Bài 22. Hydrogen halide. muối halide

Nhận xét và giải thích được xu hướng biến đổi nhiệt độ sôi của các hydrogen halide từ HCI tới HI. Giải thích được sự bất thường về nhiệt độ sôi của HF so với các HX khác. Trình bày được xu hướng biến đổi tính acid của dãy hydrohalic acid. Thực hiện được thí nghiệm phân biệt các ion $\mathrm{F}{\phantom{X}}^{-}$, $\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}^{-}$, $\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{X}}^{-}$, $\mathrm{I}{\phantom{X}}^{-}$. Trình bày được tính khử của các ion halide ($\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}^{-}$, $\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{X}}^{-}$, $\mathrm{I}{\phantom{X}}^{-}$) thông qua phản ứng với chất oxi hoá là sulfuric acid đặc. Nêu được ứng dụng của một số hydrogen halide.

Phân tử hydrogen halide (HX) gồm một liên kết cộng hoá trị. Các phân tử HX là phân tử phân cực. $\mathrm{H}-\mathrm{X}$ hoặc $\mathrm{H}:\mathrm{X}$ hoặc $\mathrm{H}-\mathrm{X}$

\begin{array}{|l|l|l|l|l|} \hline \text{Công thức} & \text{Tên gọi} & \text{Mô hình} & \text{Độ dài} & \text{Năng lượng} \\ \text{phân tử} & & \text{phân tử} & \text{liên kết (pm)} & \text{liên kết (kJ/mol)} \\ \hline \ce{HF} & \text{Hydrogen fluoride} & & 92 & 569 \\ \hline \ce{HCl} & \text{Hydrogen chloride} & & 127 & 432 \\ \hline \ce{HBr} & \text{Hydrogen bromide} & & 141 & 366 \\ \hline \ce{HI} & \text{Hydrogen iodide} & & 160 & 299 \\ \hline \end{array}

Ở điều kiện thường, hydrogen halide tồn tại ở thể khí, tan tốt trong nước, tạo thành dung dịch hydrohalic acid tương ứng.

\begin{array}{|l|l|l|l|l|} \hline \text{Hydrogen halide} & \ce{HF} & \ce{HCl} & \ce{HBr} & \ce{HI} \\ \hline t_s~(^{\circ}\text{C}) & +19,5 & -84,9 & -66,7 & -35,8 \\ \hline \end{array}

HF lỏng có nhiệt độ sôi cao bất thường là do phân tử HF phân cực mạnh, có khả năng tạo liên kết hydrogen: $\mathrm{H}-\mathrm{F}\cdot \cdot \cdot \mathrm{H}-\mathrm{F}\cdot \cdot \cdot \mathrm{H}-\mathrm{F}$

Từ $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{I}$ đến $\mathrm{H}\mathrm{I}$, nhiệt độ sôi tăng do: Lực tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng. Khối lượng phân tử tăng.

Trong dãy hydrohalic acid, tính acid tăng từ hydrofluoric acid (yếu) đến hydroiodic acid (rất mạnh).

Nhận xét và giải thích được xu hướng biến đổi nhiệt độ sôi của các hydrogen halide từ HCl tới HI. Giải thích được sự bất thường về nhiệt độ sôi của HF so với các HX khác.
Trình bày được xu hướng biến đổi tính acid của dãy hydrohalic acid.
Thực hiện được thí nghiệm phân biệt các ion $F^{-}$, $C{l}^{-}$, $B{r}^{-}$, $I^{-}$.
Trình bày được tính khử của các ion halide ($C{l}^{-}$, $B{r}^{-}$, $I^{-}$) thông qua phản ứng với chất oxi hoá là sulfuric acid đặc.
Nêu được ứng dụng của một số hydrogen halide.

Phân tử hydrogen halide (HX) gồm một liên kết cộng hoá trị. Các phân tử HX là phân tử phân cực.

