Halogen là gì?
Nhóm 7a (VIIA) của bảng tuần hoàn là các halogen: flo (F), clo (Cl), brom (Br), iot (I) và astatine (At). Cái tên halogen có nghĩa là sự "hình thành muối". Các nguyên tố nhóm 7a có bảy electron hóa trị trong quỹ đạo năng lượng cao nhất của chúng (ns2 np5).
Đây là một electron để có đầy đủ octet gồm tám electron, vì vậy các nguyên tố này có xu hướng tạo thành các anion có điện tích -1, được gọi là halogenua. Khi kết hợp với các phi kim khác, các halogen tạo thành hợp chất thông qua liên kết cộng hóa trị. Ở dạng nguyên tố, các halogen tạo thành các phân tử hai nguyên tử, X2, được nối với nhau bằng các liên kết đơn.(Ví dụ: Cl2)
Vì vậy tất cả các halogen đều có một electron chưa ghép cặp ở dạng nguyên tử nên chúng dễ dàng “bắt cặp” để tạo thành các phân tử hai nguyên tử. Các phân tử X2 không phân cực, vì vậy lực tương tác giữa chúng khá yếu, khi kích thước nguyên tử tăng lực hút tăng.
Do đó làm tăng điểm sôi, nóng chảy của chúng. Clo là khí hóa lỏng ở -34ºC; brom là chất lỏng sôi ở 59ºC; còn iot là chất rắn nóng chảy ở 113ºC và sôi ở 184ºC. Các halogen cực kỳ dễ phản ứng (đặc biệt là flo) và không được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng nguyên chất.
Chúng thường được tìm thấy ở dạng hợp chất hoặc khoáng chất khác. Các halogen thích kết hợp với carbon để tạo thành hợp chất hữu cơ. Khi kết hợp với hydro (cũng có một electron chưa ghép cặp) tạo thành các axit hydrohalic: axit flohydric (HF), axit clohydric (HCl), axit bromhydric (HBr) và axit hydroiodic (HI).
Nhóm 7a (VIIA) trong bảng tuần hoàn hóa học
Halogen Flo (Z = 9)
-
Ở dạng nguyên tố, flo (F2) là một chất khí màu vàng nhạt, nó cực kỳ dễ phản ứng và độc hại. Một số nhà hóa học đầu tiên cố cô lập flo nguyên chất đã chết khi còn khá trẻ. Nó phổ biến thứ 13 trong vỏ trái đất với nồng độ 950ppm.
Flo dạng ion cần thiết trong chế độ ăn uống với lượng nhỏ. Nó củng cố răng và xương bằng cách bổ sung vào men răng là hydroxyapatite [Ca3(PO4)2]3·Ca(OH)2 chuyển đổi nó sang dạng cứng hơn là floapatite, [Ca3(PO4)2]3·CaF2. Flo được sử dụng trong kem đánh răng nồng độ dưới 1ppm để chống sâu răng.
Các nguyên tử flo hình thành liên kết mạnh với cacbon, do đó nó được kết vào hợp chất của nhiều phân tử hữu cơ như chlorofluorocarbons, chứa cacbon, clo và flo.
Quặng: flourite[còn được gọi là florit, canxi florua, CaF2], cryolit [Na3AlF6], và floorapatite {[Ca3(PO4)2]3·CaF2}.
Ứng dụng:
- Được sử dụng làm chất đẩy và chất làm lạnh cho đến đặc tính phá hủy tầng ozon.
- Flo cũng tìm thấy trong hydro florua, hoặc axit flohydric (HF) một axit yếu.
- Nó được sử dụng trong khắc thủy tinh, làm sạch thép không gỉ và xử lý quặng uranium.
- Axit flohydric độc và ăn mòn, ăn mòn thủy tinh (phải đựng trong chai nhựa).
- Nó xâm nhập vào da nhanh chóng gây đau đớn dữ dội. Dung dịch đậm đặc có thể phản ứng với các ion canxi trong cơ thể gây hạ canxi máu, ngừng tim hoặc tử vong.
Halogen Clo (Z = 17)
-
Clo dạng nguyên tố (Cl2) là chất khí màu vàng lục, nó độc (là khí được sử dụng trong chiến tranh thứ nhất để đầu độc), nó quá phản ứng để tìm thấy tinh chất trong tự nhiên. Tên của nó trong tiếng Latin có nghĩa là vàng lục, chloros. Nó phổ biến thứ 20 trong vỏ trái đất với nồng độ 130ppm.
Trong công nghiệp, clo được sản xuất từ quá trình điện phân natri clorua. Clo được sử dụng để khử trùng nước uống và nước thải. Trong thuốc tẩy và hợp chất hữu cơ chứa clo (vinyl clorua được sử dụng làm nhựa PVC, polyvinyl clorua).
Clo cũng được tìm thấy trong hydro clorua, một chất khí không màu có mùi hắc, khó chịu. Dung dịch của hydro clorua được gọi là axit clohydric, axit clohydric đậm đặc là khoảng 37% HCl (khoảng 12 mol/l).
