Hiđro halogenua HX

Ở điều kiện thường, tất cả các hiđro halogenua đều là khí, không màu. a. Hiđro florua HF: Công thức cấu tạo: H - F Do F có độ âm điện lớn hơn H rất nhiều nên liên kết H – F là liên kết cộng hoá trị phân cực, cặp e- dùng chung giữa H và F lệch về phía F nên phân tử HF có cực tính lớn (m=1.98). Khuynh hướng liên hợp thành mạch zích zắc do liên kết hiđro gây nên biểu hiện mạnh mẽ trong các phân tử HF. Vì thế ở điều kiện thường...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hiđro halogenua HX Hiđro halogenua HXỞ điều kiện thường, tất cả các hiđro halogenua đều là khí, không màu.a. Hiđro florua HF:Công thức cấu tạo: H - FDo F có độ âm điện lớn hơn H rất nhiều nên liên kết H – F là liên kết cộng hoá trịphân cực, cặp e- dùng chung giữa H và F lệch về phía F nên phân tử HF có cựctính lớn (m=1.98). Khuynh hướng liên hợp thành mạch zích zắc do liên kết hiđrogây nên biểu hiện mạnh mẽ trong các phân tử HF. Vì thế ở điều kiện thường hiđroflorua là chất lỏng không màu có tnc = -83[SUB2]o[/SUB2] C, ts =19,5[SUB2]o[/SUB2] C. Hiđro flomua có mùi hắc, bốc khói mạnh trong khôngkhí. Ngay ở trạng thái khí, hiđro florua cũng là hỗn hợp các polyme: H2F2, H3F3,H4F4, H5F5, H6F6.nH[SUB]2[/SUB]F g (HF)[SUB]n[/SUB] ............ (n = 2g6)Các đơn phân tử HF chỉ tồn tại ở nhiệt độ trên 90[SUB2]o[/SUB2]C. HF bị nhiệtphân thành các nguyên tử một cách rõ rệt ở trên 3500[SUB2]o[/SUB2] C.Nhờ liên kết hiđro bền vững giữa các phân tử HF trong hiđro florua lỏng làm chohiđro florua lỏng có hằng số điện môi lớn (e = 40 ở 0[SUB2]o[/SUB2]C ) và làdung môi ion hoá tốt (sau nước) đối với nhiều chất vô cơ và hữu cơ. Bản thânhiđro florua lỏng tinh khiết tự ion hoá không đáng kể và xảy ra như sau: proton(hoặc tương ứng là ion flo) từ một phân tử này chuyển sang phân tử khác kèm theosự biến đổi liên kết hiđro giữa các phân tử thành giữa các nguyên tử và thành liênkết cộng hoá trị. Khi đó, các ion solvat floroni FH2+ và floro hiđrogenat HF2-được tạo thành theo sơ đồ:H - F ... H - F ... H - F [H - F - H][SUB2]+[/SUB2] + [F ... H ... F]-hoặc:HF + HF H2F[SUB2]+[/SUB2] + F- ........( K»10[SUB2]-10[/SUB2])F- + HF g HF2-Như vậy, HF lỏng là dung môi ion hoá mạnh. Nước, florua, sunfat, nitrat của cácnguyên tố s nhóm I dễ tan trong dung môi này, còn các hợp chất tương tự củanhững nguyên tố s nhóm II phần nào khó hơn. Khi đó các chất lấy proton của phântử HF làm tăng nồng độ ion (HF2)-, có nghĩa chúng thể hiện là các bazơ. Ví dụ:KNO3 + 2HF K[SUB2]+[/SUB2] + HNO3 + 2HF[SUB]2[/SUB]-Còn những chất dễ nhận ion F- như BF3, AsF3, SbF5 và SnF4 là axít trong hiđroflorua lỏng, vì làm tăng nồng độ cation H2F[SUB2]+[/SUB2]. Ví dụ:SbF[SUB]5[/SUB] +2HF H2F[SUB2]+[/SUB2] + SbF[SUB]6[/SUB]-Hiđro florua tan vô hạn trong H2O khi đó xảy ra sự ion hoá các phân tử HF, tạothành những ion H3O[SUB2]+[/SUB2] và F-.HF + H2O H3O[SUB2]+[/SUB2] + F- ........