卤素是什么 有什么特点?大神们帮帮忙
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/15 09:42:32
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卤素 卤素 Halogen(卤素)是第ⅦA族非金属元素,包括了氟(Fluorine-)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘(Iodine)和砹(Astatine)五种元素,合称卤素.其中砹(Astatine)为放射性元素,人们通常所指的卤素是氟、氯、溴、碘四种元素.卤素化合物经常作为一种阻燃剂:PBB ,PBDE ,TBBP-A ,PCB ,六溴十二烷,三溴苯酚,短链氯化石蜡等,应用于电子零组件与材料、产品外壳、塑胶等.此种阻燃剂无法回收使用,而且在燃烧与加热过程中会释放有害物质,威胁到人类身体的健康、环境和下一代子孙.卤素的危害 在塑料等聚合物产品中添加卤素(氟,氯,溴,碘)用以提高燃点,其优点是:燃点比普通聚合物材料高,燃点大约在 300℃ .燃烧时,会散发出卤化气体(氟,氯,溴,碘),迅速吸收氧气,从而使火熄灭.但其缺点是释放出的氯气浓度高时,引起的能见度下降会导致无法识别逃生路径,同时氯气具有很强的毒性,影响人的呼吸系统,此外,含卤聚合物燃烧释放出的卤素气在与水蒸汽结合时,会生成腐蚀性有害气体(卤化氢),对一些设备及建筑物造成腐蚀.卤素的检测 卤素分子拥有国际统一的命名和命名方式,比如根据国际通用的IUPAC原则:CH3 | CH2 | CH3-C-Cl | CH3-CH2-CH-(CH2)6-CH3 可命名为:(Chloro-1,methyl-1,propyl)-2,decane 卤素的物理、化学特性 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)和键能量(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 + 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,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.卤素的有机化学反应 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.氯的存在范围最广,按照氟、溴、碘的顺序减少,砹是人工合成的元素.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数的增大而增加.常温下,氟、氯是气体、溴是液体,碘是固体.卤素最常见的有机化学反应为亲核性取代反应(nucleophilic substitution).通常的化学式如:Nu:- + R-X ----> R-Nu + X- "Nu:-"在这里代表亲核负离子,离子的亲核性越强,则产率和化学反应的速度越可观."X"在这里代表卤素原子,如F,Cl,Br,I,若X-所对应的酸(即HX)为强酸,那么产率和反应的速度将非常可观,如果若X-所对应的酸为弱酸,则产率和反应的速度均会下降.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.卤素的有机化学反应