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卤族元素性质详解（以搜索无重复） 已有7人参与
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【氟】元素符号F，原子序数9，原子量18.99。外围电子排布2s22p5，主要氧化数-1，0。位于第二周期第ⅦA族。原子半径64皮米，F-半径133皮米，第一电离能1682千焦/摩尔，电负4.0。单质氟由双原子分子F2组成。淡黄色气体，有令人不快的气味。密度1.696克/升(标准状况)，熔点-219.6℃，沸点-188.14℃。离解能154.8千焦/摩尔。氟是电负性最大，非金属性、氧化性最强的元素，化学性质非常活泼。有毒。能跟绝大多数元素化合生成二元氟化物，放出大量热，发生燃烧。跟铝、镍、镁、铜反应时常形成致密的氟化物保护膜。跟水发生剧烈反应，生成物主要有氟化氢和氧气，以及少量的过氧化氢、二氟化氧和臭氧。可从化合物中置换其它非金属元素，如氟气可从固态卤化物中置换出氯、溴、碘。与稀碱溶液反应放出OF2 2F2+2NaOH=2NaF+OF2↑+H2O 在加压、加热条件下氟能跟氙直接化合，生成二氟化氙、四氟化氙和六氟化氙。大量氟用来氟化有机物，如氟里昂——12CCl2F2广泛用作致冷剂，CBr2F2用作高效灭火剂，CCl3F用作杀虫剂。称为特氟隆的聚四氟乙烯具有高弹性、低介电常数、低摩擦系数、耐热抗腐蚀等优良性能，用于制电工、化工器材。原子能工业制UF6，用扩散法分离出235U。1886年法国的莫瓦桑，在铂制U形管中，以铂铱合金作电极，电解氟氢化钾的无水氟化氢熔液得到氟。氟在地壳中的丰度为0.066％，主要以化合态存在，主要矿物有萤石CaF2，冰晶石Na3AlF6和磷灰石Ca5F(PO4)3。工业上以石墨和铁作电极，电解熔融的氟氢化钾和氟化氢的混和物制得，电解总反应为： 【氟化氢】化学式HF，式量20.01。无色有刺激臭味气体或液体，极性分子，由于很强的氢键作用，常温下气体呈(HF)n(n=2～6)的缔合形式存在，80℃以上才基本由HF组成。液态时可能以比较稳定的五分子环(HF)5或六分子环(HF)6状态存在。气体密度0.991克/升，液体密度0.987克/厘米3，沸点19.54℃，熔点-83.1℃，有很强的腐蚀性和毒性。在空气中易形成白色酸雾，易溶于水，水溶液叫氢氟酸，酸性较弱。能溶于乙醇。能腐蚀玻璃。氟化氢是一个介电常数大的液体，能自行电离，并能与许多溶质形成导电溶液，可溶解许多有机化合物。无水液态氟化氢是一种很强的酸。应保存在塑料容器中。用于制氟化物、氢氟酸、氟硼酸、氟硅酸、有机氟碳化合物，含氟冷冻剂、含氟树脂，还用作半导体材料的清洗剂，蚀刻玻璃等。用浓硫酸跟氟化钙反应制得。 【氢氟酸】化学式HF，式量20.01。即氟化氢的水溶液。无色有刺激性气味。有强烈腐蚀性和毒性。浓度不高时酸性弱(室温下K=3.5×10-4)，这是因为分子间易形成氢键，难电离出氢离子。浓溶液(5～15摩尔/升)酸性增强变成强酸，因为一部分F-通过氢键与HF形成缔合离子，如： 消耗了溶液中的F-，而使HF的电离度增大。能跟二氧化硅或硅酸盐反应生易挥发的SiF4，故易于腐蚀石英、玻璃及其它含硅物质。市售氢氟酸含氟化氢50％。