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鹵素的物理、化學(xué)特性

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2021-09-14 來源:互聯(lián)網(wǎng)

  通常來說,液體鹵素分子的沸點(diǎn)均要高于它們所對(duì)應(yīng)的烴鏈(alcane)。這主要是由于鹵素分子比烴鏈更加電*化,而分子的電*化增加了分子之間的連接力(正電*與負(fù)電*的相互吸引),這使我們需要對(duì)液體提供更多的能量才能使其蒸發(fā)。


  鹵素的物理特性和化學(xué)特性明顯區(qū)分與于它對(duì)應(yīng)的烴鏈的主要原因,在于鹵素原子(如F,Cl,Br,I)與碳原子的連接,即C-X的連接,明顯不同于烴鏈C-H連接。


  * 由于鹵素原子通常具有較大的負(fù)電性,所以C-X連接比C-H連接更加電*化,但仍然是共價(jià)鍵。


  * 由于鹵素原子相較于碳原子,通常體積和質(zhì)量較大,所以C-X連接的偶*子矩(Dipole Moment)和鍵能(Bonding Energy)遠(yuǎn)大于C-H,這些導(dǎo)致了C-X的連接力(Bonding strength)遠(yuǎn)小于C-H連接。


  * 鹵素原子脆弱的p軌道(Orbital)與碳原子穩(wěn)定的sp3軌道相連接,這也大大降低了C-X連接的穩(wěn)定性。


  位于元素周期表右方的鹵族元素是典型的非金屬。鹵素的電子構(gòu)型均為ns2np5,它們獲取一個(gè)電子以達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)*強(qiáng)烈。所以化學(xué)性質(zhì)很活潑,自然狀態(tài)下不能以單質(zhì)存在,一般化合價(jià)為-1價(jià),即鹵離子(X-)的形式。


  鹵素單質(zhì)都有氧化性,氧化性從氟到碘依次降低。碘單質(zhì)氧化性比較弱,三價(jià)鐵離子可以把碘離子氧化為碘。


  鹵素單質(zhì)在堿中容易歧化,方程式為:

  3X?(g)+6OH-(aq)——→5X-(aq)+ XO3-(aq)+3H2O(l)


  但在酸性條件下,其逆反應(yīng)很容易進(jìn)行:

  5X-(aq)+XO3-(aq)+6H+(aq)——→3X?(g)+3H2O(l)


  這一反應(yīng)是制取溴和碘單質(zhì)流程中的*后一步。


  鹵素的氫化物叫鹵化氫,為共價(jià)化合物;而其溶液叫氫鹵酸,因?yàn)樗鼈冊(cè)谒卸家噪x子形式存在,且都是酸。氫氟酸一般看成是弱酸,pKa=3.20。氫氯酸(即鹽酸)、氫溴酸、氫碘酸都是化學(xué)中典型的強(qiáng)酸,它們的pKa均為負(fù)數(shù),酸性從HCl到HI依次增強(qiáng)。


  鹵素可以顯示多種價(jià)態(tài),正價(jià)態(tài)一般都體現(xiàn)在它們的含氧酸根中:

  +1: HXO (次鹵酸)

  +3: HXO?(亞鹵酸)

  +5: HXO?(鹵酸)

  +7: HXO?(高鹵酸)


  鹵素的含氧酸均有氧化性,同一種元素中,次鹵酸的氧化性*強(qiáng)。


  鹵素的氧化物都是酸酐。像二氧化氯(ClO?)這樣的偶氧化態(tài)氧化物是混酐。


  只由兩種不同的鹵素形成的化合物叫做互鹵化物,其中顯電正性的一種元素呈現(xiàn)正氧化態(tài),氧化態(tài)為奇數(shù)。這是由于鹵素的價(jià)電子數(shù)是奇數(shù),周圍以奇數(shù)個(gè)其它鹵原子與之成鍵比較穩(wěn)定(如IF7)?;u化物都能水解。


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