鹵素測(cè)試的無聊和化學(xué)特性

通常來說，液體鹵素分子的沸點(diǎn)均要高于它們所對(duì)應(yīng)的烴鏈

(alcane)

。這主要是由于鹵素測(cè)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(fù)電極的相互吸引

)

，這使我們需要對(duì)液體提供更多的能量才能使其蒸發(fā)。

鹵素的物理特性和化學(xué)特性明顯區(qū)分與于它對(duì)應(yīng)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(fù)電性，所以

C-X

連接比

C-H

連接更加電極化，但仍然是共價(jià)鍵。

*

由于鹵素原子相較于碳原子，通常體積和質(zhì)量較大，所以

C-X

連接的偶極子矩

(Dipole Moment)

和鍵能

(Bonding Energy)

遠(yuǎn)大于

C-H

，這些導(dǎo)致了

C-X

的連接力

(Bonding strength)

遠(yuǎn)小于

C-H

連接。

*

鹵素原子脆弱的

p

軌道

(Orbital)

與碳原子穩(wěn)定的

sp3

軌道相連接，這也大大降低了

C-X

連接的穩(wěn)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(gòu)型均為

ns2np5

，它們獲取一個(gè)電子以達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)極強(qiáng)烈。所以化學(xué)性質(zhì)很活潑，自然狀態(tài)下不能以單質(zhì)存在，一般化合價(jià)為

-1

價(jià)，即鹵離子

(X-)

的形式。

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

鹵素單質(zhì)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(yīng)很容易進(jìn)行：

5X-(aq)+XO3-(aq)+6H+(aq)——→3X

?

(g)+3H2O(l)

這一反應(yīng)是制取溴和碘單質(zhì)流程中的最后一步。

鹵素測(cè)試的氫化物叫鹵化氫，為共價(jià)化合物

;

而其溶液叫氫鹵酸，因?yàn)樗鼈冊(cè)谒卸家噪x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(xué)中典型的強(qiáng)酸，它們的

pKa

均為負(fù)數(shù)，酸性從

HCl

到

HI

依次增強(qiáng)。

鹵素可以顯示多種價(jià)態(tài)，正價(jià)態(tài)一般都體現(xiàn)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(qiáng)。

鹵素的氧化物都是酸酐。像二氧化氯

(ClO

?

)

這樣的偶氧化態(tài)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(xiàn)正氧化態(tài)，氧化態(tài)為奇數(shù)。這是由于鹵素的價(jià)電子數(shù)是奇數(shù)，周圍以奇數(shù)個(gè)其它鹵原子與之成鍵比較穩(wěn)定

(

如

IF7)

。互鹵化物都能水解。