LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 10·10 / 2026

HAL · 0430 phút

Hydrogen halide và hydrohalic acid

Nhiệt độ sôi, tính acid, tính khử, HF khắc thuỷ tinh

Cần học trướcHAL · 01 · Đơn chất halogen: tính chất vật lí và xu hướng biến đổiLKH · 07 · Liên kết hydrogen và tương tác van der WaalsNLH · 04 · Tính biến thiên enthalpy từ năng lượng liên kết

Mục tiêu

  • Nêu đặc điểm liên kết H−X\mathrm{H-X} (độ dài, độ phân cực, năng lượng) và tính chất của HF\mathrm{HF}, HCl\mathrm{HCl}, HBr\mathrm{HBr}, HI\mathrm{HI}.
  • Sắp xếp nhiệt độ sôi, tính acid, tính khử, độ bền nhiệt của các hydrogen halide và giải thích.
  • Giải thích vì sao HF\mathrm{HF} khắc được thuỷ tinh; tính được lượng HCl\mathrm{HCl} điều chế và nồng độ acid đậm đặc.

Khởi động

Bốn chất HF\mathrm{HF}, HCl\mathrm{HCl}, HBr\mathrm{HBr}, HI\mathrm{HI} có công thức giống nhau, nhưng dung dịch HF\mathrm{HF} là acid yếu còn ba chất kia là acid mạnh; HF\mathrm{HF} sôi ở 20 ∘C20\,{}^\circ\mathrm{C} còn ba chất kia sôi dưới 0 ∘C0\,{}^\circ\mathrm{C}; chỉ HF\mathrm{HF} ăn mòn được thuỷ tinh. Điều gì làm HF\mathrm{HF} khác biệt?

HF92 pmHCl127 pmHBr141 pmHI161 pmmũi tên: lưỡng cực H→X

01Kiến thức cần nhớ

1. Phân tử hydrogen halide

Hydrogen halide HX\mathrm{HX} là hợp chất khí, không màu, mùi xốc, tan rất nhiều trong nước tạo hydrohalic acid: hydrofluoric acid HF\mathrm{HF}, hydrochloric acid HCl\mathrm{HCl}, hydrobromic acid HBr\mathrm{HBr}, hydroiodic acid HI\mathrm{HI}. Khí HCl\mathrm{HCl} gặp hơi nước trong không khí tạo "khói" trắng là các giọt acid nhỏ.

Phân tử HX\mathrm{HX} có một liên kết cộng hoá trị phân cực, cặp electron chung lệch về phía X\mathrm{X}:

HF\mathrm{HF}HCl\mathrm{HCl}HBr\mathrm{HBr}HI\mathrm{HI}
Độ dài H−X\mathrm{H-X} (pm)9292127127141141161161
Năng lượng H−X\mathrm{H-X} (kJ/mol)565565431431366366299299
Δχ=χ(X)−2,20\Delta\chi = \chi(\mathrm{X}) - 2{,}201,781{,}780,960{,}960,760{,}760,460{,}46
Nhiệt độ sôi (∘C^\circ\mathrm{C})2020−85-85−67-67−35-35

Từ HF\mathrm{HF} đến HI\mathrm{HI}, nguyên tử X\mathrm{X} lớn dần nên liên kết dài hơn, yếu hơn, ít phân cực hơn.

Tương tácBốn phân tử HX trong không gian
: , ,
: , ,
: , ,
: , ,
Mũi tên cam là lưỡng cực, chỉ về nguyên tử độ âm điện lớn hơn.
Phân tử

Kéo để xoay. Chọn từng phân tử, bật Lưỡng cực để thấy cặp electron lệch về X, rồi bật Quả cầu đặc để so kích thước.

2. Nhiệt độ sôi

Ba chất HCl\mathrm{HCl}, HBr\mathrm{HBr}, HI\mathrm{HI} chỉ có tương tác van der Waals và lưỡng cực, tăng theo khối lượng: −85<−67<−35 ∘C-85 < -67 < -35\,{}^\circ\mathrm{C}. HF\mathrm{HF} có liên kết hydrogen giữa các phân tử (F−H⋯F\mathrm{F-H\cdots F}, xem phần Liên kết hoá học) nên sôi cao bất thường (20 ∘C20\,{}^\circ\mathrm{C}). Thứ tự:

HCl<HBr<HI<HF.\mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI} < \mathrm{HF}.

3. Tính acid

  • HCl\mathrm{HCl}, HBr\mathrm{HBr}, HI\mathrm{HI} là acid mạnh, phân li gần như hoàn toàn trong nước; mạnh dần theo thứ tự HCl<HBr<HI\mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI} vì liên kết H−X\mathrm{H-X} yếu dần, dễ tách H+\mathrm{H^+}.
  • HF\mathrm{HF} là acid yếu, phân li một phần (HF⇌H++F−\mathrm{HF} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{F^-}), dù F\mathrm{F} có độ âm điện lớn nhất: liên kết H−F\mathrm{H-F} rất bền (565565 kJ/mol) và còn có liên kết hydrogen trong dung dịch.