Axit clohydric còn được gọi là "axit muriatic" (HCl). Nó được sử dụng trong quá trình tổng hợp chất clo hữu cơ "tẩy" thép và các kim loại khác để hòa tan cặn bám trên bề mặt của chúng và nhiều ứng dụng khác. Axit clohydric cũng được sản xuất trong dạ dày, nơi nó dùng để phân hủy các loại thực phẩm phức tạp.
Quặng: halit [natri clorua, NaCl] và sylvit [kali clorua, KCl], chlorargyrit [bạc clorua, AgCl] và trong nước biển.
Ứng dụng:
- Clo có trong thuốc tẩy và chất tẩy rửa, thường ở dạng natri hypoclorit, NaOCl, cũng được sử dụng để diệt vi khuẩn trong nước uống.
- Cacbon tetraclorua, CCl4, từng được sử dụng trong giặt khô và tẩy vết bẩn, chất này hiện bị hạn chế bởi nghị định thư Montreal vì ảnh hưởng của nó đối với tầng ozon.
- Cloroform, hay trihalomethane là một dung môi hữu cơ được sử dụng rất phổ biến: hơi cliroform là thuốc mê.
- Làm thuốc mê khi sinh con vào năm 1846, và nó được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật vào thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20. Tuy nhiên, vì chloroform là chất gây ung thư và độc cho gan nên nó không được sử dụng nữa.
- Nó được dùng để hạ gục loài vượn khổng lồ.
Halogen Brom (Z = 35)
-
Brom là một chất lỏng có màu nâu đỏ sẫm ở nhiệt độ phòng (phi kim duy nhất ở dạng lỏng ở nhiệt đô phòng) có mùi kinh khủng. Tên brom trong tiếng hy lạp có nghĩa là “mùi hôi thối”. Nó là nguyên tố phổ biến thứ 62 trong vỏ trái đất với nồng độ 0,4ppm.
Brom thường được liên kết vào các hợp chất hữu cơ, hợp chất organobromo rất hữu ích trong nhiều phản ứng tổng hợp hữu cơ. Brom cũng được tìm thấy trong hợp chất halon, chứa các nguyên tử cacbon mà flo, flo và đôi khi là clo cũng được gắn vào.
Quặng: ion Br- được tìm thấy trong bromargyrit[bạc bromua, AgBr], trong nước biển, muối biển tự nhiên và nước muối.
Ứng dụng:
- Các hợp chất này được sử dụng trong bình chữa cháy, vì chúng không làm hỏng thiết bị điện tử.
- Methyl bromide, CH3Br từng được sử dụng làm chất khử trùng đất để diệt côn trùng và vi khuẩn, nhưng việc sử dụng nó đang bị loại bỏ.
Halogen Iot (Z = 53)
-
Iot tạo thành các tinh thể màu tím sẫm, sáng bóng ở nhiệt độ phòng. Tên của nó trong tiếng hy lạp có nghĩa là “màu tím”. Nó phổ biến thứ 64 trong vỏ trái đất, với nồng độ 0,14ppm.
Iot là chất độc, nhưng nó ít phản ứng hơn nhiều so với các halogen khác nên không nguy hiểm bằng, và ở nồng độ thấp, nó có khả năng kháng khuẩn.
Quặng: iodargyrite [iodua bạc, AgI] và lautarite [canxi iodat, Ca(IO3)2], trong nước biển, và một số trầm tích muối biển tự nhiên và nước muối.
Ứng dụng:
- Cồn iot là dung dịch chứa 3% iot trong hỗn hợn etanol và nước, thường được sử dụng làm chất khử trùng để làm sạch vết thương và nước vệ sinh,
- Iot ở dạng ion I rất cần thiết trong chế độ ăn uống, nó tích tụ ở tuyến giáp, nơi nó kết hợp thành các hormone điều chỉnh các chức năng trao đổi chất. Thiếu iot dẫn đến bướu cổ, trong đó tuyến giáp to ra bắt thường.
- Iot thường được them vào muối (muối iot) ở dạng kali iodua (KI), natri iodua (NaI) và kali iodat (KIO3).
- Iot phóng xạ 131 là một chất phát beta phân rã thành xenon 131 với chu kỳ bán rã 8 ngày, sử dụng để chẩn đoán các vấn đề về tuyến giáp.
- Bạc iodua, AgI, nhạy cảm với ánh sáng được sử dụng trong nhiếp ảnh.
- Nó cũng sử dụng trong các đám mây nhân tạo để thúc dẩy sự hình thành cơn mưa.
Halogen Astatin (Z = 86)
-
Là một nguyên tố phóng xạ. Tên của nó theo tính hy lạp là “không ổn định”. Nó được tìm thấy trong vỏ trái đất với một lượng nhỏ và là một trong mười hợp chất hiếm nhất.
Astatine được tìm thấy ở dạng vết trong quạng aranium, nơi nó được tạo ra như một phần của chuỗi phân rã uranium và thorium, nhưng tất cả các đồng vị của nó có chu kỳ bán rã khá ngắn (dài nhất, astatine 210 có chu kỳ bán rã 8 giờ). Không có nhiều nguyên tố này trong vỏ trái đất. Người ta ước tính rằng có ít hơn 30 gram nguyên tố Astatine trong lớp vỏ trái đất.
Bài viết liên quan:
Any comments?