用于制备高纯氟化物，刻蚀玻璃、镀件表面处理、酸洗铜、黄铜、不锈钢等。用水吸收氟化氢制得。 【氯】元素符号Cl，原子序数17，原子量35.453，外围电子排布3s23p5，位于第三周期3ⅦA族。原子半径99皮米，Cl-半径181皮米，第一电离能1251千焦/摩尔，电负性3.0，主要氧化数-1、0、+1、+3、+5、+7。单质氯以双原子分子Cl2组成。黄绿色有刺激性臭味的气体，有毒。密度 3.214克/升，熔点-100.98℃，沸点-34.6℃，离解能246.7千焦/摩尔。液态氯为金黄色液体，固态氯为四方晶体。20℃时在水中溶解度为7.29克/升，氯的水溶液呈黄绿色。部分水解成盐酸、次氯酸HClO，后者有漂白性。易溶于二硫化碳、四氯化碳等有机溶剂。在低温下干燥氯气化性不十分活泼。有痕量水存在时，活泼性急剧增加。能跟所有金属化合，能跟氧、氮、碳以外非余属单质直接化合。生成氯化物。有强氧化性，是强氧化剂。跟碱反应生成盐酸盐和次氯酸盐，如： Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 加热时跟碱反应生成盐酸盐和氯酸盐，如： 跟饱和烃发生取代反应，跟不饱和烃发生加成反应。用于制漂白粉、盐酸、盐酸盐、农药、塑料、有机溶剂、染料、化学试剂，还用于漂白纸浆、布匹、饮水消毒、稀有金属和纯硅的提炼。1774年瑞典人舍勒用盐酸跟二氧化锰反应制得氯气，但不知道它是什么。1810年英国人戴维确定氯气是一种单质，确定了氯元素的存在。氯主要以氯化钠的形式存在于海水、盐湖和岩盐矿中。由35Cl和37Cl两种稳定同位素组成。在地壳中的丰度为0.14％。工业上用电解饱和食盐水制得，实验室常用浓盐酸跟二氧化锰共热制备。 【氯化氢】化学式HCl，式量36.46，无色有刺激性气味的气体。密度1.6394g/L，液态无色，密度1.187克/厘米3。熔点—114.8℃，沸点-84.9℃。易与空气中水蒸气形成白色酸雾，易溶于水，1体积水可溶500体积氯化氢(标准状况)，水溶液称盐酸。也溶于乙醇和乙醚。干燥氯化氢化学性质不活泼，很难分解，对锌，铁等金属无作用；遇氨冒白烟，生成氯化铵。用于制盐酸、氯化物、氯乙烯，还用于聚合、异构、烷基化等反应，以及作缩合剂、催化剂等。工业上用氢气跟氯气合成。实验室由浓硫酸跟食盐共热制得。 【盐酸】化学式HCl，式量36.46。又称氢氯酸。是氯化氢的水溶液。市售浓盐酸含HCl37～38％，密度1.19克/厘米3，约12摩尔/升。含氯化氢20.22％的盐酸恒沸点为108.58℃。无色液体，易挥发，有刺激性臭味，有腐蚀性。强酸。能跟许多金属反应放出氢气并生成相应的氯化物。能和多种金属氧化物，碱反应生成盐酸盐和水。是重要的化工原料。广泛用于化学工业、冶金工业、石油工业、食品工业、制药工业。在电镀、焊接时用于清洗金属表面。稀盐酸用于治疗胃酸缺乏症。用水吸收氯化氢制得。 【氯酸】化学式HClO3，正五价氯的含氧酸仅仅存在于溶液中，呈无色，水溶液在真空中可浓缩到密度为1.282克/厘米3。不稳定，加热到40℃即被分解，并爆炸。有强酸性、强氧化性。用作化学试剂。由氯酸钡溶液跟硫酸反应后，经过滤、浓缩制得。 【次氯酸】化学式HClO，正一价氯的含氧酸，仅存于溶液中。稀溶液无色，浓溶液呈黄色，有强刺鼻气味。是一种弱酸K=3.0×10-8，极不稳定，见光分解为盐酸和氧气。