium hypochlorite), NaCl và một phần NaOH dư) được dùng làm chất tẩy rửa, khử trùng.

- Khi đun nóng, Cl₂ phản ứng với dung dịch kiềm tạo thành muối chlorate:

=> Potassium chlorate là chất oxi hoá mạnh, được sử dụng chế tạo thuốc nổ, hỗn hợp đầu que diêm,...

- Chlorine có thể oxi hoá ion Br^- trong dung dịch muối bromide và ion I^- trong dung dịch muối iodide, bromine có thể oxi hoá ion I^- trong dung dịch muối iodide.

\(C{l_2} + 2NaBr \to 2NaCl + B{r_2}\)

\(B{r_2} + 2NaI \to 2NaBr + {I_2}\)

- Trong công nghiệp, phản ứng giữa chlorine và ion bromide được ứng dụng để điều chế bromine từ nước biển.