卤素

卤素_6分词条

目录 [隐藏]

卤素 卤素的命名

 

卤素是元素周期表上的第ⅦA族元素(IUPAC新规定:17族)。

由于卤素可以和很多金属形成盐类,因此英文卤素(halogen)来源于希腊语halos(盐)和gennan(形成)两个词。在中文里,卤的原意是盐碱地的意思。

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 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,三价离子可以把碘离子氧化为

卤素单质在碱中容易歧化,方程式为:

3X2 + 6OH- = 5X- + XO3- + 3H2O
但在性条件下,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 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。

的存在范围最广,按照、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


卤素 卤素的制成

 

    * 从一个未饱和烃链制作卤素为最简单的方式,通过加成反应,如:

CH3-CH2-CH=CH2 + HBr ----> CH3-CH2-CH(Br)-CH3

不需要催化剂的情况下,产率90%以上。


    * 如果希望将Br加在烃链第一个碳原子上,可以使用Karasch的方式:

CH3-CH2-CH=CH2 + HBr  ----> CH3-CH2-CH2-CH2-Br + H2O

催化剂:H2O2

产率90%以上。


    * 从制作卤素泽必须要通过催化剂,如:


C6H6 + Br2 ----〉 C6H5-Br

催化剂:FeBr3或者AlCl3

产率相当可观。


    * 从酒精制作卤素,必须通过好的亲核体,强酸作为催化剂以提高产率和速度:

CH3-CH2-CH2-CH2-OH + HBr <----> CH3-CH2-CH2-CH2-Br + H2O

注意此反应为平衡反应,故产率和速度有限。

附图

上传图片 

互动百科的词条(含所附图片)系由网友上传,如果涉嫌侵权,请与客服联系,我们将按照法律之相关规定及时进行处理。如需转载,请注明来源于www.hudong.com

被引用: 本词条已被如下媒体引用 我来补充
开放分类: 我来补充
化学
生物化学
生物学
电子工程
船舶

讨论区

更多>>

编辑者

共4人协作

相关词条

卤族元素
有机物
第五节激光疗法
近代化学史
非金属元素
电介质物理学
催化
催化剂研究中的物理化学方法
等离子体诊断
更多

英译

Copyright © 2005-2009 hudong.com Ltd. All Rights Reserved. 互动在线 版权所有