卤族元素简称卤素,包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)、金田(Ts)。卤素是典型的非金属元素,在自然界中以化合态存在。
卤素单质的物理性质:
氟气F2 | 氯气Cl2 | 溴Br2 | 碘I2 | |
颜色、状态 | 淡黄绿色气体 | 黄绿色气体 | 深红棕色液体 | 紫黑色固体 |
密度 | 逐渐增大 | |||
熔、沸点 | 逐渐升高 | |||
溶解性 | 在有机溶剂中溶解度大,在水中溶解度小(F2与H2O发生反应) |
单质的物理性质表现出了相似性和递变性。单质的物理性质还有特殊性。溴是唯一一种常温下呈液态的非金属单质,且很容易挥发。碘易升华为紫色碘蒸气,蒸气遇冷又会凝华。碘单质遇淀粉溶液呈蓝色(化学性质),可用于碘的检验。
卤族元素的原子结构:
氟原子和氯原子结构
溴原子和碘原子结构
从上面的原子结构推测其化学性质:
卤素原子的最外层均为7个电子,都容易得到1个电子成为8个电子的稳定结构,在化合物中均表现为-1价,均有较强的非金属性,单质有较强的氧化性。
随原子序数(核电荷数)的递增,其电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子的吸引力减弱,得电子能力减弱,非金属性逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱。
卤素单质与氢气反应:
F2在冷暗处与氢气就可剧烈化合并发生爆炸,生成的HF很稳定;Cl2光照或点燃时与氢气爆炸或燃烧,生成HCl较稳定;Br2与氢气在加热时反应,生成HBr不如HCl稳定;I2与氢气需要不断加热才能反应,生成的HI不稳定,同时会分解。
卤素单都能与氢气化合生成卤化氢,化合价均为-1价。从F2到I2,与H2化合越来越困难,生成的氢化物稳定性逐渐减弱,元素的非金属性逐渐减弱。
卤素单质间的置换反应: