Tiêu đề Bài 21. Nhóm halogen - GV.docx ✅

F Cl Br I At Ts Chu kì 2 3 4 5 6 7 Tên Fluorine Chlorine Bromine Iodine Astatine Tennessine I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN:  Halogen trong tự nhiên không tồn tại ở dạng đơn chất, chủ yếu tồn tại dưới dạng muối của các ion halide (F – , Cl – , Br – , I – ). Ion fluoride được tìm thấy trong các khoáng chất như fluorite (CaF 2 ); fluorapatite (Ca 5 (PO 4 ) 3 F) và cryolite (Na 3 AlF 6 ). Ion chloride có nhiều trong nước biển, trong quặng halite (NaCl, thường gọi là muối mỏ), sylvite (KCl). Ion bromide có trong quặng bromargyrite (AgBr); ion iodide trong iodargyrite (AgI), … các ion này cũng có trong nước biển và các mỏ muối. Hình. Một số khoáng chất chứa ion halide
Ví dụ 1. Nối các thông tin ở cột A với cột B sao cho phù hợp. Tên quặng Thành phần chính 1. Quặng halite (thường gọi là muối mỏ) a. AgI 2. Quặng fluorapatite b. AgBr 3. Quặng sylvite c. NaCl.KCl 4. Quặng bromargyrite d. Ca 5 (PO 4 ) 3 F 5. Quặng Iodargyrite e. NaCl Đáp án: 1.e – 2.d – 3.c – 4.b – 5.a Ví dụ 2. Giải thích vì sao các nguyên tố halogen không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Đáp án: Halogen có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns 2 np 5 , nên nguyên tử dễ dàng nhận thêm 1 electron hoặc dùng chung electron với nguyên tử khác để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm tương ứng từ đó tạo nên các hợp chất hóa học. Vì vậy các nguyên tố halogen không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Ví dụ 3. Khoảng 71% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi biển và đại dương, phần còn lại là các lục địa và đảo. Theo em, hàm lượng nguyên tố halogen nào nhiều nhất trong tự nhiên? Đáp án: Khoảng 71% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi biển và đại dương ⇒ Hàm lượng nguyên tố chlorine có nhiều nhất trong tự nhiên. II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ: - Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen đều có 7 electron: phân lớp s có 2 electron, phân lớp p có 5 electron. - Do có 7 electron ở lớp ngoài cùng, chưa đạt cấu hình bền vững như khí hiếm, nên ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen góp chung một cặp electron để hình thành phân tử. Với X là kí hiệu các nguyên tố halogen. Công thức cấu tạo của phân tử halogen: X – X. - Dễ nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền của khí hiếm gần nhất: ns 2 np 5 + 1e  ns 2 np 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). Hình. Cấu hình ion halide
Đơn chất halogen tồn tại ở dạng phân tử X 2 , liên kết trong phân tử là liên kết cộng hoá trị không phân cực. KẾT LUẬN Ví dụ 1. Tra cứu số liệu Bảng 6.1, Bảng 6.2 và Hình 6.2 để hoàn thành bảng mô tả một số đặc điểm cấu tạo của các nguyên tử halogen theo mẫu sau: Nguyên tử Lớp electron ngoài cùng Bán kính nguyên tử Độ âm điện Fluorine ? ? ? Chlorine ? ? ? Bromine ? ? ? Iodine ? ? ? Từ bảng số liệu thu được, hãy: a) Giải thích tại sao nguyên tử halogen có xu hướng nhận 1 electron từ nguyên tử kim loại, hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử phi kim, để hình thành liên kết. b) Nêu và giải thích xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử, độ âm điện của các nguyên tử halogen. Từ đó dự đoán xu hướng biến đổi tính oxi hóa từ F đến I. c) Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng và độ âm điện, giải thích tại sao nguyên tử fluorine