卤素

title: 卤素的命名.
content: 由于卤素可以和很多金属形成盐类,例如氟化钙、氯化钠、溴化银、碘化钾等,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。所有已发现的卤素英文名称都以ine做结尾。
title: 卤素的分布.
content: 卤素在自然界中以化合态广泛存在。以氯的存在范围最广,其余卤素按照氟、溴、碘、砈、的顺序减少(砈在自然界中痕量存在,不存在于自然界中)。
title: 卤素的性质.
title: 化学性质.
content: 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。这主要是由于卤素分子比烷链更加电极化,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。  卤素的单质都是双原子分子,都有很强的挥发性。卤素的电子构型均为nsnp,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,在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。
title: 卤素的无机化学反应.
title: 卤素的氧化性.
content: 卤素单质都有氧化性,氧化性从氟到砹依次降低。碘单质氧化性比较弱,三价铁离子可以把碘离子氧化为碘。卤素能与部分金属、非金属单质直接化合。卤素与水也能发生氧化还原反应,方程序为: 氟与水反应剧烈,氯在光照下缓慢与水发生该反应,碘不发生这个反应。
title: 卤素的歧化反应.
content: 卤素单质在碱中容易歧化,方程序为: 但在酸性条件下,其逆反应很容易进行: 这一反应是制取溴和碘单质流程中的最后一步。
title: 卤素的氢化物.
content: 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(pKa=3.20)一般看成是弱酸。氢氯酸(即盐酸)、氢溴酸、氢碘酸都是典型的强酸,酸性从HCl到HI依次增强,它们的pKa均为负数。至于氢砹酸则具备氢卤酸中最强的酸性,但它极易分解为氢与砹单质。
title: 卤素的氧化物.
content: 卤素的氧化物见下表:
title: 卤素的含氧酸.
content: 卤素(除氟外,氟只有-1价)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。  以氯为例: 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。  卤素的含氧酸多数只存在于溶液中,而少数盐是以固态存在的,如碘酸盐和高碘酸盐。HXO(X=Cl、Br、I)、HIO和HXO(X=Cl、Br、I)分子在气相中十分稳定,可用质谱和其他方法研究。卤素存在的含氧酸见下表。
title: 卤素的其他无机化学性质.
content: 卤素的氧化物都是酸酐。像二氧化氯(ClO)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IF)。互卤化物都能水解。
title: 卤素的有机化学反应.
content: 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。常用X表示。如R-X是含卤素原子的烃类。  卤素的物理特性和化学特性明显区分于与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。  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。
title: 有机卤化物的制成.
title: 通过加成反应.
content: 可通过加成反应,在一个未饱和烃链加入卤素,此为最简单的方式,如:  CH-CH-CH=CH + HBr → CH-CH-CH(Br)−CH  不需要催化剂的情况下,产率90%以上。
title: Karasch方式.
content: 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: CH-CH-CH=CH + HBr → CH-CH-CH-CH-Br + HO  催化剂:HO-OH  产率90%以上。
title: 由苯合成.
content: 由苯合成卤化物则必须要通过催化剂,如:  催化剂:FeX或者AlX(X代表氟、氯、溴、碘)  产率较高。
title: 由醇合成.
content: 由醇合成卤化物,必须用好的亲核试剂,强酸作为催化剂以提高产率和速度: CH-CH-CH-CH-OH + Br ←→ CH-CH-CH-CH-Br + HO  催化剂:H  注意此反应为双向反应,故产率和速度有限。
title: 卤素的应用.
