Bài giảng Hóa đại cương vô cơ - Chương 9: Nguyên tố nhóm VII

Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.1. Trạng thái thiên nhiên. Chế tạo và ứng dụng của đơn chất
9.1.2. Những đặc tính nguyên tử và vật lý của các Halogen
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất và hợp chất
quan trọng
9.1.4. Vai trò và ứng dụng trong Y-Dược. Độc tính
9.2. Nhóm 7B (Mn - Tc – Re)
9.2.1. Trạng thái thiên nhiên
9.2.2. Những đặc tính nguyên tử và vật lý
9.2.3. Đơn chất
9.2.4. Hợp chất
9.2.5. Vai trò và ứng dụng trong Y-Dược
Nội dung
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.1. Trạng thái thiên nhiên. Chế tạo và ứng dụng của đơn chất
Nguyên
tố
Nguồn thiên nhiên chủ 
yếu
Chế tạo nguyên tố Ứng dụng của đơn chất
Fluor Trong các khoáng vật:
fluorit CaF2, criolit
Na3AIF6, fluorapatit
Ca5(P04)3F
Điện phân hỗn hợp KHF2 và HF
nóng chảy ở 100°C
Để chế tạo SF6 (chất cách điện);
UF6 (nguyên liệu hạt nhân); tác
nhân fluor hoá; chất dẻo teflon;
CFCI3, CF2CI2 (chất lỏng lý tưởnq
cho máy lạnh, những gây tổn hại
tầng ozon của khí quyển)
Clor Muối mỏ (NaCI); nước
biển (-2% Cl-); khoáng
cacnalit
KCI.MgCl2.6H2O
Điện phân muối NaCI nóng chảy
hoặc dung dịch NaCI (có hoặc
không có màng ngăn)
Tác nhân oxy hoá (tẩy trắng, tẩy
uế); sản xuất polyvinyl clorid;
anion sinh hoc chủ yếu (Cl-)
Brom Nước biển (~10-5 % 
Br); hồ nước mặn
Oxy hoá muối Br- bằng Cl2 Để chế tạo thuốc nhuộm, dược
phẩm, AgBr (cho kỹ thuật ảnh)
lod Nước giếng khoan dầu
mỏ, quặng saltpeter
(NaIO3); rong biển
Oxy hoá các muối I- bằng Cl2,
hoặc khử IO3
- bằng HS03
-
Nguyên tố vi lượng cho tuyến
giap, tẩy uế, sát trung, chế tạo
dược phẩm
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1.2. Những đặc tính nguyên tử và vật lý của các Halogen
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
Nhóm 
VII A 
Tên
nguyên
tố
Bán kính
nguyên
tử (A°)
Bán
kính
ion
(A°)
Năng
lượng ion
hoá thứ
nhất (eV)
Độ âm
điện
(thang
Pauling)
Khối lượng
riêng dạng
lỏng (g/cm3)
Nhiệt độ
Nóng chảy
(°C)
Nhiệt
độ sôi
(°C)
% trong
vỏ quả
đất
9
F
19,00
2s22p5
(-1)
Fluor 0,72
1,33
(F-)
17,42 4,0
1,51
(-188°C)
-219 -188 8.102
17
Cl
35,45
3s23p5
(-1, +1, +3, +5,
+7)
Clor 1,00
1,81
(Cl-)
13,01 3,2
1,66
(-70°C)
-101 -34 3.10'2
35
Br
79,90
4s24p5
(-1, +1, +5, +7)
Brom 1,14
1,96
(Br-)
11,84 2,9
3,19
(0°C)
-7,2 59,5 1,6.104
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1.2. Những đặc tính nguyên tử và vật lý của các Halogen
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
Nhóm 
VII A 
Tên
nguyên
tố
Bán kính
nguyên
tử (A°)
Bán
kính
ion
(A°)
Năng
lượng ion
hoá thứ
nhất (eV)
Độ âm
điện
(thang
Pauling)
Khối lượng
riêng dạng
lỏng
(g/cm3)
Nhiệt độ
Nóng
chảy
(°C)
Nhiệt
độ sôi
(°C)
% trong
vỏ quả
đất
35
Br
79,90
4s24p5
(-1, +1, +5, +7)
Brom 1,14
1,96
(Br-)
11,84 2,9
3,19
(0°C)
-7,2 59,5 1,6.104
53
I
126,90
5s25ps
(-1, +1, +5, +7)
lod 1,33
2,20
(I-)
10,44 2,7
3,96
(120°C)
114 185 3.10'5
85
At
(210)
6s26p5
(-1)
Astatin (1,40)
khôn
g có 
số 
liệu
2,2
9.1.3.1 Tính chất vật lý
Màu sắc: Ở điều kiện thường:
F2 khí màu vàng rất nhạt
Cl2 là khí màu vàng - xanh
Br2 là chất lỏng màu nâu -
vàng
I2 là chất rắn màu tía – đen
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất và
hợp chất quan trọng
F2
Cl2
I2
Br2
Độ phân cực và độ tan: : Halogen là những chất
không phân cực nên ít tan trong nước.
Đơn chất halogen (X2) tan nhiều hơn trong dung
dịch halogenid (X-) do có sự tạo phức.
Ví dụ: I2 tan nhiều hơn trong dung dịch kali iodid
(KI) do phản ứng:
I2 (aq) + KI (aq) -» K[I3] (aq)
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất và
hợp chất quan trọng
9.1.3.1 Tính chất vật lý
Để đạt tới cấu hình khí hiếm, nguyên tử halogen
phải nhận thêm 1 electron để làm đầy lớp vỏ ngoài
của nó. Có 2 cách làm đầy:
+ Nhận 1 electron từ kim loại để tạo thành ion -1.
+ Dùng chung cặp electron với một nguyên tử phi
kim khác, tạo thành liên kết cộng hoá trị.
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.3.2 Các halogent là những PK điển hình, có tính oxi hóa mạnh 
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất
và hợp chất quan trọng
Các hydro halogenid là những khí không màu, khi
hoà tan trong nước cho các acid hydrohalogenic.
Các khí HX có mùi sốc, kích ứng đường hô hấp.
Điểm nóng chảy và điểm sôi bất thường của HF là
do liên kết hydro mạnh.
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.3.3. Hydro halogenid/acid hydrohalogenic/HX
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất
và hợp chất quan trọng
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.3.3. Hydro halogenid/acid hydrohalogenic/HX
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất
và hợp chất quan trọng
Đại lượng HF HCI HBr HI
Độ dài liên kết H-X (A°) 0.92 1,28 1,41 1,70
Năng lượng liên kết H-X (kJ/mol) 565 427 363 295
Momen lưỡng cực |i (D) 1,91 1,08 0,81 0,38
Nhiệt độ nóng chảy (°C) -83 -114 -88 -50,8
Nhiệt độ sôi (°C) +19,5 -84,9 -66,7 -35,3
Độ điên ly a (%) trong nước 
củadungdịch HX 0,1 N
9 92,6 93,5 95
Độ tan ở 0°C: L(khí)/L(nước) Vô hạn - 500 ~ 600 -425
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.3.4 Halogen halogenid (hợp chất giữa các halogen)
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất 
và hợp chất quan trọng
Các halogen phản ứng với nhau toả nhiệt và tạo
thành nhiều hợp chất có công thức tổng quát XYn
(n = 1, 3, 5, 7), trong đó X là nguyên tử halogen ở
trung tâm có độ âm điện nhỏ hơn và có thể có các
mức oxy hoá +1, +3, +5, +7 (tất nhiên, X không
thế là íluor), còn Y là halogen có độ âm điện lớn
hơn và thề hiện trong trạng thái oxy hoá -1
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.3.4 Halogen halogenid (hợp chất giữa các halogen)
9.1.3. Mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất. Đơn chất 
và hợp chất quan trọng
9.1.3.5 Các hợp chất chứa oxy của halogen
- Phản ứng của halogen với nước
X2(k) + H20(l) HX(aq) + HXO (aq) (1)
- Khi đun nóng (> 50oC) XO- phân huỷ nhanh 
thành X03
-, do đó cân bằng (1) chuyển thành:
3X2 + 3H20 (l) 5HX + HXO3
(X = Cl, Br, I)
9.1.4.1 Fluor
F là nguyên tố có trong mọi cơ quan và mô của người, tập trung
chủ yếu trong xương và răng.
F cũng ức chế hoạt động của các vi khuẩn làm hại men răng ít
ở cơ và não.
F có trong nguồn nước tự nhiên; trong một số rau quả (cà chua,
cải xoăn, súp lơ); trong cá biển, nước mắm và đặc biệt nhiều
trong chè đen.
F còn được gắn vào các gốc hữu cơ trong thuốc để tăng tác
dụng sinh học
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1.4. Vai trò và ứng dụng trong Y - Dược. Độc tính
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.4.2. Clor
Cơ thể người có khoảng 90g Clor
 Trong dạ dày, Cl- kết hợp với H+ tạo HCl làm cho enzym
Pepsin trở nên hoạt động để bước đầu tiêu hoá Protid.
 9.1.4.3. Brom
Br chưa rõ vai trò sinh học.
Với những lượng xác định, ion Br- có tác dụng làm giảm hoạt
động thần kinh trung ương, cản trở hấp thu Iod nên làm giảm
hoạt động tuyến giáp giúp cơ thể tiết kiệm năng lượng trong
chuyển hoá cơ bản.
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1.4. Vai trò và ứng dụng trong Y - Dược. Độc tính
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
9.1.4.4. Iod
I là một vi chất có vai trò sinh học quan trọng.
Tổng số I trong cơ thể người khoảng 20 - 25mg, tập trung chủ yếu ở
tuyến giáp (đến 30%) và ở cơ, da, xương.
