鹵素測試的物理和化學特性（鹵素物理性質）

鹵素測試的無聊和化學特性

通常來說，液體鹵素分子的沸點均要高于它們所對應的烴鏈

(alcane)

。這主要是由于鹵素測試分子比烴鏈更加電極化，而分子的電極化增加了分子之間的連接力

(

正電極與負電極的相互吸引

)

，這使我們需要對液體提供更多的能量才能使其蒸發。

鹵素的物理特性和化學特性明顯區分與于它對應的烴鏈的主要原因，在于鹵素原子

(

如

F,Cl,Br,I)

與碳原子的連接，即

C-X

的連接，明顯不同于烴鏈

C-H

連接。

*

由于鹵素原子通常具有較大的負電性，所以

C-X

連接比

C-H

連接更加電極化，但仍然是共價鍵。

*

由于鹵素原子相較于碳原子，通常體積和質量較大，所以

C-X

連接的偶極子矩

(Dipole Moment)

和鍵能

(Bonding Energy)

遠大于

C-H

，這些導致了

C-X

的連接力

(Bonding strength)

遠小于

C-H

連接。

*

鹵素原子脆弱的

p

軌道

(Orbital)

與碳原子穩定的

sp3

軌道相連接，這也大大降低了

C-X

連接的穩定性。

位于元素周期表右方的鹵族元素是典型的非金屬。鹵素的電子構型均為

ns2np5

，它們獲取一個電子以達到穩定結構的趨勢極強烈。所以化學性質很活潑，自然狀態下不能以單質存在，一般化合價為

-1

價，即鹵離子

(X-)

的形式。

鹵素單質都有氧化性，氧化性從氟到碘依次降低。碘單質氧化性比較弱，三價鐵離子可以把碘離子氧化為碘。

鹵素單質在堿中容易歧化，方程式為：

3X

?

(g)+6OH-(aq)

——→

5X-(aq)+ XO3-(aq)+3H2O(l)

但在酸性條件下，其逆反應很容易進行：

5X-(aq)+XO3-(aq)+6H+(aq)——→3X

?

(g)+3H2O(l)

這一反應是制取溴和碘單質流程中的最后一步。

鹵素測試的氫化物叫鹵化氫，為共價化合物

;

而其溶液叫氫鹵酸，因為它們在水中都以離子形式存在，且都是酸。氫氟酸一般看成是弱酸，

pKa=3.20

。氫氯酸

(

即鹽酸

)

、氫溴酸、氫碘酸都是化學中典型的強酸，它們的

pKa

均為負數，酸性從

HCl

到

HI

依次增強。

鹵素可以顯示多種價態，正價態一般都體現在它們的含氧酸根中：

+1: HXO (

次鹵酸

)

+3: HXO

?

(

亞鹵酸

)

+5: HXO

?

(

鹵酸

)

+7: HXO

?

(

高鹵酸

)

鹵素的含氧酸均有氧化性，同一種元素中，次鹵酸的氧化性最強。

鹵素的氧化物都是酸酐。像二氧化氯

(ClO

?

)

這樣的偶氧化態氧化物是混酐。

只由兩種不同的鹵素形成的化合物叫做互鹵化物，其中顯電正性的一種元素呈現正氧化態，氧化態為奇數。這是由于鹵素的價電子數是奇數，周圍以奇數個其它鹵原子與之成鍵比較穩定

(

如

IF7)

。互鹵化物都能水解。