6．1．1　卤素及其化合物

1）卤素的通性

卤族元素（简称卤素）指周期系ⅦA族元素，卤素元素位于元素周期表右端，最外层电子排布为n s2 n p5，是典型的非金属元素。包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）。它们在自然界都以典型的盐类存在，是成盐元素。卤原子的价电子层中只有一个单电子，所以卤族元素的单质都是双原子分子，它们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。卤素的化合价通常为－1，在卤素（氟除外）显正化合价（＋1，＋3，＋5，＋7）的化合物中，键是极性共价键。卤素单质氧化能力F2＞Cl＞Br2＞I2，卤离子还原能力F－＜Cl－＜Br－＜I－。卤族元素维持体液和电解质平衡，是人体必需的常量元素。

2）卤素单质

卤素单质由于具有很高的化学活性，在自然界中不可能以游离态存在，而是以稳定的卤化物形式存在（碘还以碘酸盐形式存在）。卤素在地壳中的含量是氟0．066%、氯0．017%、溴2．1×10－4%、碘4．0×10－5%，卤素的主要存在形式有萤石（CaF2）、冰晶石（Na3AIF6）、智利硝石（NaI03）、NaCl、MgCl、KBr、MgBr2等。通常情况下F2是淡黄色气体，Cl2是黄绿色气体，Br2是深红棕色液体，I2是紫黑色固体。表6．1分别列出了卤素（F2除外）单质状态、在水溶液中、在有机溶剂中的颜色：

表6．1　卤素单质在不同溶剂中的颜色

卤素单质都有氧化性，氟单质的氧化性最强。

（1）卤素的物理性质

卤素单质均具有刺激气味，强烈刺激眼、鼻、气管等黏膜，吸入多的蒸汽会发生严重中毒，甚至造成死亡。发生氯气泄漏事件时，污染区居民应向上风向地区转移，并用湿毛巾护住口鼻，氯气中毒后，氨水蒸气可作为解毒剂。液溴与皮肤接触会造成难以治愈的灼伤，使用时应特别小心。卤素单质的熔点沸点不高，固体密度、熔点、沸点都是从氟到碘顺序增大，这是由于它们的化学式量和分子间色散力都依次升高的缘故。常温下，氟是淡黄色气体，氯是黄绿色气体，溴是暗褐色液体，碘是紫褐色晶体，略带金属光泽。固态碘受热可以升华而表现为紫色蒸汽。氟遇水能取代其中的氧，溴和氯的溶解度都不大，碘则更难溶解，氯易液化，常压条件下，冷却到－34．6℃，可变为黄绿色油状液体，工业上称为“液氯”。卤素易溶于非极性溶剂。

（2）卤素的化学性质

卤素的化学反应类型基本相同，只是从氟到碘其化学活泼性逐渐减弱。

①与金属作用。氟在室温或不太高的温度下，能强烈地与所有金属作用。因在金属表面能形成一层保护性的金属氟化物薄膜，所以可将氟盛装在铜、铁、镁、镍（或其他的合金）制成的容器中。

氯也与各种金属作用，但有些反应需要加热，反应也比较剧烈。潮湿的氯在加热的情况下，还能与很不活泼的金属如铅、金作用。但干燥的氯气不与铁作用，因此可以将氯气贮存在钢瓶中。

图6．1　氯气与金属反应

在常温或不太高的温度下，溴和碘能与比较活泼的金属Al（粉）、Zn（粉）反应。

图6．1为氯气与金属反应。金属钠、铜、铁等都能在氯气中燃烧：