Nhóm halogen là gì? halogen có tính oxi hóa mạnh nhất là?

Nhóm halogen là gì?

Halogen là bất kỳ nguyên tố nào trong sáu nguyên tố phi kim cấu thành nhóm 17 (VIIA) của bảng tuần hoàn. Các nguyên tố halogen là flo (F), clo (Cl), brom (Br), iốt (I), astatine (At) và tennessine (Ts). Chúng được đặt tên là halogen có nghĩa là ‘sản xuất muối’, bởi vì chúng đề tạo ra muối natri có tính chất tương tự nhau. Ví dụ natri clorua – muối ăn hàng ngày.

Do khả năng phản ứng mạnh của chúng, các nguyên tố halogen tự do không được tìm thấy trong tự nhiên. Ở dạng hợp chất, flo có nhiều nhất trong số các halogen trong vỏ trái đất. Tỷ lệ phần trăm của các halogen trong vỏ trái đất là 0,06 flo, 0,031 clo, 0,00016 brom và 0,00003 iốt.

Astatine và tennessine không tồn tại trong tự nhiên, chỉ bao gồm các đồng vị phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn.

Các nguyên tố halogen thể hiện sự tương đồng trong hành vi hóa học và tính chất của các hợp chất giữa chúng và nguyên tố khác. Tuy nhiên có một sự dịch chuyển dần từ trên xuống dưới của nhóm. Sự khác biệt rõ rệt nhất là flo và clo. Flo phản ứng mạnh nhất trong tất cả các nguyên tố và có một số tính chất làm nó khác biệt với các halogen khác.

Clo được biết đến nhiều nhất trong nhóm halogen. Nó được sử dụng rộng rãi như chất làm sạch và trong nhiều quá trình hóa học. Tất nhiên, muối ăn natri clorua là hợp chất quen thuộc nhất.

Florua chủ yếu được bổ sung vào nước để ngừa sâu răng. Florua hữu cơ được sử dụng làm chất làm lạnh và chất bôi trơn. Iot quen thuộc với chất khử trùng, brom được sử dụng trong chất chống cháy và thuốc trừ sâu.

Tính oxy hóa của nhóm halogen

Có lẽ tính chất quan trọng nhất của halogen là chúng đều là chất oxy hóa mạnh. Tức là chúng nâng cao trạng thái hoặc số oxy hóa của các nguyên tố khác – một tính chất được đánh đồng với sự kết hợp với oxy. Nhưng hiện nay được hiểu theo nghĩa chuyển electron từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.

Khi oxy hóa một nguyên tố khác, một halogen tự bị khử, tức là oxy hóa o của nguyên tố tự do bị khử xuống -1.

Các halogen có thể kết hợp với các nguyên tố khác để tạo thành hợp chất được gọi là halogenua – cụ thể florua, clorua, bromua, iodides và astatua.

Nhiều halogenua có thể được coi là muối của hydro halogenua tương ứng.

Halogenua là chất khí không màu ở nhiệt độ phòng và áp suất thường (ngoại trừ hydro florua) tạo thành axit mạnh trong dung dịch.

Thật vậy thuật ngữ muối có chung nguồn gốc từ muối mỏ, muối ăn. Xu hướng của các nguyên tố halogen tạo thành các hợp chất muối (có tính ion cao) tăng theo thứ tự astatine < iốt < brom < clo < flo.

Florua thường ổn định hơn các clorua, bromua hoặc iốt tương ứng.

Halogen có tính oxi hóa mạnh nhất là?

Halogen có tính oxi hóa mạnh nhất là Flo, halogen là nhóm đại diện cho tính oxy hóa mạnh nhất trong bảng tuần hoàn. Trong nhóm mạnh nhất này thì Flo xếp đầu tiên về tính oxy hóa, có nghĩa nó phản ứng mạnh nhất. Theo thứ tự sau: F₂ > Cl₂> Br₂> I_2.

Lý do giải thích là electron hóa trị của nó tốn ít năng lượng nhất để tách ra khỏi nguyên tử. Dẫn tới nó phải ứng tức thì với các kim loại mạnh khác để tạo thành muối.

Cấu trúc điện tử của nhóm halogen

Hành vi hóa học của các nguyên tố halogen có thể được tìm ra nhờ vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn. Chúng tạo ra nhóm 17(VIIA)trong bảng. Các nguyên tử halogen mang bảy electron hóa trị trong lớp vỏ ngoài cùng.

Bảy electron này thuôc hai loại opitan khác nhau và s (2) và p (5). Có khả năng, một nguyên tử halogen có thể chứa thêm một electron trong quỹ đạo p để đạt cấu hình khí hiếm.

Xu hướng này khiến các halogen thu thêm một electron làm cho chúng trở thành chất oxy hóa mạnh.

Ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển, các halogen tồn tạo ở dạng phân tử hai nguyên tử. Ví dụ phân tử Flo (F2) các nguyên tử được giữ với nhau bằng liên kết được tạo ra từ sự kết hợp của electron từ quỹ đạo p từ mỗi phân tử, liên kết này gọi là sigma.

Năng lượng cần để phá vỡ liên kết F-F nhỏ hơn 30% so với clo, nhưng tương tự như năng lượng của iot (I2).

Phản ứng hóa học nhóm halogen

Khả năng phản ứng của halogen bắt nguồn từ năng lượng tách các liên kết F-F thấp (37,7 kilocalories trên mỗi mol) và khả năng hình thành liên kết ổn định với tất cả nguyên tố khác.

Flo (F2) và Clo (Cl2) là chất khí ở nhiệt độ phòng. Brom (Br2) là chất lỏng màu nâu, thủy ngân là nguyên tố duy nhất ở dạng lỏng ở 20 độ C. Iot (I2) tạo thành tinh thể màu tím đậm trong điều kiện thường. Ở trạng thái rắn, các nguyên tố halogen tạo thành mạng phân tử và năng lượng tăng lên khi kích thước phân tử tăng.

Năng lực giải phóng quá trình hình thành ion từ một nguyên tử tự do được gọi là ái lực điện tử. Tất cả các ái lực điện tử của halogen đều cao. Tính oxy hóa tăng dần từ astatine đến flo, lý do là năng lượng phân ly cần để tách liên kết F-F (F2) thấp.

Trong các phân tử trong đó các nguyên tử liên kết với nhau bằng một cặp electron dùng chung (liên kết cộng hóa trị). Xu hướng hút electron dùng chung được biểu thị bằng độ âm điện. Flo sở hữu độ âm điện lớn nhất và giảm dần khi xuống dưới trong nhóm.