鹵素的物理、化學特性

鹵素的物理、化學特性
通常來說，液體鹵素分子的沸點均要于它們所對應的烴鏈（alcane）。這主要是由于鹵素分子比烴鏈更加電極化，而分子的電極化增加了分子之間的連接力（正電極與負電極的相互吸引），這使我們需要對液體提供更多的能量才能使其蒸發(fā)。
鹵素的物理特性和化學特性明顯區(qū)分與于它對應的烴鏈的主要原因，在于鹵素原子（如F,Cl,Br,I）與碳原子的連接，即C-X的連接，明顯不同于烴鏈C-H連接。
* 由于鹵素原子通常具有較大的負電性，所以C-X連接比C-H連接更加電極化，但仍然是共價鍵。
* 由于鹵素原子相較于碳原子，通常體積和質量較大，所以C-X連接的偶極子矩（Dipole Moment）和鍵能量（Bonding Energy）遠大于C-H，這些導致了C-X的連接力（Bonding strength）遠小于C-H連接。
* 鹵素原子脆弱的p軌道（Orbital）與碳原子穩(wěn)定的sp3軌道相連接，這也大大降低了C-X連接的穩(wěn)定性。
位于元素周期表右方的鹵族元素是典型的非金屬。鹵素的電子構型均為ns2np5，它們獲取一個電子以達到穩(wěn)定結構的趨勢*烈。所以化學性質很活潑，自然狀態(tài)下不能以單質存在，一般化合價為-1價，即鹵離子（X-）的形式。
鹵素單質都有氧化性，氧化性從氟到碘依次降低。碘單質氧化性比較弱，三價鐵離子可以把碘離子氧化為碘。
鹵素單質在堿中容易歧化，方程式為：
3X2 + 6OH- = 5X- + XO3- + 3H2O
但在酸性條件下，其逆反應很容易進行：
5X- + XO3- + 6H+ = 3X2 + 3H2O
這一反應是制取溴和碘單質流程中的后一步。
鹵素的氫化物叫鹵化氫，為共價化合物；而其溶液叫氫鹵酸，因為它們在水中都以離子形式存在，且都是酸。氫氟酸一般看成是弱酸，pKa=3.20。氫氯酸（即鹽酸）、氫溴酸、氫碘酸都是化學中典型的強酸，它們的pKa均為負數(shù)，酸性從HCl到HI依次增強。
鹵素可以顯示多種價態(tài)，正價態(tài)一般都體現(xiàn)在它們的含氧酸根中：
+1: HXO（次鹵酸）
+3: HXO2（亞鹵酸）
+5: HXO3（鹵酸）
+7: HXO4（鹵酸）
鹵素的含氧酸均有氧化性，同一種元素中，次鹵酸的氧化性強。
鹵素的氧化物都是酸酐。像二氧化氯（ClO2）這樣的偶氧化態(tài)氧化物是混酐。
只由兩種不同的鹵素形成的化合物叫做互鹵化物，其中顯電正性的一種元素呈現(xiàn)正氧化態(tài)，氧化態(tài)為奇數(shù)。這是由于鹵素的價電子數(shù)是奇數(shù)，周圍以奇數(shù)個其它鹵原子與之成鍵比較穩(wěn)定（如IF7）?；u化物都能水解。
鹵素的有機化學反應
在有機化學中，鹵族元素經(jīng)常作為決定有機化合物化學性質的官能團存在。
氯的存在范圍廣，按照氟、溴、碘的順序減少，砹是人工合成的元素。鹵素單質都是雙原子分子，都有很強的揮發(fā)性，熔點和沸點隨原子序數(shù)的增大而增加。常溫下，氟、氯是氣體、溴是液體，碘是固體。
鹵素常見的有機化學反應為親核性取代反應（nucleophilic substitution）。
通常的化學式如：
Nu:- + R-X ----> R-Nu + X-
"Nu:-"在這里代表親核負離子，離子的親核性越強，則產率和化學反應的速度越可觀。
"X"在這里代表鹵素原子，如F,Cl,Br,I,若X-所對應的酸（即HX）為強酸，那么產率和反應的速度將非?？捎^，如果若X-所對應的酸為弱酸，則產率和反應的速度均會下降。
在有機化學中，鹵族元素經(jīng)常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