Halogen là gì là nghi vấn của không ít người. Thực tế nó không phải một nguyên tố mà là một nhóm các nguyên tố hóa học. Chúng được ứng dụng vào rất nhiều các ứng dụng thiết thực, gần gũi trong cuộc sống nhưng không phải ai cũng biết. Cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về các nguyên tố halogen qua những thông tin chia sẻ sau đây.

Halogen là gì?

Halogen là gì? Halogen thực tế là một nhóm các nguyên tố hóa học. Vậy nhóm Halogen gồm những nguyên tố nào? Đây những nguyên tố hóa học thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn hóa học, thường gọi là nhóm halogen hay những nguyên tố halogen.

Nhóm này gồm những nguyên tố hóa học là: Flo (F), Clo (Cl), Brôm (Br), Iốt (I), Astatin (At), Tennessine (Ts – nguyên tố mới được phát hiện).  

Trong đó, Astatin là nguyên tố phóng xạ. Nó là nguyên tố hiếm nhất xuất hiện trong tự nhiên lớp vỏ Trái Đất. Nguyên tố này được điều chế nhân tạo ở trong các lò phản ứng hạt nhân, cho nên được xem xét chủ yếu ở trong các nhóm nguyên tố phóng xạ. Còn nguyên tố Tennessine là nguyên tố được phát hiện gần đây nhất. Tuy nhiên mới chỉ có 6 nguyên tử được phát hiện trong phòng thí nghiệm Nga – Mỹ tại Nga vào năm 2009 – 2010.

Nhóm nguyên tố halogen gồm những nguyên tố phi kim phản ứng tạo thành những hợp chất có tính axit mạnh với hiđro (H) từ đó mà các muối đơn giản có thể được tạo ra.  

Nhóm nguyên tố halogen trong bảng tuần hoàn hóa học thuộc nhóm VIIA. Chúng đứng ở cuối các chu kỳ và đứng ngay trước các nguyên tố khí hiếm.

Cấu tạo phân tử của nhóm Halogen

Các nguyên tố thuộc nhóm Halogen đều có cấu tạo phân tử như sau:

Các nguyên tố nhóm Halogen đều có  7 electron trong lớp electron ngoài cùng. Nó được phân thành hai phân lớp là phân lớp s có 2 electron và phân lớp p có 5 electron.

Do có 7 electron ở lớp ngoài cùng và chỉ còn thiếu 1 electron là có được cấu hình electron bền như khí hiếm (8 electron). Cho nên, khi ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen sẽ góp chung một đôi electron để tạo được phân tử có liên kết cộng hoá trị không cực.

Liên kết của phân tử (X2) không bền lắm, chúng dễ bị phân tách thành hai nguyên tử X. Trong phản ứng hoá học, những nguyên tử này dễ thu thêm 1 electron, do đó tính chất hoá học cơ bản của những halogen là tính oxi hoá mạnh.

Tính chất vật lý của Halogen là gì?

Những nguyên tố hóa học thuộc nhóm Halogen có những tính chất vật lý cơ bản như sau:

• Trạng thái, màu sắc: Trạng thái của những nguyên tố thuộc nhóm halogen sẽ từ khí, lỏng cho đến rắn. Màu sắc thì sẽ đậm dần theo thứ tự bảng tuần hoàn hóa học. Cụ thể như sau, Flo ở thể khí có màu vàng lục, Clo ở thể khí cũng có màu vàng lục, Brom thể lỏng và có màu đỏ nâu, I-ốt ở thể rắn có màu đen tím và dễ thăng hoa.
• Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi: Có chiều tăng dần từ Flo (F) đến iốt (I).
• Đặc điểm tan trong nước: Các nguyên tố Halogen ngoại trừ Flo không tan trong nước thì tất cả các chất còn lại đều tan tương đối ít trong nước. Chúng chủ yếu tan nhiều ở trong một số dung môi hữu cơ.
• Các nguyên tố chỉ tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên: Clo (Cl) chủ yếu tồn tại dưới dạng muối clorua; Flo (F) thì thường ở trong khoáng vật florit cùng criolit; Brom (Br) có nhiều trong muối bromua của kali, natri và magie; iốt (I) thì có trong mô của một số loại rong biển, trong tuyến giáp con người…

>>> Xem thêm bài viết: Muối axit là gì? Những thông tin cần biết về muối axit

Tính chất hóa học của Halogen là gì?

Những nguyên tố thuộc nhóm Halogen có tính chất hóa học cơ bản như sau:

• Bởi vì lớp e ở ngoài cùng đã có 7e, cho nên halogen là những phi kim điển hình, chúng dễ nhận thêm 1e để thể hiện ra tính oxi hóa mạnh.
• Tính oxi hóa của nhóm halogen giảm dần khi đi từ F2 đến I2.
• Trong các hợp chất thì Flo (F) chỉ có mức oxi hóa -1. Bên cạnh đó, những halogen khác ngoài mức oxi hóa -1, thì còn có mức +1; +3; +5; +7.

Bạn có thể hiểu hơn về các tính chất của halogen thông qua các phản ứng minh hoa như sau:

Halogen tác dụng với kim loại

Các halogen có khả năng phản ứng được với hầu hết các kim loại trừ Au(vàng) và Pt(platin), riêng F2 phản ứng được với tất cả các kim loại. Halogen tác dụng với kim loại sẽ tạo ra muối halogenua. Các phản ứng thường xảy ra ở mức nhiệt độ cao.

