Cấu tạo và tính chất vật lí của halogen

Mở đầu

Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất, phổ biến là muối halide. Nguyên tử halogen có 7 electron lớp ngoài cùng; đơn chất của chúng gồm các phân tử hai nguyên tử X₂.

Cấu tạo và xu hướng nhận electron

Mỗi nguyên tử halogen có 7 electron lớp ngoài cùng, thường có xu hướng nhận thêm 1 electron tạo ion halide X⁻ hoặc dùng chung một cặp electron tạo liên kết X–X. Đi từ F đến I: - số lớp electron và bán kính tăng; - độ âm điện giảm; - khả năng hút electron trong các phản ứng điển hình giảm, nên tính oxi hóa của đơn chất giảm: $\mathrm{F_2>Cl_2>Br_2>I_2}$.

Kiểm tra nhanh

Cấu hình lớp ngoài cùng chung của halogen là gì?

Ans¹Bns²Cns²np⁵Dns²np⁶

Màu sắc và trạng thái ở điều kiện thường

| Đơn chất | Trạng thái | Màu đặc trưng thường mô tả | |---|---|---| | F₂ | Khí | Lục nhạt | | Cl₂ | Khí | Vàng lục | | Br₂ | Lỏng | Nâu đỏ | | I₂ | Rắn | Đen tím; hơi màu tím | Các halogen đều độc hoặc gây hại ở mức độ khác nhau. Không dùng cách ngửi trực tiếp để nhận biết.

Nhiệt độ nóng chảy, sôi tăng dần

Từ F₂ đến I₂, số electron và khả năng phân cực của đám mây electron tăng, làm tương tác van der Waals giữa các phân tử mạnh hơn. Vì vậy nhiệt độ nóng chảy và sôi nhìn chung tăng. Sự thay đổi từ khí qua lỏng đến rắn chủ yếu do lực **giữa các phân tử**, không phải vì liên kết cộng hóa trị X–X tự động mạnh dần.

Ví dụ mẫu

Cl có cấu hình [Ne]3s²3p⁵. Nhận một electron thành Cl⁻ có 3s²3p⁶, hạt nhân vẫn 17 proton. Cl₂ có hai Cl dùng chung một cặp electron; hai mô tả là hai loại hạt khác nhau.

Luyện tập

Vì sao Br₂ là chất lỏng còn Cl₂ là chất khí ở điều kiện thường?

ABr₂ có liên kết hydrogenBBr₂ là hợp chất ionCBr₂ có đám mây electron lớn hơn nên lực van der Waals mạnh hơnDLiên kết Br–Br luôn bền hơn mọi liên kết Cl–Cl

Ghi nhớ

- Halogen có ns²np⁵ và tạo X₂. - Từ F₂ đến I₂, tính oxi hóa giảm nhưng lực van der Waals và nhiệt độ sôi tăng; màu và trạng thái thay đổi rõ.