Chemistry Chapter 4 Form 4（Part II）

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Form 4 Chemistry: Chapter 4 (Group 17 & Period 3)


P/S Astatine是个谜。不过不用管它，我们的主角是——Chlorine Bromine 跟 Iodine！

1. Melting & Boiling Point (+)
它们之间的引力也是 Van der Waal's force，所以体积越大，需要越多热能来 overcome the forces of attraction。在Room Temperature & Pressure，Fluorine & Chlorine 是气体，Bromine 是 Volatile Liquid，Iodine是固体。

2. Poisonous
所谓最毒妇人心，Halogens 是有毒气体！
Fluorine > Dangerously reactive
F & Cl gas, Br vapour > Poisonous
Iodine vapour > Harmful to the respiratory system
Astatine > Radioactive

- Must be handled in fume chamber- 戴safety goggles、手套。
- Dilute Sodium Thiosulphate 专克碰到手或者衣物的 Liquid Bromine。

3. Density (+)

> Exists as diatomic molecules [Covalent Bond]
< Covalent Bond
每一个 Halogen 都有7个Valence Electron，而他们的目的也是要得到 Stable octet arrangement。但是他们平时找不到人捐 Electron 给他们，因此有一天 Chlorine 遇到自己的同类……另一个 Chlorine。于是它们排排站，一人拿出一个 Electron 来分享，它们两个人只要在一起，两个都会有 8 个 Valence Electron，也就是说它们都有 Octet electron arrangement。
[ 正解：Each atom contributes one electron for sharing ]

所以 Halogens 都是两个 atom 组成一个 Molecule 一起飞~

Chemical Properties__
> Reactivity (-)
由于 Halogens 已经有 7 个 Valence Electron 了，找多一个比丢掉 7 个容易多了，所以他们 React 的方法，就是 attract 1x electron into the outermost occupied shell！能够 gain electron 被称为 Electronegative，反之能够 donate electron（比如Group 1）叫 Electropositive。我们的 Halogen 是 Electronegative 的。


记得刚才 Sodium 丢掉了一个 Electron 吗？现在很幸运的 Cl 找到了 Sodium 丢掉的 Electron （正确来说，是Sodium把一个 Electron 给了需要一个 Electron 的 Chlorine~）。现在，Chlorine的 Outermost Occupied Shell 就有 8 个 Electron，也就得到了稳定的 Octet Arrangement （和Argon一样）。

由于得到了多一个 negatively-charged electron，弄到 Electron(-) 的数量比 Proton(+) 多一个，所以Chlorine 就变成了一个 negatively charged ion —— Cl-/Chloride Ion。

Reactivity decreases down Group 17.

Atomic size 越大，Nucleus 与最外面那个 shell 之间距离越大，它们之间的引力也越弱，所以他们比较难把多一个 Electron 吸引到自己的 outermost occupied shell。因此越往下，他们的 Reactivity 越弱。

P/S Nucleus 和 Electron 之间的引力跟 Van der Waal's force / Metallic Bond 是不一样的东西！（写 Forces of attraction 就可以了）

正解：
[ The decrease in reactivity down the group ] When going down Group 17, the atomic size of halogens increases. Thus, the outermost occupied shell of each halogen atom becomes further away from the nucleus. Therefore, the strength to attract one electron into the outermost occupied shell by the nucleus becomes weaker. This causes the reactivity to decrease.

> Reactions （忘记画箭头 =3=）



把 Litmus paper 丢进去的话，蓝色的 Litmus paper 会变红，then turn colourless/bleaches。这是因为 HOCl/HOBr 有 Bleaching properties，会漂白东西。至于那个没有 O 的 HCl 和 HBr 的 properties 就和我们之前学的 Acid 一样。

Iodine is sparingly soluble & doesn't show any bleaching properties.
也就是说 Iodine 会把 Litmus paper 变红但是不会变白。毕竟它没有前面两个那么厉害。（almost not a bleaching agent）


P/S （Extra）通常我们会写 OCl/OBr 而不是 ClO/BrO，因为那是 Ion 的名字。不过其实我看过书本和老师用第二种写法，所以我想现在还不必那么注重 O 和 Cl 的秩序。
______



The reaction of halogen with sodium hydroxide solution is kinda different from what we learnt last year. Last year it is acid (eg. HCl) + Alkaline while this year it is halogen (eg. Cl only~ No 'H') + Alkaline.
I got confuse at first xD

话说， Chlorate (I) = Cl O，而 Chlorate (V) = Cl O3。

总之就是不能干干净净干干脆脆地弄出水跟 salt，一定会多出一个第三者出来！


> Production of Chlorine Gas
有些实验直接写 Direct chlorine gas into ... 但是有些实验的 set up 中，Chlorine 的会比较复杂，因为前面还有别的东西。

其实呐后者是对的，做实验的时候，我们必须用 Chemical reaction 来制造 Chlorine，因为商店里有卖现成的 Bromine（的水）跟 Iodine，就是没有卖 Chlorine gas！因此，我们会在一个 conical flask 放 Potassium permanganate，再把 hydrochloric acid 滴进去。它们两个会发生 Chemical reaction，产生 Chlorine gas。

[ Potassium Permanganate + Hydrochloric Acid ]
^ 这个不用背~ 不管怎样，我们可爱的 Chlorine gas 就是这么来的。

> Absorption of Excess Halogen Gases
如果我们用 Chlorine gas 或 Bromine / Iodine vapour 来做实验，实验的设置最后面一定要有一条管子从试管接出来，然后连到一个装有 Sodium Hydroxide 的烧杯！这是因为这些气体都有毒，害人不浅，所以在他们出来害人之前就要被灭了！（开玩笑的啦 xD

还记得以前我们用它来吸走 Carbon dioxide吗？这个Sodium Hydroxide很厉害，现在还能帮我们吸走其他有毒的气体~

 

至于为什么我们要把多余的气体接去 filter funnel 而不是别的东西，是因为当 gas supply 停止后，Combustion Tube里面的气压会减少，如果用管子的话， NaOH 会被吸进去。

 

P/S 有些书本写 Soda Lime ，用处也是一样——Absorb the poisonous Cl/Br gas and I vapour。

——

（这个部分的内容还没有写好，不过老师开始教了， >__<）

之前呢，我们学过了三个 Group，都是打直的。现在我们要横着看，横着一行是一个Period，我们要看第三个。



Sorry bout the pic! It's too big even if I arrange the elements horizontally >_< This one is complicated =x

Note: Argon is excluded from anything related to reactivity, because she is trapped in the light bulb & can never get out! （谁叫她之前那么骄傲）

> Across Period 3...
因为他们在 Period 3 ，所以每一个元素都有 3 shells occupied with electrons。
每一个元素的 Proton number 比前面那个多一个，他们的 Valence Electron 的数量也是一样。（记得写 Number of Valence Electron）
左边6个全部都是 Solid，除了最后两个是 Gas。

x Atomic Radius (-)
众所周知，Nucleus 和 Valence Electron 之间有引力。
Neutral atom 有着同样数量的 Proton 和 Electron，所以越往右，proton number 也更多。
因为他们同样都有三个 Electron occupied shells，所以大小就看 Nucleus 的引力多强。Proton 越多， Positive charge 越大，所以力量就越强，可以把 negatively-charged Electron 抓得更紧、更靠近自己。

正解：
- Proton number increases across Period 3, this causes the positive charge of nucleus increase.
- The Attraction by the nucleus on the electrons become stronger.
- Electrons are pulled closer to the nucleus across period.
- Therefore, atomic size decreases.
  
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