HF và những tính chất đặc biệt

Nhiệt độ nóng chảy

HF có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao 1 cách bất thường so với các hidrohalogenua, điều này được lý giải là do HF lỏng tinh khiết có khả năng trùng hợp phân tử khi tạo liên kết hidro mạnh:

nHF-->(HF)n​

Liên kết Hiđrô trong trường hợp này là mạnh nhất,khác với NH3 và H2O,... các phân tử những chất này chỉ có thể tạo liên kết hidrô trong trạng thái lỏng và rắn, HF còn có thể tạo liên kết hidrô trong trạng thái khí.

Là dung môi đặc biệt

Trong dung môi HF lỏng là môi trường oxy hóa tốt đối với nhiều chất vô cơ và hữu cơ. HF tinh khiết có thể tự phân ly theo quá trình

2HF--> (F-) + (H2F+)​

Những hidroxit có tính acid mạnh như HNO3, H2SO4 trong môi trường HF lại trở thành những hợp chất có tính base:

H2SO4 + HF--> (H3SO4+) + (F-)​

Những hợp chất dễ nhận F- như BF3,.. thì lại trở thành acid:

BF3 + HF--> (BF4-) + (H+)​

Tính axit yếu

HF là một acid yếu khác với những acid HX khác là những acid mạnh, không chỉ do HF có năng lượng liên kết lớn mà còn do quá trình phân ly yếu:

HF <--> (H+) + (F-) pKa=3,18​

Ngoài ra còn có quá trình sau :

(F-) + HF--> (HF2-) lgKc=0,6​

Do đó khi trung hòa HF bởi dd kiềm như NaOH, KOH thì ta không thu được các muối florua trung tính mà là những muối acid như NaHF2,....

Xem tiếp

Khái quát về Nhóm Halogen

I - NHÓM HALOGEN TRONG BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ
Nhóm  VIIA   trong bảng tuần hoàn gồm  5  nguyên tố: Flo (ô số  9, thuộc chu kì  2), clo (ô số  17, thuộc chu kì  3), brom (ô số  35, thuộc chu kì  4), iot (ô số  53, thuộc chu kì  5)  và atatin (ô số  85, thuộc chu kì  6).
Cả  5  nguyên tố trên đều đứng ở cuối chu kì, ngay trước khí hiếm. Chúng được gọi là các halogen (tiếng Latinh nghĩa là sinh ra muối).
Atatin không gặp trong thiên nhiên. Nó được điều chế nhân tạo bằng các phản ứng hạt nhân. Atatin được nghiên cứu trong nhóm các nguyên tố phóng xạ.
Như vậy nhóm halogen được nghiên cứu ở đây bao gồm flo, clo, brom và iot.
II - CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ TRONG NHÓM HALOGEN
Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các halogen có  7  electron:  2  electron trên obitan  s  và  5  electron trên các obitan  p. Như vậy, cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các halogen là  ns2np5(n  là số thứ tự của lớp ngoài cùng).

Từ flo đến iot, số lớp electron tăng dần và electron lớp ngoài cùng càng xa hạt nhân hơn.
Ở trang thái cơ bản, nguyên tử các halogen đều có một electron độc thân.
Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử flo là lớp thứ hai nên không có phân lớp  d. Nguyên tử clo, brom và iot có phân lớp  d  còn trống, khi được kích thích,  1,2 hoặc  3   electron có thể chuyển đến những obitan  d  còn trống:

      Electron lớp ngoài cùng ở trạng thái cơ bản                Electron lớp ngoài cùng ở trạng thái kích thích

Như vậy, ở các trạng thái kích thích, nguyên tử clo, brom hoặc iot có thể có  3,5  hoặc  7  electron độc thân. Điều này góp phần giải thích khả năng tồn tại các trạng thái oxi hóa của clo, brom, iot.
Đơn chất halogen không phải là những nguyên tử riêng rẽ mà là những phân tử:
Hai nguyên tử halogen  X  kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành phân tử  X2:

Năng lượng liên kết  X−X  của phân tử  X2  không lớn  (từ  151 đến  243kJ/mol), nên các phân tử halogen tương đối dễ tách thành hai nguyên tử.

III - KHÁI QUÁT VỀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC HALOGEN
1. Tính chất vật líTrong nhóm halogen, các tính chất vật lí như: Trạng thái tập hợp, màu sắc, nhiệt độ  nóng chảy, nhiệt độ sôi...biến đổi có quy luật.
Bảng  5.1
Một số đặc điểm của các halogen
Flo không tan trong nước vì nó phân hủy nước rất mạnh. Các halogen khác tan tương đối ít trong nướcvà tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ.
2.Tính chất hóa họcVì lớp electron ngoài cùng có cấu hình tương tự nhau nên các halogen có nhiều điểm giống nhau về tính chất hóa học của đơn chất cũng như về thành phần và tính chất của các hợp chất.Nguyên tử halogen  X  với  7  electron lớp ngoài cùng dễ dàng thu thêm  1  electron để tạo thành ion âm  X−  có cấu hình electron của khí hiếm liền kề trong bảng tuần hoàn:

X+1e→X−
...ns2np5...ns2np6

Các halogen có độ âm điện lớn. Độ âm điện của flo (bằng  3,98)  là lớn nhất trong tất cả các nguyên tố hóa học. Từ flo đến clo, brom và iot, bán kính nguyên tử tăng dần và độ âm điện giảm dần.

Halogen là những phi kim điển hình, chúng là những chất oxi hóa mạnh. Khả năng oxi hóa của các halogen giảm dần từ flo đến iot.Trong các hợp chất, flo luôn luôn có số oxi hóa  −1, các halogen khác ngoài số oxi hóa  −1  còn có các số oxi hóa  +1,+3,+5,+7.
Những điều khái quát kể trên sẽ được thấy rõ ràng và cụ thể hơn qua các bài học về từng nguyên tố halogen.

Xem tiếp