Một tính chất thú vị của flourine mà ít người biết

Thảo luận trong 'Khoa Học' bắt đầu bởi Khoa Giang, 19 Tháng tám 2023.

  1. Khoa Giang Cày, cày, cày,... cho trời mỏng mặt dày...

    Bài viết:
    2
    Chúng ta biết rằng Flourine (Flo) là một nguyên tố halogen và cũng là nguyên tố có độ âm điện cao nhất. Điều này đồng nghĩa rằng không có một nguyên tố nào có thể đẩy được Flourine ra khỏi hợp chất. Đó cũng là một phát biểu quan trọng trong sách giáo khoa hóa phổ thông khi đề cập đến halogen này, khi nói rằng nguyên tố Flourine không thể bị oxi hóa bởi bất kì nguyên tố hay hợp chất nào khác mà chỉ có thể thu được nhờ điện phân.

    [​IMG]

    Nguồn: SGK Hóa 10 (bản cũ)

    Nhưng có thể bạn sẽ bất ngờ khi biết rằng vẫn có khả năng điều chế được Flourine bằng phương pháp hóa học.

    Bằng việc chọn các thuốc thử phù hợp, có thể bố trí một thí nghiệm để kiểm chứng như sơ đồ phản ứng dưới đây:

    2 KMnO4 + 2 KF + 10 HF + 3 H2O2 → 2 K2MnF6 + 8 H2O + 3 O2↑ (1)

    2 K2MnF6 + 4 SbF5 → 4 KSbF6 + 2 MnF3 + F2↑ (2)

    Bạn có nhận thấy điều kì diệu gì đang diễn ra không, đó là nguyên tố Flourine đã được hình thành ở phương trình (2). Vậy là bây giờ Flourine đã không còn "độc quyền" về tính không bị oxi hóa nữa rồi!

    Lý giải cho sự "ảo ma" trên, do ở phản ứng (1) đã hình thành muối K2MnF6, mangan được ổn định nhờ vào việc tạo muối. Đến khi cho vào chất SbF5 (là một axit Lewis) có tính axit rất mạnh, nó giành lấy ion F- và qua đó thế chỗ mangan tạo thành muối mới KSbF6, còn phần bị đẩy ra là MnF4 (1) (2), chất này rất kém bền nên bị phân hủy ra MnF3 và giải phóng khí F2.

    Tổng quát hóa, muốn điều chế được Flourine bằng phương pháp hóa học, ta cần một muối Flouride có chứa ion kim loại có tính oxi hóa cao và một chất nhận ion Flouride mạnh, qua đó tạo ra Flouride kim loại kém bền, chất này sẽ phân hủy sinh ra Flourine (3).

    Phản ứng trên do Karl O. Christe (sinh năm 1936, còn có biệt danh là "The Fluorine God" nghĩa là thần Flourine) tìm ra khi đang chuẩn bị một hội nghị kỷ niệm 100 năm thành tựu của Moissan vào năm 1986. Ông bình luận thêm rằng các chất phản ứng "đã được biết đến trong hơn 100 năm và thậm chí cả Moissan có thể đến được với phương pháp này". Cần biết rằng việc điều chế Flourine giống như việc vật lộn với thú dữ, rất nhiều nhà hóa học đã bị thương nặng hay tử nạn trong khi tìm cách điều chế chất này, mãi cho đến khi Henri Moissan (1852-1907) đã thiết lập được các điều kiện phản ứng thích hợp và cho phép thu được sản phẩm an toàn.

    Dĩ nhiên đây là một phản ứng mang tính học thuật, vì lượng sản phẩm thu được rất ít trong khi nguồn tiền chất đắt đỏ (chỉ 5g chất SbF5 đã có giá lên đến gần 2 triệu) do đó phương pháp này không mang lại hiệu quả kinh tế. Chỉ có phương pháp điện phân của Henry Moissan với các cải tiến mới được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp hiện nay.

    Dù vậy, trong nhiều tài liệu cũ và trong các giáo trình hóa học phổ thông vẫn còn giữ quan điểm rằng "Flourine là chất có tính phản ứng cao đến mức khó có thể điều chế và phân lập được"

    Ngoài ra, một số chất có số oxi hóa cao khác như ClF3, KrF2.. cũng có khả năng giải phóng Flourine trong các điều kiện nhất định, nhưng để điều chế các chất này lại phải cho các nguyên tố phản ứng với nhau nên không được xem là phương pháp điều chế hóa học của Flourine. Chỉ có các phản ứng đã trình bày trên là dựa hoàn toàn vào các tiền chất, mà các tiền chất này không điều chế bằng cách cho tác dụng với Flourine.

    * * *Nguồn tham khảo: Wikipedia (kèm chú thích từ người viết)

    Chú thích:

    (1) Bản chất là phản ứng trao đổi tạo muối mới và axit mới, trong đó muối mới hoặc axit mới tạo thành kém bền hơn hoặc có tính axit yếu hơn. Điển hình là phản ứng CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O trong đó H2CO3 là axit được hình thành từ phản ứng có tính axit yếu hơn HCl và kém bền nên phân hủy cho CO2 và H2O.

    (2) Mangan có số oxi hóa từ +4 trở lên rất "chiến", khi nó sẵn sàng tước lấy electron khi có cơ hội, bất kể đó là các nguyên tố có tính oxi hóa rất mạnh như oxygen, chlorine.. Một vài ví dụ điển hình là phản ứng MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O (2 nguyên tử chlorine đã bị oxi hóa) hay 4 MnO2 → 2 Mn2O3 + O2 (ở 530 độ C, oxi hóa được oxygen).

    (3) Giải thích dễ hiểu: Các Flouride kim loại có tính oxi hóa cao (như MnF4) giống như một con thú dữ, cần được nhốt lại bằng cái "chuồng" chính là các ion F- (ví dụ như K2MnF6). SbF5 đóng vai trò như người mở cửa chuồng, giải phóng ra MnF4 là con thú dữ và cho phép nó hoạt động.
     
    LieuDuong thích bài này.
Trả lời qua Facebook
Đang tải...