有氧化性和漂白性，有杀菌能力。将氯气的水溶液中加入氧化汞或碳酸钙。再经减压蒸馏可得低于5％的次氯酸溶液。将一氧化二氯Cl2O与水反应可得高于5摩尔/升的次氯酸。 【高氯酸】化学式HClO4，式量100.46，最高价氯的含氧酸。无色粘稠液体，密度1.76克/厘米3，熔点-112℃，沸点39℃(7459帕——56毫米汞柱)。易吸湿，溶于水，常用试剂浓度为70％。纯态不稳定。已知最强酸，能与活泼金属反应放出氢气，与氨反应生成铵盐。有强氧化性，遇有机物发生爆炸性反应，同HI或SOCl2反应时会燃烧。纯酸加热至90℃分解为ClO2及O2。冷的稀溶液稳定性高。不显氧化性。有腐蚀性。用于制炸药、医药、分析化学。用高氯酸钾同浓硫酸反应后，再经减压蒸馏制得。工业上用铂电极电解氧化盐酸制得。 【王水】一体积浓硝酸与三体积浓盐酸的混合液(其摩尔比为1：3)。无色液体，但迅速变黄。具有比浓硝酸或浓盐酸更强烈的腐蚀性，能溶解铂和金。王水中含有硝酸、氯化亚硝基、氯等强氧化剂。 HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O 王水中也含有高浓度的氯离子，能跟金属离子形成稳定的络离子，有利于向金、铂溶解方向进行 Au+HNO3+3HCl=AuCl3+NO+2H2O AuCl3+HCl=H[AuCl4] 3Pc+4HNO3+12HCl=3PtCl4+4NO+8H2O PtCl4+2HCl=H2[PtCl6] 冶金工业和化学分析用于溶解金属。 【溴】元素符号Br，原子序数35，原子量79.909，外围电子排布4s24p5，位于第四周期第ⅦA族。原子半径114皮米，Br-半径196皮米，第一电离能1141千焦/摩尔，电负性2.8。主要氧化数-1、+1、+3、+5、+7。溴单质由双原子分子Br2组成。棕红色易挥发有强烈刺激性臭味的液体。密度3.119克/厘米3，熔点-7.2℃，沸点58.76℃。有毒，有腐蚀性。蒸气呈棕红色，固态呈黄绿色有金属光泽。20℃时在水中的溶解度为3.38克/100克水，易溶于四氯化碳，二硫化碳、乙醇等有机溶剂中。化学性质和氯相似，能与氢、金属和多数非金属反应，只是活泼性比氯差。用于制溴化物、药物、染料、熏蒸剂、灭火剂；还用于漂白、消毒。1826年，法国人巴拉尔得把氯气通入盐湖的提盐后的废母液中制得溴，并确定它是一种元素。自然界中主要以氢溴酸盐的形式存在。在地壳中的丰度为2.5×10-4％。工业上从海水制溴，即将氯气通入盐卤中把溴置换出来。 【溴化氢】化学式HBr，式量80.92。无色有刺激性气味的气体，密度3.5克/升，在空气中形成白色酸雾。易溶于水，水溶液叫氢溴酸。熔点—88.5℃，沸点-67.0℃。用于药物合成，并用作烷化催化剂。由氢与溴直接化合，或由溴化钠与磷酸或70％硫酸反应制得。 【氢溴酸】化学式HBr，式量80.92。氢溴酸是溴化氢的水溶液。无色，有刺激性的酸味，酸性强。有强腐蚀性。有还原性。用于医药、化学分析和有机合成。将溴化氢通入冷水中制得。 【溴酸】化学式HBrO3，式量128.92。仅存于溶液中。在100℃分解。是氧化性强的强酸。用作氧化剂，制染料、制医药。由溴酸钡与硫酸反应，再经蒸馏溶于水制得。 