( K = 7.10[SUB2]-4[/SUB2])F[SUB2]-[/SUB2] + HF HF[SUB]2[/SUB]- .........( K = 5)Vì một phần các phân tử HF liên kết thành các ion phức HF2 nên hàm lượng tươngđối của ion H3O[SUB2]+[/SUB2] không đáng kể và do vậy dung dịch HF là axíttrung bình, yếu hơn các axít halogenhiđric khác. Cũng do nguyên nhân này nên khicho dung dịch kiềm vào dung dịch axít HF thì sẽ thu được không phải là florua màlà floro hiđrogenat kiểu K[HF2] (ton/c: 239oC); K[H2 F3] (ton/c:62[SUB[SUB2]2]o[/SUB2]C); K[H3 F4] (ton/c: 66[SUB2]o[/SUB2]C); K[H4F5](ton/c: 72o[/SUB2]C).Đặc điểm riêng của axít flohiđric là axít duy nhất tác dụng với silic đioxít:SiO2 + 4 HF 2 H2O + SiF4Vì thế, không được chứa HF trong bình thuỷ tinh mà dùng chai bằng nhựa hay caosu để đựng. Là axit độc khi rơi vào da nó gây nên những vết loét khó lành.Phương pháp duy nhất để điều chế HF ở trong công nghiệp cũng như trong phòngthí nghiệm là cho muối florua (thường CaF2) tác dụng với axít sunfuric đặc ở250[SUB2]o[/SUB2]C:CaF2 + H2SO4 CaSO4 + 2 HF.b. Hiđro clorua HCl:Ở điều kiện thường, hiđro clorua là chất khí không màu tso: -84,9[SUB2]o[/SUB2]C, tn/co: - 114,2[SUB2]o[/SUB2]C. Hiđro clorua bị nướchấp thụ rất mạnh: 1 thể tích H2O ở 20[SUB2]o[/SUB2]C hấp thụ gần 500 thể tíchHCl. Do có độ tan lớn trong nước nên hiđro clorua bốc khói ở trong không khí ẩmvà các hiđro halogenua tạo nên với nước những hỗn hợp đồng sôi có thành phần vànhiệt độ sôi xác định. Do đó, hỗn hợp đồng sôi của HCl với H2O có nhiệt độ sôi là110[SUB2]o[/SUB2]C trong đó HCl chiếm 20,2% về khối lượng.Dung dịch nước của HCl gọi là axít clohiđríc. Khi làm lạnh axít clohiđríc sẽ thuđược những tinh thể hiđrát có thành phần HCl.H2O, HCl.2H2O, HCl.3H2O nóngchảy phân hủy ở -15[SUB2]o[/SUB2]C, -18[SUB2]o[/SUB2]C và -25[SUB2]o[/SUB2]C tương ứng.H2O + HCl H3O[SUB2]+[/SUB2] + Cl-Dung dịch axít HCl là một axít mạnh nên HCl được dùng rộng rãi trong kỹ thuật, yhọc và trong phòng thí nghiệm,... Khi tác dụng với các chất oxi hóa mạnh nhưKMnO4, MnO2, K2Cr2O7... axít clohiđric đặc thể hiện tính khử. Ví dụ:MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 +2H2OTrong phòng thí nghiệm người ta dùng phản ứng này để điều chế Cl2.Hiđro clorua bị oxi hoá khi đốt nóng (xúc tác là CuCl2)4HCl + O2 2H2O + 2Cl2 .........( rH0 = - 117 kJ/mol)Phản ứng này chỉ xảy ra và trong pha khí, làm giảm entropi của hệ cho nên khităng nhiệt độ, rG của phản ứng có giá trị dương và quá trình xảy ra theo chiềunghịch. Ở dưới 600[SUB2]o[/SUB2]C, cân bằng phản ứng chuyển dịch sang bên ...