什么是卤素？

卤族元素

halogen

element

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，halogen的含义即是“成盐”。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。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。

卤素的毒性从氟开始依次降低。

氟氯

溴

碘

砹

F

CL

Br

I

At

氧化性：F2>

CL2>

Br2>

I2

还原性相反，由气到液到固

用四氯化碳提取

最外层7个电子

易得一个电子

氧化剂

提起卤族元素，我就想起了三国时期的鲁肃……

小朋友经常问我，卤族究竟有几种元素啊？年轻的考生还在笑，我是笑不出来。

卤族元素指周期系ⅦA族元素。包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）、石田（Ts），简称卤素。它们在自然界都以典型的盐类存在 ，是成盐元素。

卤素，卤族元素的简称，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（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 + 6OH- = 5X- + XO3- + 3H2O

但在酸性条件下，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

---