Giải bài 2 trang 113 SGK Hoá 10 Chân trời sáng tạo: Sự tồn tại của Halogen trong tự nhiên

Bài 2 trang 113 Hóa 10 (Chân trời Sáng tạo):

Giải thích vì sao các nguyên tố halogen không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên.

Phân tích bản chất hóa học

Để giải thích sự tồn tại của một nguyên tố trong tự nhiên, chúng ta cần xem xét hai yếu tố: Cấu tạo nguyên tử và Độ hoạt động hóa học. Một nguyên tố có tính chất hóa học càng mạnh thì càng khó tồn tại ở trạng thái tự do vì chúng luôn có xu hướng phản ứng với các chất xung quanh để tạo thành hợp chất bền vững hơn.

Giải bài 2 trang 113 Hóa 10 (Chân trời Sáng tạo):

Các nguyên tố Halogen không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên vì những lý do sau:

1. Cấu hình electron đặc biệt

Các nguyên tử Halogen (thuộc nhóm VIIA) đều có 7 electron ở lớp ngoài cùng (cấu hình dạng $ns^2np^5$). Theo quy tắc octet, để đạt được trạng thái bền vững của khí hiếm ($8$ electron lớp ngoài cùng), nguyên tử Halogen có xu hướng cực kỳ mãnh liệt là:

• Nhận thêm 1 electron từ các nguyên tử khác để tạo thành ion âm $X^-$ (trong các hợp chất ion).

• Góp chung 1 electron với nguyên tử khác để tạo thành liên kết cộng hóa trị.

2. Độ âm điện lớn và tính oxi hóa mạnh

Halogen là các phi kim điển hình có độ âm điện lớn nhất trong chu kỳ tương ứng. Điều này có nghĩa là chúng có khả năng hút electron rất mạnh.

• Fluorine ($F_2$): Là phi kim mạnh nhất, có thể phản ứng với hầu hết các nguyên tố khác ngay cả ở nhiệt độ thường.

• Chlorine ($Cl_2$), Bromine ($Br_2$), Iodine ($I_2$): Cũng có tính oxi hóa rất mạnh.

3. Xu hướng tạo thành hợp chất bền vững

Do tính hoạt động hóa học quá mạnh, ngay khi vừa xuất hiện ở dạng đơn chất, các Halogen sẽ lập tức phản ứng với các kim loại (tạo muối halide như $NaCl, KBr, CaF_2...$) hoặc các phi kim khác trong môi trường để tạo thành các hợp chất có mức năng lượng thấp và bền vững hơn.

Kết luận: Chính vì độ hoạt động hóa học rất mạnh và xu hướng đạt cấu hình bền vững khí hiếm, các nguyên tố Halogen chỉ tồn tại trong tự nhiên dưới dạng hợp chất (chủ yếu là các muối halide), không tồn tại ở dạng đơn chất.

Tổng kết kiến thức

• Dạng tồn tại chính: Trong nước biển, trong các mỏ muối hoặc khoáng vật (như quặng fluorite).

• Tính chất quyết định: Cấu hình $ns^2np^5$ $\rightarrow$ dễ nhận thêm $1e$ $\rightarrow$ tính oxi hóa mạnh $\rightarrow$ không tồn tại tự do.

Những lưu ý khi làm bài

1. Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: Cần đề cập đến "cấu hình electron lớp ngoài cùng", "quy tắc octet" hoặc "tính oxi hóa mạnh" để bài giải thuyết phục hơn.

2. Liên hệ thực tế: Có thể lấy ví dụ về muối ăn ($NaCl$) là dạng tồn tại phổ biến nhất của Chlorine trong tự nhiên để minh họa cho việc Halogen luôn nằm trong hợp chất.