Mô hình liên kết:

Công thức phân tử | Tên gọi | Mô hình phân tử | Độ dài liên kết (pm) | Năng lượng liên kết $(kJ\mathrm{/}mol)$
HF | Hydrogen fluoride | [Hình mô hình phân tử] | 92 | 569
HCl | Hydrogen chloride | [Hình mô hình phân tử] | 127 | 432
HBr | Hydrogen bromide | [Hình mô hình phân tử] | 141 | 366
HI | Hydrogen iodide | [Hình mô hình phân tử] | 160 | 299

Hydrogen halide | HF | HCl | HBr | HI
$t_s$ (${}^{\circ }C$) | +19,5 | -84,9 | -66,7 | -35,8

Từ HCl đến HI, nhiệt độ sôi tăng do:

Lực tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.
Khối lượng phân tử tăng.

Ngoài tính acid, hydrohalic acid còn có tính khử, ví dụ:

Hydrogen fluoride được sử dụng trong quá trình sản xuất teflon theo sơ đồ:

Teflon có hệ số ma sát nhỏ, bền nhiệt, được dùng làm chất chống dính ở nồi, chảo.

Hydrofluoric acid còn có khả năng đặc biệt là ăn mòn thuỷ tinh vô cơ (có thành phần gần đúng là $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}\cdot \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}\cdot 6\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{X}}_2)$ do xảy ra phản ứng:

Trong công nghiệp, hỗn hợp gồm KF và HF (có tỉ lệ mol tương ứng 1:3) được dùng để điện phân nóng chảy sản xuất fluorine.

Trong sản xuất tôn, thép, hydrochloric acid được sử dụng phổ biến để loại bỏ gỉ sét trên sắt thép trước khi chuyển sang các công đoạn sản xuất tiếp theo. Ở kĩ thuật này, dung dịch HCl thường dùng với nồng độ khoảng 18%.

Trong công nghiệp, hydrochloric acid được dùng để sản xuất các hợp chất vô cơ và hữu cơ như aluminium chloride dùng làm chất phụ gia chống nhoè cho giấy, PAC (poli aluminium chloride) dùng để xử lí nước, nickel chloride dùng trong mạ điện, zinc chloride dùng trong sản xuất pin, vinyl chloride dùng sản xuất PVC,...

Trong sản xuất nước uống đóng chai, hydrochloric acid tinh khiết được sử dụng để tái sinh các nhựa trao đổi ion nhằm thay thế các ion $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{X}}^{+}$ và $\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{X}}_2{\phantom{X}}^{+}$ (đã bị hấp phụ trên nhựa trong quá trình khử khoáng nước nguyên liệu) bằng ion $\mathrm{H}{\phantom{X}}^{+}$.

Hầu hết các muối halide đều dễ tan trong nước, trừ một số muối không tan như silver chloride, silver bromide, silver iodide và một số muối ít tan như lead chroride, lead bromide.

Sodium bromide khử được sulfuric acid đặc thành sulfur dioxide, còn sodium iodide có thể khử được sulfuric acid đặc thành hydrogen sulfide.

Trong điều kiện như trên, NaCl chỉ xảy ra phản ứng trao đổi, tạo thành hydrogen chloride.

Tính khử của các ion halide tăng dần theo thứ tự $\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}^{-}<\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{X}}^{-}<\mathrm{I}{\phantom{X}}^{-}$.

Trong cơ thể sống, muối ăn có vai trò quan trọng trong việc cân bằng điện giải, truyền dẫn xung điện thần kinh, trao đổi chất,...
Trong đời sống, muối ăn được dùng để bảo quản và chế biến thực phẩm (ướp, muối),...
Trong y học, muối ăn được dùng sản xuất nước muối sinh lí, nước nhỏ mắt, dịch tiêm truyền tĩnh mạch,...
Trong công nghiệp, muối ăn là nguyên liệu để sản xuất xút, chlorine, nước Javel,...

Muối ăn thường được sản xuất từ nước biển bằng phương pháp kết tinh nhờ quá trình làm bay hơi nước biển dưới sức nóng của Mặt Trời.

Muối ăn thô thu được trên ruộng muối có lẫn tạp chất như muối của magnesium, calcium. Để đạt độ tinh khiết làm thức ăn cho con người, muối ăn thô cần được kết tinh lại. Trong y học, muối ăn được sử dụng có độ tinh khiết rất cao, do đó cần kết tinh lại nhiều lần.