2M + nX2 → 2MXn              

Muối thu được thường sẽ ứng với mức hóa trị cao nhất của kim loại. Riêng phản ứng của Fe (sắt) với I2 (i ốt) thì chỉ tạo sản phẩm là FeI2.

Phản ứng với hidro

Halogen phản ứng với hidro sẽ tạo ra hidro halogenua.

H2 + X2 → 2HX

Với điều kiện:

• F2: Phản ứng được ngay cả khi ở trong bóng tối.
• Cl2: Chỉ phản ứng khi mà được chiếu sáng.
• Br2: Phản ứng xảy ra khi đun nóng ở nhiệt độ cao.
• I2: Là phản ứng thuận nghịch, phải được đun nóng.

Tác dụng với nước

Một số halogen có khả năng tác dụng với nước tốt, tuy nhiên một số lại không, cụ thể như sau:

F2 có khả năng tác dụng mãnh liệt với nước, nó thể hiện qua phương trình sau:

2H2O + 2F2 → 4HF + O2

Br2 và Cl2 có phản ứng thuận nghịch đối với nước:

H2O + X2 ↔ HX + HXO (axit halogen hidric và axit hipohalogenơ)

H2O + Cl2 ↔ HCl + HClO

Trong khi đó, I2 lại không phản ứng với nước.

Phản ứng với dung dịch kiềm

Chúng ta có thể tham khảo các phương trình sau để hiểu hơn về tính chất tác dụng với kiềm của các halogen.

• Halogen tác dụng với dung dịch kiềm loãng nguội:

X2 + 2NaOH → NaX + NaXO + H2O

Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

2Cl2 + 2Ca(OH)2 dung dịch → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O

Cl2 + Ca(OH)2 bột → CaOCl2 + H2O

Riêng F2 khi tác dụng với dung dịch kiềm sẽ cho phương trình:

2F2 + 2NaOH → 2NaF + H2O + OF2

• Halogen tác dụng dịch kiềm đặc nóng:

3X2 + 6KOH → 5KX + KXO3 + 3H2O

3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O (1000C)

Tác dụng với dung dịch muối halogenua

Các halogen có khả năng tác dụng được với muối halogen cho ra phương trình cơ bản như sau:

X2 + 2NaX’ → 2NaX + X’2 

Trong đó X’ là nguyên tố halogen có tính oxi hóa yếu hơn tính oxi hóa của nguyên tố halogen X. F2 không có phản ứng này.

Một số ứng dụng phổ biến của nhóm halogen

Bạn có biết các ứng dụng của halogen là gì không? Hiện những nguyên tố này được ứng dụng vào rất nhiều công việc, vật dụng thường ngày.

Tạo ra đèn halogen

Đèn halogen đã không còn xa lạ gì nữa. Nó là một loại bóng đèn sợi đốt gồm có một dây tóc vonfram được bọc kín ở trong một bóng đèn nhỏ gọn với một hợp chất khí trơ cùng một lượng nhỏ chất halogen như là brom hoặc i-ốt.

Sự kết hợp của khí halogen cùng với sợi vonfram sẽ tạo ra phản ứng hóa học chu trình halogen. Nó giúp bổ sung vonfram cho dây tóc, vì vậy mà duy trì được độ trong suốt của vỏ bóng đèn và tăng tuổi thọ của bóng đèn.

Bóng đèn halogen có khả năng hoạt động được ở nhiệt độ cao hơn so với những loại bóng đèn chứa khí thông thường có công suất với tuổi thọ tương đương. Đồng thời loại bóng đèn này còn tạo ra ánh sáng có nhiệt độ màu và hiệu suất chiếu sáng cao hơn.

Halogen ứng dụng trong điện tử và vật liệu

Halogen free (HF – kiểm soát hàm lượng những nguyên tố Halogen có trong sản phẩm điện – điện tử) thường được sử dụng làm chất chống cháy và được dùng trong các thành phần điện tử, vật liệu, vỏ sản phẩm, chất dẻo.

Lưu ý: Loại chất chống cháy này không có khả năng tái chế, nó sẽ giải phóng những chất có hại trong quá trình đốt, sưởi ấm, nó đe dọa đến sức khỏe của con người cũng như môi trường xung quanh.

Halogen ứng dụng trong y học

Một số nguyên tố halogen còn được ứng dụng trong y học cụ thể như những ứng dụng của i ốt:

• Thuốc bôi iốt (5% iot trong nước/ethanol) để khử trùng vết thương hoặc khử trùng bề mặt chứa nước uống.
• Iốt-123 được sử dụng trong y khoa để tạo ảnh, xét nghiệm hoạt động của tuyến giáp.
• Iốt-131 giúp điều trị ung thư tuyến giáp, điều trị bệnh Grave, cũng sử dụng trong chụp ảnh tuyến giáp.

Nguyên tố Flo cũng được ứng dụng trong y khoa. Cụ thể, hiện nay nhiều hợp chất dược phẩm có chứa Flo đang được dùng nhiều trên thị trường. Ví dụ như các thuốc chống suy nhược gồm Prozac và Paxil, các thuốc chống viêm khớp, chống viêm nói chung như Celebrex, thuốc chống nhiễm trùng như Cipro,…

Trên đây là một số thông tin khái lược về halogen là gì. Đây thực sự là nhóm nguyên tố hóa học rất quan trọng với nhiều ứng dụng rất thiết thực. Hy vọng những chia sẻ trên đây của Maytaoamcongnghiep có thể giúp bạn hiểu hơn về nhóm nguyên tố này.