Nhóm halogen: đặc điểm cấu tạo, trạng thái, màu sắc, nhiệt độ sôi và bài tập có đáp án Hóa 10
Nhóm halogen (nhóm VIIA) gồm fluorine, chlorine, bromine, iodine. Bài viết nêu cấu hình electron ns2np5, trạng thái, màu sắc, nhiệt độ sôi, độ âm điện và quy luật biến đổi tính chất vật lí từ F2 đến I2, kèm ví dụ và bài tập có đáp án.
Nhóm halogen là gì?
Nhóm halogen là nhóm VIIA của bảng tuần hoàn, gồm fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I) và astatine (At, phóng xạ). Nguyên tử các halogen đều có $7$ electron ở lớp ngoài cùng nên rất dễ nhận thêm $1$ electron, vì vậy halogen là những phi kim hoạt động mạnh.
Đặc điểm cấu tạo
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: $ns^2np^5$ ($7$ electron).
- Phân tử gồm hai nguyên tử: $\ce{F2}$, $\ce{Cl2}$, $\ce{Br2}$, $\ce{I2}$ với liên kết cộng hóa trị không phân cực.
- Trong hợp chất, halogen có số oxi hóa phổ biến là $-1$; Cl, Br, I còn có $+1, +3, +5, +7$ khi liên kết với oxygen.
Ví dụ 1
Viết cấu hình electron của Cl ($Z=17$) và cho biết xu hướng khi phản ứng.
$1s^22s^22p^63s^23p^5$; Cl nhận $1$ electron để thành $\ce{Cl-}$ có cấu hình giống Ar.
Tính chất vật lí
| Đơn chất | Trạng thái | Màu sắc | Nhiệt độ sôi ($^\circ\text{C}$) | Độ âm điện |
|---|---|---|---|---|
| $\ce{F2}$ | Khí | Vàng lục nhạt | $-188$ | $3{,}98$ |
| $\ce{Cl2}$ | Khí | Vàng lục | $-34$ | $3{,}16$ |
| $\ce{Br2}$ | Lỏng | Nâu đỏ | $59$ | $2{,}96$ |
| $\ce{I2}$ | Rắn | Tím đen | $184$ | $2{,}66$ |
Từ F đến I: kích thước nguyên tử tăng, độ âm điện giảm, nhiệt độ nóng chảy và sôi tăng, màu sắc đậm dần. Các halogen đều độc; $\ce{Cl2}$ gây ngạt, $\ce{Br2}$ gây bỏng da, $\ce{I2}$ thăng hoa dễ dàng.
Ví dụ 2
Giải thích vì sao nhiệt độ sôi tăng từ $\ce{F2}$ đến $\ce{I2}$.
Khối lượng phân tử và số electron tăng nên tương tác van der Waals giữa các phân tử mạnh dần.
Xem bài: Tương tác van der Waals
Xem bài: Xu hướng biến đổi độ âm điện
Trạng thái tự nhiên và ứng dụng
Halogen không tồn tại tự do trong tự nhiên mà ở dạng muối halide: $\ce{NaCl}$ trong nước biển, $\ce{CaF2}$ (fluorite), muối iodine trong rong biển. Chlorine dùng khử trùng nước, $\ce{I2}$ dùng làm thuốc sát trùng và bổ sung iodine.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của halogen.
- Ở điều kiện thường, halogen nào là chất lỏng, chất rắn?
- Sắp xếp độ âm điện tăng dần: Cl, F, I, Br.
- Vì sao halogen không tồn tại ở dạng tự do trong tự nhiên?
- Màu sắc của $\ce{Cl2}$ và $\ce{I2}$ là gì?
Đáp án
- $ns^2np^5$.
- $\ce{Br2}$ lỏng, $\ce{I2}$ rắn.
- $\text{I} < \text{Br} < \text{Cl} < \text{F}$.
- Vì chúng rất hoạt động hóa học, dễ tạo muối halide.
- $\ce{Cl2}$ vàng lục; $\ce{I2}$ tím đen.
Tổng kết
Bài học liên quan
Bài tiếp theo: Tính chất hóa học của các đơn chất halogen
Xem tất cả bài học chủ điểm Nguyên tố nhóm VIIA – Halogen
Câu hỏi thường gặp
Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào?
Fluorine, chlorine, bromine, iodine và astatine.
Cấu hình electron lớp ngoài cùng của halogen?
$ns^2np^5$.
Halogen nào là chất lỏng ở nhiệt độ thường?
Bromine.
Halogen có độ âm điện biến đổi thế nào?
Giảm từ F đến I.