content: 全世界对氟的最大的应用是在核燃料循环中生产六氟化铀,每年消耗近7000吨氟。首先二氧化铀与氢氟酸反应生成四氟化铀,然后四氟化铀被氟气氟化生成六氟化铀,可通过气体扩散法或者气体离心法对铀进行浓缩。每年大约有6000吨氟用于生产惰性电介质六氟化硫,该物质可以用于高压变压器与断路器,这样就不必在充油设备中使用危险的多氯联苯了。电子产品中会使用一些氟化合物:在化学气相沉积中会使用六氟化钨或六氟化铼,在等离子蚀刻中会使用聚四氟乙烯。此外氟也可用于牙齿护理、制药及在血液中携带氧气等。  氯可以作为一种较便宜的消毒剂,一般的自来水及游泳池就常采用它来消毒。但由于氯气的水溶性较差、毒性较大、会放出特殊气味,且容易产生有致癌风险的三卤甲烷等有机氯化合物,故中国、美国等国常改用二氧化氯(ClO)、氯胺或臭氧等代替氯气作为水的消毒剂。除了用于消毒,氯气也是一种重要的化工原料,用于制造盐酸和漂白粉、制造氯代烃。也可以用于制造多种农药、制造氯仿等有机溶剂。此外氯气还广泛用于造纸、纺织、有机合成、金属冶炼等行业,也有作为化学武器的纪录。  许多种的有机溴化物在工业上有其应用,其中一部分是由溴制备而来,另一部分则是由溴化氢制备而来。溴化合物在工业上可用于阻燃剂、汽油添加剂、钻井液和化工原料等,用途十分广泛。  碘化物的主要用途包括做为催化剂、动物食物添加品、稳定剂、染剂、着色剂、颜料、药品、清洁卫生(碘酒)、照片与卤素灯泡等;其他小众用途为除雾、种云,和在分析化学中的多种用途。此外其放射性同位素碘-131可用于医学造影及放射治疗。  尽管砈的同位素皆非常不稳定,但砈-211具有核医学应用。刚制成的砈-211需要马上使用,因为在7.2小时之后,其总量就会减半。砹-211会释放α粒子,或经电子捕获衰变成释放α粒子的钋-211,所以可用于α粒子靶向治疗。  由于只能利用粒子加速器人工合成,且制备极为困难,制备出的量又极少,半衰期又极短,因此没有任何商业用途,仅用于学术研究。
title: 生物学作用及防护.
content: 氟并非人或者其它哺乳动物必须的元素。少量的氟可能对增加骨强度有益,但是该理论尚未确立。由于日常环境中有很多微量氟的来源,氟缺乏的可能性仅能通过人工饮食来实现。至于吸入大量的氟气对人体来说是剧毒的,会刺激眼、皮肤、呼吸道粘膜。  和氟相似,大量的氯气对人体来说也是剧毒的,可以损害人体全身器官及神经系统。但氯离子是人体必需的矿物质,在人体中为代谢作用很重要的物质,胃中盐酸的生成和细胞泵的功能皆需要氯,饮食中主要的来源是餐桌上的氯化钠,血液中过低或高浓度的氯为电解质失调的实例,在没有其他异常的情况下很少发生低氯血症。  溴在人体中还未找到已知的功能,但有机溴化合物的确自然存在。海中的有机物是有机溴化合物的主要来源,例如海藻和骨螺等。溴对人体具有腐蚀性及剧毒,会刺激皮肤及呼吸道粘膜等,且会对神经系统及肠胃道等造成伤害。  碘是人体必需的元素,用以制造甲状腺素以调控细胞代谢、神经性肌肉组织发展与成长(特别是在出生胎儿的脑部)。碘缺乏症是造成可避免性脑损害疾病最常见的因素,全世界估计有五千万人深受影响。  砈和没有生物学功能。其极高的放射性可能引发辐射中毒,因此砈和极可能有毒。但由于它们只会出现在受管制的辐射区域,因此绝大多数人不可能摄入砈和。

Summary: ! colspan=2 style="text-align:left;" | ↓! 2! 3! 4! 5! 6! 7 卤素是指在元素周期表中同属第17族(旧称VIIA族)的六个元素:氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砈(At)、(Ts),其中砈和具有极高的放射性,且属于人造元素。

Halogene: Die Halogene [] („Salzbildner“, von „Salz“ und „erzeugen“) bilden die "7. Hauptgruppe" oder nach neuer Gruppierung des Periodensystems die "Gruppe 17" im Periodensystem der Elemente, die aus folgenden sechs Elementen besteht: Fluor, Chlor, Brom, Iod, dem äußerst seltenen radioaktiven Astat und dem 2010 erstmals künstlich erzeugten, sehr instabilen Tenness. Die Gruppe der Halogene steht am rechten Rand des Periodensystems zwischen den Chalkogenen (6. Hauptgruppe) und Edelgasen (8. Hauptgruppe).