【碘】元素符号I，原子序数53，原子量126.9，外围电子排布5s2p5，位于第五周期ⅦA族，原子半径133皮米，I-半径220皮米，第一电离能1008千焦/摩尔，电负性2.5，主要氧化数-1、+1、+3、+5、+7。单质由双原子分子组成。紫黑色晶体，密度4.93克/厘米3，熔点113.5℃，沸点为184.35℃。有金属光泽，易升华，性脆。有毒性和腐蚀性。微溶于水，溶液呈褐色，由于歧化反应，显酸性。易溶于乙醇、二硫化碳、四氯化碳等有机溶剂。也易溶于碘化钾溶液，形成KI3，溶液呈深褐色。遇淀粉变蓝色。能与氟、氯、溴、磷、氢、多数金属直接化合，但不如其它卤素化学性质活泼。用于制感光材料、医药、染料、碘化合物等。1817年法国人库尔特瓦斯用硫酸处理海藻灰时发现了碘，希腊文原意是紫。碘在地壳中的丰度为3.0×10-5％，自然界海藻，石油矿井水及智利硝石中含有较多的碘。自然界中的碘主要以NaIO3形式存在，可用亚硫酸氢钠还原制取： 2IO-3+5HSO-3=5SO24-+H2O+3H++I2 实验室中用碘化物与二氧化锰和浓硫酸混合制取： 2NaI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2 【碘化氢】化学式HI，式量127.91。无色有刺激性气体。密度5.66克/升，熔点-50.8℃，沸点-35.38℃。易液化，液体呈苍黄色。在空气中与水蒸气形成白色酸雾，极易溶于水并放出大量热，其水溶液称氢碘酸，是强酸。碘化氢很不稳定，300℃时，即分解为碘和氢。有强还原性，可被Cl2、Br2、浓硫酸氧化游离出碘。用作还原剂、消毒剂、分析试剂、制备碘盐、合成药物。由碘蒸气跟氢气在铂催化条件下合成或由三碘化磷水解制得。 【氢碘酸】化学式HI，式量127.91。氢碘酸是碘化氢的水溶液。无色液体。饱和溶液在0℃时含90％的碘化氢。是一种强酸。有强腐蚀性和强还原性。常温下能被空气中氧氧化而析出碘，使溶液变淡黄色或棕色，在光的照射下反应更快。可用于制碘化物，药物、染料、香料、消毒剂，有机碘化合物。 【碘酸】化学式HIO3，式量175.91。无色正交晶体，密度4.629克/厘米3，熔点110℃，加热到110℃时，开始转变为HI3O8。195℃时完全脱水而成五氧化二碘I2O5。加热到300℃以上才分解为碘和氧气。是强酸，浓溶液有强氧化性。用作化学试剂、强氧化剂、制药物。用强氧化剂如Cl2、O3、HNO3、H2O2等氧化碘可制得纯碘酸，如： I2+10HNO3(浓)=2HIO3+10NO2↑+4H2O 【砹】元素符号At，原子序数85，原子量210(最稳定的同位素的质量数)，外围电子排布6s26p5，位于第六周期第ⅦA族。是极不稳定的元素，约有25种同位素，都有放射性，其中最稳定的210At半衰期最长，只有8.3小时。金属性较其它卤族元素强。熔点302℃(估计)，沸点337℃(估计)。易挥发，易溶于苯，四氯化碳等有机溶剂。化学性质与碘相似，比碘易氧化、难还原。1940年美国人考尔森、麦肯齐和西格雷用α粒子(氦离子)轰击铋，第一次制得210At。半衰期为7.5小时。砹的原文是“不稳定”的意思。在地壳中砹的总量少于28.35克，它多是天然放射性元素如镭、锕、钍等的蜕变产物。供研究用的砹都是人工合成的，由高能α粒子轰击铋原子核而得。 |
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