鹵素測試的無聊和化學(xué)特性

通常來說，液體鹵素分子的沸點(diǎn)均要高于它們所對應(yīng)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(fù)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(fā)。

鹵素的物理特性和化學(xué)特性明顯區(qū)分與于它對應(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)樗鼈冊谒�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(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。