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卤族元素Halogen卤族元素的代表：氯卤族元素指周期系ⅦA族元素。包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At），简称卤素。它们在自然界都以典型的盐类存在，是成盐元素。卤族元素的单质都是双原子分子，它们的物理性质的改变都是很有规律的，随着分子量的增大，卤素分子间的色散力逐渐增强，颜色变深，它们的熔点、沸点、密度、原子体积也依次递增。卤素都有氧化性，氟单质的氧化性最强。卤族元素和金属元素构成大量无机盐，此外，在有机合成等领域也发挥着重要的作用。碘、溴、氯卤素的化学性质都很相似，它们的最外电子层上都有7个电子，有取得一个电子形成稳定的八隅体结构的卤离子的倾向，因此卤素都有氧化性，原子半径越小，氧化性越强，因此氟是单质中氧化性最强者。除F外，卤素的氧化态为+1、+3、+5、+7，与典型的金属形成离子化合物，其他卤化物则为共价化合物。卤素与氢结合成卤化氢，溶于水生成氢卤酸。卤素之间形成的化合物称为互卤化物，如ClF3、ICl。卤素还能形成多种价态的含氧酸，如HClO、HClO2、HClO3、HClO4。卤素单质都很稳定，除了I2以外，卤素分子在高温时都很难分解。卤素及其化合物的用途非常广泛。例如，我们每天都要食用的食盐，主要就是由氯元素与钠元素组成的氯化物。卤素单质的毒性，从F开始依次降低。从F到At，其氢化物的酸性依次增强，但氢化物的稳定性呈递减趋势。氧化性：F2Cl2Br2I2At2，但还原性相反。另外，卤素的化学性质都较活泼，因此卤素只以化合态存在于自然界中。氟氟（F）英文名称:Fluorine原子序数:9相对原子质量:18.9984原子体积/cm^3/mol:17.1离子半径:1.33原子半径:0.57共价半径:0.72长度单位均为À氟气常温下为淡黄色的气体，有剧毒。与水反应立即生成氢氟酸和氧气并发生燃烧，同时能使容器破裂，量多时有爆炸的危险。氟、氟化氢和氢氟酸对玻璃有较强的腐蚀性。氟是氧化性最强的元素，只能呈-1价。单质氟与盐溶液的反应，都是先与水反应，生成的氢氟酸再与盐的反应，通入碱中可能导致爆炸。水溶液氢氟酸是一种弱酸。但却是稳定性、腐蚀性最强的氢卤酸，如果皮肤不慎粘到，将一直腐蚀到骨髓。化学性质活泼，能与几乎所有元素发生反应（除氦、氖）。氯（Cl）英文名称:Chlorine原子序数:17相对原子质量:35.4527原子体积/cm^3/mol:22.7原子半径:0.97共价半径:0.99离子半径:1.81长度单位均为À氯气常温下为黄绿色气体，可溶于水，1体积水能溶解2体积氯气。有毒，与水部分发生反应，生成HCl与次氯酸，次氯酸不稳定，分解放出氧气，并生成盐酸，次氯酸氧化性很强，可用于漂白。氯的水溶液称为氯水，不稳定，受光照会分解成HCl与氧气。液态氯气称为液氯。HCl是一种强酸。氯有多种可变化合价。氯气对肺部有强烈刺激。氯可与大多数元素反应。氯气具有强氧化性氯气与变价金属反应时，生成最高金属氯化物溴溴（Br）英文名称：Bromine原子序数：35相对原子质量：79.904原子体积/cm^3/mol:23.5原子半径:1.12共价半径:1.14离子半径:1.96长度单位均为À液溴，在常温下为深红棕色液体，可溶于水，100克水能溶解约3克溴。挥发性极强，有毒，蒸气强烈刺激眼睛、粘膜等。水溶液称为溴水。溴单质需要加水封存，防止蒸气逸出危害人体。有氧化性，有多种可变化合价，常温下与水微弱反应，生成氢溴酸和次溴酸。加热可使反应加快。氢溴酸是一种强酸，酸性强于氢氯酸。溴一般用于有机合成等方面。碘（I）碘英文名称：Iodine原子序数：53相对原子质量126.90447原子体积/cm^3/mol:25.74原子半径:1.32离子半径:2.2共价半径:1.33长度单位均为À碘在常温下为紫黑色固体，具有毒性，易溶于汽油、乙醇苯等溶剂，微溶于水，加碘化物可增加碘的溶解度并加快溶解速度。100g水在常温下可溶解约0.02g碘。低毒，氧化性弱，有多种可变化合价。有升华性，加热即升华，蒸汽呈紫红色，但无空气时为深蓝色。有时需要加水封存。氢碘酸为无放射性的最强氢卤酸，也是无放射性的最强无氧酸。但腐蚀性是所有无放射氢卤酸中最弱的，仅对皮肤有刺激性。有还原性。碘是所有卤族元素中最安全的，因为氟、氯、溴的毒性、腐蚀性均比碘强，而砹虽毒性比碘弱，但有放射性。但是，碘对人体并不安全，尤其是碘蒸气，会刺激粘膜。即使要补碘，也要用无毒的碘酸盐。所以所有的卤族元素对人体都不安全。砹的半衰期:8.3小时砹（AT）英文名称：Astatine原子序数：85相对原子质量：209.9871原子体积/cm^3/mol:17.1原子半径:0.57共价半径:0.72离子半径:1.33长度单位均为À砹（At）极不稳定。