Thiếu I làm tuyến giáp không sản xuất được thyroxin, tuyến phản
ứng lại bằng cách phồng to ra tạo nên bướu cổ. Cùng với bướu cố là
trí tuệ chậm phát triển, đần độn và các chứng bệnh khác.
Thực vật và động vật biển (như rong biển, cá) là thức ăn giàu iod
9.1.4.5. Astatin
At là nguvên tố phóng xạ nhân tạo, không có ứng dụng trong Dược 
học.
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.1.4. Vai trò và ứng dụng trong Y - Dược. Độc tính
9.1. Nhóm 7A – Halogen (F – Cl – Br – I – At)
Mangan là nguyên tố khá phổ biến trong
thiên nhiên.
Techneti là nguyên tố được tổng hợp nhân
tạo đầu tiên. Nó là nguyên tố phóng xạ, chu
kỳ bán huỷ 2,2x105
Rheni là nguyên tố hiếm, phân bố phân
tán, không tồn tại quặng riêng biệt.
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.2. Nhóm 7B: Mn - Tc - Re
9.2.1. Trạng thái thiên nhiên
Mn
Techneti
Rheni
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.2. Nhóm 7B: Mn - Tc - Re
9.2.2. Những đặc tính nguyên tử và vật lý
Nhóm VII B Tên
nguyên
tố
Bán
kính
nguyê
n
tử(A°)
Bán
kính
ion
(A°)
Năng
lượng ion
hoá thứ
nhất (eV)
Độ âm
điện
(thang
Pauling)
Khối
lượng
riêng
(g/cm3)
Nhiệt độ
nóng
Chảy
(°C)
Nhiệt
đô sôi
(°C)
%
trong
vỏ quả
đất
25
Mn
54,94
3d54s2
(+2. +3, +4, +6, +7)
Mangan
1,29
0,80
(+2) 7,43 1,6 7,21 1247 1962 0,085
43
Tc
(97,91)
4d55s2
(+2, +3, +4. +7)
Techneti
1,30
0,56
(+7) 7,23 1,9 11,49 2140 3927 0
75
Re
186,21
5d56s2
(+3, +4, +5, +6, +7)
Rheni
1,31
0,81
(+3)
0,69
(+5)
7,79 1,9 20,99 3175 5760 10-7
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.2. Nhóm 7B: Mn - Tc - Re
9.2.3. Đơn chất
Mn, Tc, Re là các kim loại, dạng khối màu trắng, dạng bột 
màu xám.
Tính kim loại giảm nhanh từ Mn —» Re
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.2. Nhóm 7B: Mn - Tc - Re
9.2.4. Hợp chất
Với 7 electron hoá trị (n-l)d5ns2, các nguyên tố VIIB có thể
có các số oxy hoá từ +2 đến +7. Tuy nhiên, chỉ có một số
trạng thái oxy hoá bền,
Ví dụ: Đối với Mn là +2, +4 và +7.
Tính acid - base của oxyd hay của hydroxyd biến đổi phụ
thuộc vào số oxy hoá: tính base giảm dần, tính acid tăng
dần theo số oxy hoá tăng dần của nguyên tố.
Mangan
Mn là nguyên tố vi lượng thiết yếu, có vai trò sinh học quan
trọng. Cơ thể người trưởng thành chứa 10 - 20mg mangan,
có trong mọi tế bào, tập trung cao ở xương, gan, thận.
Mn hoạt hoá nhiều enzym tham gia tổng hợp protein,
hemoglobin, prothrombin, insulin; tham gia điều hoà chức
năng sinh dục.
Thiếu mangan: giảm sinh trưởng và sinh sản; loạn dưỡng
sụn và xương; mất điều hoà cơ (run kiểu Parkinson).
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.2. Nhóm 7B (Mn - Tc – Re)
9.2.5. Vai trò và ứng dụng trong Y-Dược
Mangan
Các muối mangan clorid, mangan sulfat, mangan gluconat
thường được đưa vào các chế phẩm dược để bổ sung khoáng
chất trong viên bổ tổng hợp dự phòng.
Kali permanganat, KMn04 = 158,04, tinh thể màu tím, ánh
kim loại, dễ tan trong nước. Dùng làm thuốc sát trùng, để rửa
vết thương, vết loét; rửa dạ dày khi ngộ độc cyanid, morphin;
sát trùng nước. Dạng thuốc sử dụng là các dung dịch 0,1 - 0,5
- 1 - 2 - 5%.
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.2. Nhóm 7B (Mn - Tc – Re)
9.2.5. Vai trò và ứng dụng trong Y-Dược
 Techneti
 Tc được dùng trong nhiều chẩn đoán bệnh 
của kỹ thuật phóng xạ.
 Rheni
 Không có ứng dụng trong Y - Dược học.
Chương 9: NGUYÊN TỐ NHÓM VII
9.2. Nhóm 7B (Mn - Tc – Re)
9.2.5. Vai trò và ứng dụng trong Y-Dược
Techneti
Rheni