一、卤素物理性质
液体卤素分子的沸点均要高于它们所对应的烃链(alcane)。由于卤素分子比烃链更容易电极化,分子的电极化表现在分子之间的连接力即正电极和负电极之间的相互吸引,要想使其蒸发我们就需要对液体提供更多的能量。
二、卤素化学性质
卤素元素是典型的非金属,电子构型均为ns2np5,为达到稳定结构会极力想要去获取一个电子,自然状态下不以单质存在,化合价为-1价,为卤离子(X-)的形式,化学性质活泼。卤素的物理特性和化学特性明显区分于它对应的烃链的主要原因,在于卤素原子(如F,Cl,Br,I)与碳原子的连接,即C-X的连接,明显不同于烃链C-H连接。
1. 卤素原子一般具有较大的负电性,虽然C-X连接比C-H连接更加容易电极化,但原子间仍是通过共用电子对形成的相互作用,有稳定结构,形成共价键。
2. 通常卤素原子比碳原子体积和质量都要大,所以C-X连接的偶极子矩(Dipole Moment)和键能(Bonding Energy)远大于C-H,这些导致了C-X的连接力(Bonding strength)远小于C-H连接。
3. 卤素单质的氧化性从氟到碘依次降低,其中碘元素氧化性较弱,并且卤素单质在碱中容易歧化。
化学方程式为:
3X₂(g)+6OH-(aq)——→5X-(aq)+ XO3-(aq)+3H2O(l)
制取溴和碘单质,酸性条件逆反应方程式:
5X-(aq)+XO3-(aq)+6H+(aq)——→3X₂(g)+3H2O(l)
卤化氢是卤素的氢化物,其溶液叫氢卤酸,都是酸且在水中都以离子形式存在。氢氟酸是弱酸,pKa=3.20;氢氯酸(即盐酸)、氢溴酸、氢碘酸是强酸,pKa都是负数,酸性从HCl到HI依次增强。
4.卤素的含氧酸均有氧化性,在同一种元素中,氧化性最强的为次卤酸,其中卤素的氧化物都是酸酐,比如二氧化氯(ClO₂)这种偶氧化态氧化物是混酐。
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)。互卤化物由两种不同的卤素形成的化合物。互卤化物IF7水解方程式:
IF7 + 6H2O == 7HF + H5IO6
注意:互卤化物都能水解。
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