卤素的物理、化学特性

发布时间：2020-12-15 热度：

　　通常来说，液体卤素分子的沸点均要高于它们所对应的烃链(alcane)。这主要是由于卤素分子比烃链更加电极化，而分子的电极化增加了分子之间的连接力(正电极与负电极的相互吸引)，这使我们需要对液体提供更多的能量才能使其蒸发。

　　卤素的物理特性和化学特性明显区分与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。

　　* 由于卤素原子通常具有较大的负电性，所以C-X连接比C-H连接更加电极化，但仍然是共价键。

　　* 由于卤素原子相较于碳原子，通常体积和质量较大，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。

　　* 卤素原子脆弱的p轨道(Orbital)与碳原子稳定的sp3轨道相连接，这也大大降低了C-X连接的稳定性。

　　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。

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

　　但在酸性条件下，其逆反应很容易进行：

　　5X-(aq)+XO3-(aq)+6H+(aq)——→3X₂(g)+3H2O(l)

　　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，pKa=3.20。氢氯酸(即盐酸)、氢溴酸、氢碘酸都是化学中典型的强酸，它们的pKa均为负数，酸性从HCl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。