卤素
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9 F 氟 |
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17 Cl 氯 |
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35 Br 溴 |
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53 I 碘 |
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85 At zh-cn:砹;zh-tw:砈 |
卤素是元素周期表上的第ⅦA族元素(IUPAC新规定:17族)。
由于卤素可以和很多金属形成盐类,因此英文卤素(halogen)来源于希腊语halos(盐)和gennan(形成)两个词。在中文里,卤的原意是盐碱地的意思。
位于元素周期表右方的卤族元素是典型的非金属。卤素的电子构型均为ns2np5,它们获取一个电子以达到稳定结构的趋势极强烈。所以化学性质很活泼,自然状态下不能以单质存在,一般化合价为-1价,即卤离子(X-)的形式。
氯的存在范围最广,按照氟、溴、碘的顺序减少,zh-cn:砹;zh-tw:砈是人工合成的元素。卤素单质都是双原子分子,都有很强的挥发性,熔点和沸点随原子序的增大而增加。常温下,氟、氯是气体、溴是液体,碘是固体。
卤素单质都有氧化性,氧化性从氟到碘依次降低。碘单质氧化性比较弱,三价铁离子可以把碘离子氧化为碘。
卤素单质在碱中容易歧化,方程式为:
- 3X2 + 6OH- → 5X- + XO3- + 3H2O
但在酸性条件下,其逆反应很容易进行:
- 5X- + XO3- + 6H+ → 3X2 + 3H2O
这一反应是制取溴和碘单质流程中的最后一步。
卤素的氢化物叫卤化氢,为共价化合物;而其溶液叫氢卤酸,因为它们在水中都以离子形式存在,且都是酸。氢氟酸一般看成是弱酸,但浓的氢氟酸是强酸。氢氯酸(即盐酸)、氢溴酸、氢碘酸都是强酸,酸性从HF到HI依次增强。
卤素可以显示多种价态,正价态一般都体现在它们的含氧酸根中:
- +1: HXO(次卤酸)
- +3: HXO2(亚卤酸)
- +5: HXO3(卤酸)
- +7: HXO4(高卤酸)
卤素的含氧酸均有氧化性,同一种元素中,次卤酸的氧化性最强。
卤素的氧化物都是酸酐。像二氧化氯(ClO2)这样的偶氧化态氧化物是混酐。
只由两种不同的卤素形成的化合物叫做互卤化物,其中显电正性的一种元素呈现正氧化态,氧化态为奇数。这是由于卤素的价电子数是奇数,周围以奇数个其它卤原子与之成键比较稳定(如IF7)。互卤化物都能水解。
在有机化学中,卤族元素经常作为决定有机化合物化学性质的官能团存在。
参看:
左方一族: | 卤素 第17族(ⅦA) |
右方一族: |
氧族元素 | 稀有气体 |
碱金属 | 碱土金属 | 镧系元素 | 锕系元素 | 过渡金属 |
主族金属 | 类金属 | 非金属 | 卤素 | 惰性气体 |