chỉ có số oxi hóa -1 trong các hợp chất? Đáp án: Nguyên tử Lớp electron ngoài cùng Bán kính nguyên tử Độ âm điện Fluorine 7 72 pm 3,98 Chlorine 7 100 pm 3,16 Bromine 7 114 pm 2,96 Iodine 7 133 pm 2,66 a) Nguyên tử halogen có 7 electron lớp ngoài cùng nên có xu hướng nhận 1 electron từ nguyên tử kim loại, hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử phi kim, để hình thành liên kết, khi này các nguyên tử halogen đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nó nhất. Tổng quát: X + e → X - b) Đi từ F – I, bán kính nguyên tử tăng dần vì lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm. Đi từ F – I, độ âm điện giảm dần vì số lớp electron tăng, lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm. ⇒ Dự đoán: Tính oxi hóa giảm dần từ F > Cl > Br > I. c) Nguyên tử fluorine có độ âm điện lớn nhất nên nguyên tử fluorine chỉ có xu hướng hút electron về mình. Mà lớp ngoài cùng có 7 electron nên nguyên tử fluorine sẽ nhận 1 electron về mình để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nó nhất (Ne). ⇒ Trong các hợp chất, fluorine chỉ có số oxi hóa là -1. Ví dụ 2. Tham khảo Bài 12 (Liên kết cộng hóa trị) hãy: a) Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử halogen bằng công thức electron b) Liên kết trong phân tử halogen là liên kết cộng hóa trị phân cực hay không phân cực? c) Dựa vào bán kính nguyên tử (Hình 6.2), hãy dự đoán xu hướng biến đổi độ dài liên kết trong dãy các phân tử halogen.
Đáp án: a) Phân tử halogen: Mỗi nguyên tử halogen có 7 electron hoá trị, hai nguyên tử halogen liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử halogen góp 1 electron, tạo thành một cặp electron dùng chung. Khi đó, trong phân tử X 2  (X: halogen), mỗi nguyên tử đều có 8 electron ở lớp ngoài cùng, thoả mãn quy tắc octet: b) Liên kết trong phân tử halogen là liên kết cộng hoá trị không phân cực. c) Bán kính tăng dần từ F < Cl < Br < I và độ âm điện giảm dần từ F > Cl > Br > I. ⇒ Dự đoán: độ dài liên kết X – X (X: halogen) tăng dần từ F 2  đến I 2 . Ví dụ 3. a) Xác định số oxi hóa của chlorine trong các chất sau: Cl 2 , HCl, HClO, HClO 2 , HClO 3 , HClO 4 . b) Từ các số oxi hóa của chlorine, hãy giải thích tại sao Cl 2  vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử? Đáp án: a) Số oxi hóa của chlorine trong Cl 2  là 0. HCl là -1. HClO là +1. HClO 2  là +3. HClO 3  là +5. HClO 4  là +7. b) Số oxi hóa của chlorine trong Cl 2  là 0, đây là mức oxi hóa trung gian nên Cl 2  vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử. III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ: - Các halogen ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ không phân cực như hexane (C 6 H 14 ), carbon tetrachloride (CCl 4 ), … - Bromine gây bỏng sâu khi tiếp xúc với da. Hít thở không khí có chứa halogen với nồng độ vượt ngưỡng cho phép làm tổn hại niêm mạc đường hô hấp, gây co thắt phế quản, khó thở. - Ở nhiệt độ cao, iodine thăng hoa, chuyển từ thể rắn sang thể hơi dưới áp thường. Bảng. Một số đặc điểm của các nguyên tố nhóm halogen Đơn chất (X 2 ) F 2 Cl 2 Br 2 I 2 Màu sắc Lục nhạt Vàng lục Nâu đỏ Tím đen Bán kính nguyên tử (nm) 0,072 0,100 0,114 0,133 Nguyên tử khối trung bình 18,99 35,45 79,90 126,90 Độ âm điện 3,98 3,16 2,96 2,66 Thể (20°C) Khí Khí Lỏng Rắn Nhiệt độ nóng chảy (°C) -220 -101 -7 114 Nhiệt độ sôi (°C) -188 -35 59 184 Độ tan trong nước ở 25°C (mol/ lít) Mãnh liệt 0,0620 0,2100 0,0013