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卤素:物理性能,化学性能。 使用卤素和化合物的其

在元素周期表中的稀有气体左边的卤素。 包含周期表中的组7在这五个有毒的金属元素。 这些包括氟,氯,溴,碘和砹。 虽然砹放射性并且只有一个短命的同位素,它表现为碘,往往被认为卤素。 作为卤族元素有七个价电子,它仅需要一个额外的电子,以形成一个完整的八位位组。 这种特性使得它们比非金属的其它基团更有效。

一般特性

卤素形成双原子分子(X 2型,其中X是卤素) -形式稳定存在卤素作为游离细胞。 双原子分子的联系是非极性和单共价键。 卤素的化学性质使它们易于与大多数元素的化合物,所以他们从来没有在自然界中未绑定的形式存在。 氟 - 最活跃的卤素和砹 - 少。

所有卤素I组形成具有类似性质的盐。 在这些化合物中,卤化物是作为与一个电荷为-1(例如,Cl - ,- )卤化物阴离子 结束-id表示卤素阴离子的存在; 例如Cl -的所谓的“氯化物”。

此外,卤素的化学性质让他们充当氧化剂 - 氧化金属。 涉及卤素大多数的化学反应 - 氧化还原在水溶液中。 卤素形成单键与碳或氮中 的有机化合物, 其中氧化(CO)的度等于-1。 具体的卤素 - 当被卤素原子共价结合的氢原子中的有机化合物取代的,卤素前缀可以在一般意义上,或前缀氟 - ,氯 - ,溴,碘一起使用。 卤族元素可以具有十字形键以形成具有极性共价单键双原子分子。

氯(Cl 2)为在1774年第1卤素打开时,在再开碘(I 2),溴(Br 2),氟(F 2)和砹(At,在1940 YG最后找到)。 名称“卤素”是来自希腊根hal-(«盐»)和-gen(«形式“)衍生的。 总之,这些词语是指“成盐”,强调的是,卤素与金属形成盐反应的事实。 岩盐 - 石盐,的氯化钠(NaCl)组成的天然矿物的名称。 最后,在家庭中使用的卤素 - 含有氟化物的牙膏,氯消毒饮用水,碘,促进甲状腺激素的发展。

化学元素

氟 - 原子序数9元件,由F的元素氟在1886克首次发现表示通过从氢氟酸中分离它。 在自由状态下它存在于氟双原子分子(F 2)的形式,并且是最常见的卤素,在地壳。 氟 - 元素周期表中最负电性的元素。 在室温下,为浅黄色气体。 氟还具有相对小的原子半径。 其CO - -1元素除外双原子状态,其中它的氧化态是零。 氟极其化学活性,并直接与除氦(He),氖(Ne)和氩(Ar)的所有元素进行交互。 为H 2 O溶液,氢氟酸(HF)是一种弱酸。 虽然高电负性氟,其电负性无法确定的酸度; HF是一种弱酸由于这样的事实,所述氟离子是碱性(pH> 7)。 此外,氟产生非常强氧化剂。 例如,氟可以与惰性气体氙反应并形成一种强氧化剂二氟化氙(XeF的2)。 在氟化物许多应用。

氯 - 原子序数为17,化学符号氯元素。 通过克在1774年发现的。从盐酸区分。 在其元素状态下形成原子分子Cl 2 氯具有几个SB -1,1,3,5和7在室温下,它是浅绿色的气体。 由于在所述两个氯原子之间形成的键,弱,Cl 2的分子具有进入连接非常高的能力。 氯气与金属反应以形成盐,这是所谓的氯化物。 氯离子是包含在海水中最丰富的离子。 氯也有两种同位素:35 Cl和37氯。 氯化钠是所有的氯化物的最常见的连接。

溴 - 与原子序数35和符号溴的化学元素。 这是首次在1826年发现的基本溴的形式是双原子分子,溴2。 在室温下,它是一种红棕色液体。 其CO - -1,+ 1,3,4和5比溴碘多种活性,但比氯更低的活性。 此外,溴同位素具有两个79 Br和81溴。 溴发生在 盐的形式 溴化物,溶解在海水中。 近年来,生产溴世界增加的显著,因为它的可用性和长寿命。 与其他卤素溴和氧化剂是非常有毒的。

碘 - 原子序数为53和符号I的碘氧化具有化学元素:-1,+ 1,+ 5和+7。 有一个在一个双原子分子的形式,I 2。 在室温下,固体物质是紫色的。 碘有一个稳定的同位素- 127一1811年首次发现,藻类和硫酸的帮助。 目前,碘离子可以在海水中分离出来。 尽管碘不是非常易溶于水,其溶解度可以使用单独的碘化物时被增加。 碘起着体内重要的作用,在生产甲状腺激素的参与。

