“鹵素”是哪種化學物質
鹵素:鹵族元素的縮寫,是元素周期表中的ⅶ A族元素(IUPAC新規定:17族)。因為鹵素可以與許多金屬形成鹽,所以英語單詞鹵素來自希臘語單詞halos和gennan。在中文裏,鹵的本義是鹽堿地。鹵素分子有國際統壹的命名和命名方法。
位於周期表右側的鹵族元素是典型的非金屬元素。鹵素的電子構型都是ns2np5,容易獲得壹個電子實現8電子穩定結構的趨勢很強。所以它們的化學性質非常活躍,在自然狀態下不能以簡單物質的形式存在。壹般它們的化合價是-1,即以鹵離子(X-)的形式存在。鹵素是可氧化的,從氟到碘,氧化性降低。碘很弱,三價鐵離子能把碘離子氧化成碘。簡單鹵素在堿中容易不成比例,方程式為:?3 x2+6OH-= 5X-+XO3-+3H2O;但在酸性條件下,逆反應很容易進行:?5X-+XO3-+6H+= 3 x2+3H2O;這個反應是制備溴和碘過程的最後壹步。鹵素的氫化物叫鹵化氫,是* * *價化合物;而它的溶液叫做鹵酸,因為它們在水中都是以離子的形式存在的,都是酸。氫氟酸壹般被認為是弱酸,pKa=3.20,鹽酸(即鹽酸)、氫溴酸、氫碘酸是化學中典型的強酸,它們的pKa為負,酸度從HCl到HI依次增大。鹵素可以表現出多種價態,正價態壹般體現在其含氧酸根中:+1: HXO(次鹵酸)、+3: HXO2(鹵酸)、+5: HXO3(鹵酸)、+7: HXO4(過鹵酸)。鹵素的含氧酸都是氧化性的,次鹵酸是同壹元素中氧化性最強的。鹵素氧化物都是酸酐。甚至氧化的氧化物如二氧化氯(ClO2)也是混合酸酐。
僅由兩種不同鹵素形成的化合物稱為多鹵化物,其中壹種正電性元素處於正氧化態,氧化態為奇數。這是因為鹵素的價電子數是奇數,用奇數個其他鹵原子(如IF7)與之成鍵比較穩定,多鹵化物可以水解。
鹵素的有機化學反應
在有機化學中,鹵族元素往往作為決定有機化合物化學性質的官能團存在。
氯的存在範圍最廣,依次為氟、溴、碘,而砹是合成元素。鹵素是壹種揮發性很強的雙原子分子,其熔點和沸點隨著原子序數的增加而增加。在室溫下,氟和氯是氣體,溴是液體,碘是固體。
鹵素最常見的有機化學反應是親核取代。
通常的化學式如下:
nu:-+R-X-& gt;R-Nu + X-
“Nu:-”在這裏代表親核負離子。離子的親核性越強,化學反應的產率和速度就越可觀。
“X”在這裏代表鹵原子,如F、Cl、Br、I,如果X-對應的酸是強酸(即HX),產率和反應速度會非常可觀,而如果X-對應的酸是弱酸,產率和反應速度都會降低。
在有機化學中,鹵族元素往往作為決定有機化合物化學性質的官能團存在。鹵素的有機化學反應
鹵素的制備
*由不飽和烴鏈生成鹵素是最簡單的方法,通過加成反應,例如:
CH3-CH2-CH = CH2+HBr-& gt;CH3-CH2-CH(Br)-CH3
在沒有催化劑的情況下,產率在90%以上。
*如果要將Br加到烴鏈的第壹個碳原子上,可以使用Karasch方法:
CH3-CH2-CH = CH2+HBr-& gt;CH3-CH2-CH2-CH2-Br + H2O
催化劑:H2O2
收率在90%以上。
*從苯制造鹵素化合物必須經過催化劑,例如:
C6H6 + Br2 - 〉 C6H5-Br
催化劑:溴化亞鐵或三氯化鋁。
產量相當可觀。
*由醇制鹵,必須使用良好的親核試劑和強酸作為催化劑,以提高產率和速度;
CH3-CH2-CH2-CH2-OH+HBr & lt;-& gt;CH3-CH2-CH2-CH2-Br + H2O
註意,這個反應是平衡反應,所以產量和速度是有限的。
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