卤素

卤素（halogen）是元素周期表上的第ⅦA族元素（IUPAC新规定：17族），包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、-{zh-hans:砹; zh-hant:砈;}-（At）和（Ts）。

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。所有暂时发现的卤素英文名称都以ine做结尾。

卤素在自然界中以化合态广泛存在。（-{zh-hans:砹; zh-hant:砈;}-在自然界中痕量存在，不存在于自然界中）
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。

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。

氯的存在范围最广，其余卤素按照氟、溴、碘、-{zh-hans:砹; zh-hant:砈;}-、的顺序减少。卤素的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的增大而增加。标准状况下，氟、氯是气体、溴是液体，碘和-{zh-hans:砹; zh-hant:砈;}-是固体。

卤素单质都有氧化性，氧化性从氟到-{zh-hans:砹; zh-hant:砈;}-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，方程式为：
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。

卤素单质在碱中容易歧化，方程式为：
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。

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-{zh-hans:氢砹酸; zh-hant:氢砈酸;}-则具备氢卤酸中最强的酸性，但它极易分解为氢与-{zh-hans:砹; zh-hant:砈;}-单质。

卤素的氧化物见下表：
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：
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。
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。

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。

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。

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。

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。

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。