砹 - 与原子序数85和符号在放射性元素。 其可能的氧化状态-1,1,3,5和7,是不是一个双原子分子的唯一卤素。 在正常情况下,金属的硬质材料的黑色。 砹是一种非常稀有的元素,所以很少有人知道他。 此外,砹有一个很短的半衰期,最长不超过几个小时。 在收到的1940年合成的结果。 据认为类似碘砹说。 表征 金属特性。

下表显示了卤原子的结构,电子的外层的结构。

卤素

电子的配置

1秒2秒2 2 5 2P

2 3S 3P 5

3D 10 4S 2 4P 5

图4d 2 10 5秒5 5P

4F 14 10 5D 6S 2 6P 5

这样的结构使电子的外层,类似于卤素化合物的物理和化学性质。 然而,当比较这些元素和观察到的差异时。

周期属性卤素基团

的卤素的简单物质的物理性质随该元件的序数改变。 为了更好的吸收和更加的清晰,我们为您提供了几桌。

与增加分子(F <氯<溴

表1中的卤素。 物理性质:熔点和沸点

卤素

熔点T(℃)

沸腾T(℃)

-220

-188

-101

-35

-7.2

58.8

114

184

302

337

  • 原子半径增大。

内核大小的增加(F <氯<溴

表2:卤素。 物理性质:原子半径

卤素

共价半径(下午)

离子(X - )的范围(下午)

71

133

99

181

114

196

133

220

150

  • 电离能量降低。

如果外部价电子不靠近核,才能除去不需要来自其大量的能量。 因此,需要对外边电子喷射的能量是不是在一组元素的下部那么高,因为有更多的能量水平。 另外,高能量的离子化导致显示非金属质量的元素。 金属的性质,因为电离能量减少(在

表3.卤素。 物理性质:电离能量

卤素

电离能(千焦耳/摩尔)

1681

1251

1140

1008

890±40

  • 电负性降低。

价电子带中在逐渐降低水平的增加的能级的原子的数目增加。 电子是逐渐远离芯; 因此,细胞核和电子不作为相互吸引。 在筛选有增加。 因此电负性随周期而减小(在

表4.卤素。 物理性能:电

卤素

4

3.0

2.8

2.5

2.2

  • 电子亲和力降低。

由于随时间的原子尺寸的增加,电子亲和力通常减小(B

表5.亲和卤素电子

卤素

电子亲和力(KJ / mol)的

-328.0

-349.0

-324.6

-295.2

-270.1

  • 反应性元素而降低。

卤素的反应性随周期而减小(在

无机化学。 氢+卤素

当卤素与其它,较少负电性元素反应以形成二元化合物卤化物形成。 氢与卤素形成的卤化物HX型反应:

  • 氟化氢HF;
  • 氯化物盐酸;
  • 溴化氢的HBr;
  • 碘化氢HI。

卤化氢容易溶解于水中以形成氢卤(氢氟酸,盐酸,氢溴酸,氢碘酸)。 这些酸的性质如下。

通过以下反应形成的酸:HX(水溶液)+ H 2 O(L)→X - (水溶液)+ H 3 O +(水溶液)。

所有卤化氢以形成强酸性,除了HF。

酸度增加氢卤酸:HF <盐酸

氢氟酸可以蚀刻在玻璃和某些无机氟化物长的时间。

这可能似乎不合逻辑该HF是最弱的氢卤酸,由于氟本身具有高的电负性。 尽管如此H-F键性非常强,从而产生非常弱的酸。 一个强大的关系由一个短键长和大的解离能来定义。 所有的卤化氢的HF具有最短的连接长度和最大的键离解能。

卤素含氧酸

卤素含氧酸与氢原子,氧和氢卤酸。 它们的酸味可以通过分析结构来确定。 卤素含氧酸现介绍如下:

  • 次氯酸,次氯酸。
  • 亚氯酸的HClO 2。
  • 氯酸的HClO 3。
  • 高氯酸的HClO 4。
  • 次溴酸,次溴酸。
  • 溴酸,HBrO 3。
  • 高溴酸HBrO 4。
  • 碘酸HOI。
  • 碘酸HIO 3。
  • Metayodnaya酸HIO4,H 5 IO 6。

在每个结合到氧原子这些质子酸,使键的比较长度质子是无用的。 主导作用是由电在这里演出。 与键合至中心原子的氧原子的数目酸度增加。

外观和物质的状态

卤素的基本物理性能可以在下表中简要地表示。

物质条件(室温下)