HF<HCl<HBr<HI(tıˊnh acid ta˘ng).\mathrm{HF} < \mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI}\quad(\text{tính acid tăng}).

Dung dịch HCl\mathrm{HCl} có đủ tính chất của acid mạnh: làm quỳ tím hoá đỏ, tác dụng với kim loại đứng trước hydrogen (Zn+2HCl→ZnCl2+H2\mathrm{Zn} + \mathrm{2HCl} \rightarrow \mathrm{ZnCl_2} + \mathrm{H_2}; Cu\mathrm{Cu} không tan), với base, oxide base, muối carbonate. Hydrochloric acid đặc nhất có nồng độ khoảng 36–37%36\text{–}37\% và khối lượng riêng 1,181{,}18 g/mL.

4. Tính khử và độ bền nhiệt

Tính khử của ion X−\mathrm{X^-} (và của HX\mathrm{HX}) tăng: HF<HCl<HBr<HI\mathrm{HF} < \mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI}. Độ bền nhiệt giảm theo chiều đó vì liên kết H−X\mathrm{H-X} yếu dần: HI\mathrm{HI} bị nhiệt phân tương đối dễ (2HI⇌H2+I2\mathrm{2HI} \rightleftharpoons \mathrm{H_2} + \mathrm{I_2}), còn HF\mathrm{HF} rất bền.

Dùng năng lượng liên kết có thể thấy rõ: ΔrH=2E(H−X)−E(H−H)−E(X−X)\Delta_rH = 2E(\mathrm{H-X}) - E(\mathrm{H-H}) - E(\mathrm{X-X}) cho phản ứng 2HX→H2+X2\mathrm{2HX} \rightarrow \mathrm{H_2} + \mathrm{X_2} (mọi chất ở thể khí), E(H−H)=436E(\mathrm{H-H}) = 436 kJ/mol. Giá trị này càng nhỏ thì HX\mathrm{HX} càng dễ bị phá vỡ.

5. Hydrofluoric acid ăn mòn thuỷ tinh

HF\mathrm{HF} tác dụng với silicon dioxide (thành phần chính của thuỷ tinh): SiO2+4HF→SiF4+2H2O\mathrm{SiO_2} + \mathrm{4HF} \rightarrow \mathrm{SiF_4} + \mathrm{2H_2O}. Nhờ vậy dùng để khắc chữ lên thuỷ tinh, nhưng phải đựng dung dịch HF\mathrm{HF} trong bình nhựa và làm rất cẩn thận vì HF\mathrm{HF} độc, ngấm qua da.

Tương tácSo sánh bốn hydrogen halide
HF20 °CHCl-85 °CHBr-67 °CHI-35 °C
HF: HF sôi cao bất thường vì có liên kết hydrogen giữa các phân tử; nếu chỉ tính theo khối lượng thì chỉ khoảng −94 °C.
Vạch trắng nét đứt: nhiệt độ sôi của HF nếu chỉ theo xu hướng khối lượng của HCl, HBr, HI (-94 °C). Cột cam lệch hẳn vạch: nhờ liên kết hydrogen.

Chọn một đại lượng, bấm vào từng cột để đọc lời giải thích. Với nhiệt độ sôi, hãy nhìn cột HF màu cam lệch xa vạch xu hướng.

02Tóm tắt

ÝNội dung
Liên kết H−X\mathrm{H-X}từ HF\mathrm{HF} đến HI\mathrm{HI}: dài hơn, yếu hơn, ít phân cực hơn
Nhiệt độ sôiHCl<HBr<HI<HF\mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI} < \mathrm{HF} (liên kết hydrogen)
Tính acidHF<HCl<HBr<HI\mathrm{HF} < \mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI}; HF\mathrm{HF} acid yếu
Tính khử, độ bền nhiệttính khử tăng, độ bền nhiệt giảm từ HF\mathrm{HF} đến HI\mathrm{HI}
HF\mathrm{HF}khắc thuỷ tinh, đựng bằng nhựa, độc
HCl\mathrm{HCl} đặckhoảng 36%36\%, 1,181{,}18 g/mL, ≈11,8\approx 11{,}8 M

03Mở rộng

Hydrofluoric acid là acid yếu nhưng lại ăn mòn thuỷ tinh mạnh: cặp Si−F\mathrm{Si-F} rất bền (SiF4\mathrm{SiF_4} bay hơi) đẩy phản ứng đi hết. Trong dung dịch đặc, HF\mathrm{HF} còn kết hợp với F−\mathrm{F^-} thành ion HF2−\mathrm{HF_2^-}, nên acid yếu này có thể có tính ăn mòn mạnh hơn nồng độ phân li gợi ý. Đây là ví dụ cho thấy "mạnh" về tính acid và "mạnh" về khả năng phản ứng là hai khái niệm khác nhau.

Tiếp theoPhương pháp →