砹210是半衰期最长的同位素，其半衰期也只有8.3小时。地壳中砹含量只有10亿亿亿分之一，主要是镭、锕、钍自动分裂的产物。砹是放射性元素。其量少、不稳定、难于聚集，其“庐山真面目”谁都没见过（金属性应该更强。颜色应比碘还要深，可能呈黑色固体）。但科学家却合成砹的同位素20种。砹的金属性质比碘还明显一些，可以与银化合形成极难还原的AgAt。砹与氢化合产生的氢砹酸（HAt）是最强的、最不稳定的氢卤酸，但腐蚀性是所有氢卤酸中最弱的。Uus是一种尚未被发现的化学元素，它的暂订化学符号是Uus，原子序数是117，属于卤素之一，为一种预料元素。已知的性质名称，符号，序Uus、Uus、117数系列卤素族，周期，元素分区15(VIIA)族，7,p颜色和外表未知；可能是金属态；银白色或灰色原子量291原子量单位(g·mol−1)价电子排布5f146d107s27p5电子在每能级的排布2,8,18,32,32,18,7物质状态可能是固态化学性质相似性：1.均能与H₂发生反应生成相应卤化氢，卤化氢均能溶于水，形成无氧酸。H₂（g）+F₂（g）=2HF（g）（会发生爆炸）H₂（g）+Cl₂（g）=（点燃或光照）2HCl（g）（会发生爆炸）H₂（g）+Br₂（g）=（500摄氏度加热）2HBr（g）H₂（g）+I₂（g）=（持续加热）2HI（g）（可逆反应）.2HI（g）=（加热）H₂（g）+I₂（g）2.均能与水反应生成相应的氢卤酸和次卤酸（氟除外）2F₂（g）+2H2O（l）=4HF（aq）+O₂（g）X₂（g）+H2O（l）=HX（aq）+HXO（aq）X=ClBrI3.与金属反应；如：3Cl2+2Fe=2FeCl3Fe+I₂=FeI₂4.与碱反应；如：Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O问：卤素和碱都会反应吗？答：是的，只是反应的类型有区别：2F2+4NaOH=4NaF+O2+2H2O，冷的稀碱溶液2F2+2NaOH=2NaF+OF2+H2O，浓碱溶液Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，冷的稀碱溶液3Cl2+6NaOH=加热=NaClO3+5NaCl+3H2O，热浓碱溶液Br2与碱溶液的反应与Cl2一样3I2+6NaOH=NaIO3+5NaI+3H2O，不论冷还是热，也不论稀还是浓碱，都是这个反应差异性：1.与氢气化合的能力，由强到弱2.氢化合物的稳定性逐渐减弱3.卤素单质的活泼性逐渐减弱稳定性：HFHClHBrHI酸性：HFHClHBrHI单质氧化性：F2Cl2Br2I2阴离子还原性：与单质氧化性相反F-只有还原性，其余既有氧化性又有还原性。单质物理性质元素单质水溶液（溶解度为20℃的数据）四氯化碳苯酒精银盐其他F氟气：淡黄绿色与水剧烈反应\\\\\\AgF；白色，可溶于水K/NA+单一卤素的均为白色，液体透明无色Cl氯气：黄绿色氯水：黄绿色，溶解度0.09mol/L黄绿色黄绿色AgCl：白色，难溶于水CuCl2固体：棕黄溶液：蓝色FeCl3溶液：黄色FeCl2溶液：浅绿色Br液溴：深红棕色溴水：橙色，溶解度0.21mol/L橙红色橙红色橙红色AgBr：淡黄色，难溶于水BaBr2溶液：无色CuBr2固体：黑色结晶或结晶性粉末MgBr2溶液：无色I碘单质：紫黑色碘蒸气；紫色碘水：紫色，溶解度0.0013mol/L紫色紫色褐色AgI：黄色，难溶于水，\\元素性质原子结构特征最外层电子数相同，均为7个电子，由于电子层数不同，原子半径不同，从F～I原子半径依次增大，因此原子核对最外层的电子的吸引能力依次减弱，从外界获得电子的能力依次减弱，单质的氧化性减弱。递变性与氢反应的条件不同，生成的气体氢化物的稳定性不同，HFHClHBrHI,无氧酸的酸性不同，HIHBrHClHF.。与水反应的程度不同，从F2——I2逐渐减弱。注意：萃取和分液的概念卤离子的鉴别：加入HNO3酸化的硝酸银溶液，氯离子得白色沉淀，溴离子得淡黄色沉淀，碘离子得黄色沉淀。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(alkane)。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（DipoleMoment）和键能（BondingEnergy）远大于C-H，这些导致了C-X的连接力（Bondingstrength）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。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取代反应（nucleophilicsubstitution）。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