卤素

外形

公司

紫色

液体

赤褐色

淡黄褐色

淡绿色

外观说明

颜色是通过使激发电子的分子可见光的卤素吸收的结果。 氟吸收紫色光,因此看起来浅黄色。 碘,与此相反,吸收黄色光,它看起来紫色(黄色和紫色 - 互补色)。 卤素灯的颜色变得与增长期更暗。

所述密封容器的液体溴和固体碘处于平衡与其蒸气,其可被观察为有色的气体。

虽然颜色砹未知的,但认为它应该是根据观察到的图案的较暗的碘(t·E·布莱克)。

现在,如果你问:“描述卤素的物理特性,”你会说。

卤素的氧化化合物中的程度

氧化程度经常被用来代替“卤素的价。” 典型地,氧化态等于-1。 但是,如果卤素被链接到另一氧或卤素,它可以采取其它状态:氧-2 SB具有优先权。 在键合在一起的两个不同的卤原子的情况下,更电负性原子占优势,并采取CO -1。

例如,在氯化碘(ICl的)是CO氯-1,+ 1和碘。 氯是比碘负电性更强,因此,CO等于-1。

溴酸(HBrO 4)氧具有CO -8(-2×4 = -8原子)。 氢具有共氧化数+1。 这两个值的加成给出CO -7。 由于最终化合物SB应该为零,则CO为七个溴。

第三例外是元素形式的卤素(X 2),其中它的CO等于零的氧化程度。

卤素

中的CO的化合物

-1

-1,+ 1,+ 3,+ 5,+ 7

-1,+ 1,+ 3,+ 4,+ 5

-1,+ 1,+ 5,+ 7

-1,+ 1,+ 3,+ 5,+ 7

为什么有氟始终是-1?

电负性随时间而增加。 因此,氟具有所有元素的电负性最高,就证明其在周期表中的位置。 其电子结构1S 2 2S 2 2P 5。 如果氟化物得到另一个电子,极端p轨道被完全填充,并形成一个完整的八位。 因为氟具有高的电负性,它可以容易地选择从相邻原子的电子。 氟化物在这种情况下等电子惰性气体(八个价电子)和填充其所有外部轨道。 在这种状态下,氟是要稳定得多。

制备和使用卤素

在自然界中,卤素是在阴离子,从而无卤通过氧化通过电解或通过氧化剂产生的。 例如,由氯化钠溶液水解生成的氯。 使用卤素和他们不同的化合物。

  • 氟化物。 尽管氟是非常被动的,它在许多行业中使用。 例如,它是聚四氟乙烯(PTFE)和其它含氟聚合物的一个关键组成部分。 氯氟烃是有机 的化学品 先前已用作气溶胶制冷剂和推进剂。 他们的应用程序已停止由于对环境可能造成的影响。 他们是由氢氯氟烃替代。 氟添加到牙膏(SNF 2)和饮水(NAF),以防止蛀牙。 卤素被包含在用于生产某些类型的陶瓷(LIF),在核电用的粘土(UF 6),得到的氟喹诺酮抗生素,氧化铝(的Na 3的AlF 6),用于高电压设备的绝缘(SF 6)。
  • 也找到了多种用途。 它用于饮用水和游泳池的消毒。 次氯酸钠 (次氯酸钠)是漂白剂的主要成分。 盐酸广泛应用于工业和实验室。 氯气存在于聚氯乙烯(PVC),并且被用于绝缘线,管和电子的其它聚合物。 此外,氯已在制药行业有用。 含氯药物可用于治疗感染,过敏症和糖尿病。 中性盐的形式 - 许多药物的成分。 氯也可用于消毒医院设备和消毒。 在农业方面,氯是被用作农业杀虫剂许多商业杀虫剂DDT(dihlorodifeniltrihloretan)的一个组成部分,但它的使用已经停产了。

  • 溴,因为它的不燃性的,用于抑制燃烧。 它还包含甲基溴,用于作物的储存和抑制细菌的农药。 然而,过量使用甲基溴已经停止,因为其对臭氧层的影响。 溴生产汽油,感光胶片,灭火器,肺炎的治疗和阿尔茨海默氏病的药物使用。
  • 起着甲状腺的正常功能具有重要作用。 如果身体没有得到足够的碘,甲状腺增大。 用于预防甲状腺肿的活性卤素加入食盐。 碘也被用作防腐剂。 碘被包含在用于开放性伤口的净化以及在消毒喷雾剂的解决方案。 此外,碘化银是在画面重要。
  • -放射性稀土卤素,因此更不被使用。 据认为,这种元素可以帮助碘甲状腺激素的调节。

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