鹵族元素知識(shí)點(diǎn)

演講人：日期：鹵族元素知識(shí)點(diǎn)目錄CONTENTS鹵族元素概述鹵族元素的物理性質(zhì)鹵族元素的化學(xué)性質(zhì)鹵素互化物及鹵素單質(zhì)鹵族元素在化學(xué)中的應(yīng)用鹵族元素與環(huán)境保護(hù)01鹵族元素概述定義與分類鹵族元素定義指周期系ⅦA族元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）、?（Ts）。鹵素單質(zhì)鹵素互化物鹵族元素的單質(zhì)都是雙原子分子，具有較強(qiáng)的氧化性。鹵素之間可以形成鹵素互化物，性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似。鹵族元素在周期表中處于第七主族，屬于非金屬元素。位于周期表ⅦA族隨著原子序數(shù)的遞增，鹵族元素的電子層數(shù)逐漸增加，原子半徑逐漸增大。原子序數(shù)遞增鹵族元素原子的最外層電子數(shù)均為7，具有較強(qiáng)的得電子能力。最外層電子數(shù)鹵族元素在周期表中的位置010203鹵素原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)物理性質(zhì)鹵素單質(zhì)均為雙原子分子，隨著原子序數(shù)的增大，顏色逐漸加深，密度逐漸增大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也逐漸升高?；瘜W(xué)性質(zhì)鹵素原子具有較強(qiáng)的氧化性，易得到電子成為負(fù)離子，與金屬元素形成鹽類化合物。同時(shí)，鹵素原子之間也可以相互結(jié)合形成鹵素分子，表現(xiàn)出一定的非金屬性。原子結(jié)構(gòu)鹵素原子的最外層電子數(shù)均為7，次外層電子數(shù)遞增，因此原子半徑逐漸增大。03020102鹵族元素的物理性質(zhì)顏色鹵素單質(zhì)都有獨(dú)特的氣味，氟有強(qiáng)烈的刺激性氣味，氯有刺激性氣味，溴有刺激性氣味且略帶甜味，碘則有碘蒸氣特有的氣味。氣味狀態(tài)鹵素單質(zhì)在常溫常壓下均為氣態(tài)，但隨著分子量增大，其狀態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)甚至固態(tài)。鹵族元素單質(zhì)顏色逐漸加深，從氟的淺黃綠色到碘的紫黑色。顏色、氣味和狀態(tài)密度、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)01鹵素單質(zhì)的密度隨著原子序數(shù)的增大而逐漸增大，從氟到碘依次遞增。鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)隨著分子量的增大而逐漸升高，但相對(duì)熔點(diǎn)較低，易于在較低溫度下熔化。鹵素單質(zhì)的沸點(diǎn)也隨著分子量的增大而逐漸升高，但相對(duì)于熔點(diǎn)來說沸點(diǎn)較高，因此鹵素單質(zhì)在常溫下通常以氣態(tài)或液態(tài)存在。0203密度熔點(diǎn)沸點(diǎn)溶解性和揮發(fā)性揮發(fā)性鹵素單質(zhì)都具有揮發(fā)性，且隨著原子序數(shù)的減小而揮發(fā)性逐漸增強(qiáng)。氟是鹵素中最活潑的元素，其揮發(fā)性也最強(qiáng)，而碘則相對(duì)較弱。這種揮發(fā)性使得鹵素在生活和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有廣泛的應(yīng)用。溶解性鹵素單質(zhì)在水中的溶解度不大，但易溶于有機(jī)溶劑，如汽油、酒精等。同時(shí)，碘在水中的溶解度會(huì)隨著溫度的升高而顯著增大。03鹵族元素的化學(xué)性質(zhì)氟的氧化性氟是鹵族元素中氧化性最強(qiáng)的元素，能與所有金屬和非金屬直接化合，生成氟化物。氯的氧化性氯的氧化性也很強(qiáng)，能與許多金屬和非金屬直接化合，生成氯化物。溴和碘的氧化性溴和碘的氧化性相對(duì)較弱，但仍能與許多金屬和非金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)。氧化性鹵素能與活潑金屬如鈉、鉀等發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵化物和氫氣。與活潑金屬的反應(yīng)鹵素還能與較不活潑的金屬如銅、銀等發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵化物。與較不活潑金屬的反應(yīng)鹵素與金屬反應(yīng)的劇烈程度隨著鹵素氧化性的增強(qiáng)而增強(qiáng)，氟與金屬的反應(yīng)最劇烈。反應(yīng)的劇烈程度與金屬的反應(yīng)010203與非金屬的反應(yīng)與氫的反應(yīng)鹵素能與氫氣反應(yīng)生成相應(yīng)的鹵化氫，這些鹵化氫在水溶液中都是強(qiáng)酸。與氧的反應(yīng)與硫的反應(yīng)鹵素能與氧反應(yīng)生成氧化物，但氟與氧反應(yīng)生成的氟化物是穩(wěn)定的，而其他鹵素與氧反應(yīng)生成的氧化物則具有不同的穩(wěn)定性。鹵素能與硫反應(yīng)生成相應(yīng)的鹵化硫，這些鹵化硫在水溶液中也是強(qiáng)酸。04鹵素互化物及鹵素單質(zhì)鹵素互化物是由不同鹵素（氟、氯、溴、碘、砹）之間共用電子對(duì)形成的化合物，結(jié)構(gòu)通式為XYn（n=1,3,5,7），其中X的電負(fù)性小于Y的電負(fù)性。形成鹵素互化物少數(shù)為氣體，多數(shù)為液體，個(gè)別在低溫時(shí)為固體；此外，它們還具有較強(qiáng)的氧化性，能與金屬、非金屬單質(zhì)反應(yīng)。性質(zhì)鹵素互化物的形成和性質(zhì)制備鹵素單質(zhì)可通過電解鹵化物、氧化鹵素離子等方法制備。例如，電解熔融氯化鈉可得到金屬鈉和氯氣，氯氣再經(jīng)過液化、固化等步驟即可得到液氯或固態(tài)氯。用途鹵素單質(zhì)在化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，氯氣可用于制造塑料、合成橡膠、農(nóng)藥等；溴可用于制造染料、照相感光材料等；碘則可用于醫(yī)藥、消毒等方面。鹵素單質(zhì)的制備和用途氯、溴、碘單質(zhì)間的轉(zhuǎn)化氯氣可與溴化鉀反應(yīng)制備溴，溴可與碘化鉀反應(yīng)制備碘，同時(shí)碘也可通過氧化劑將氯氣或溴氧化而得到。這些轉(zhuǎn)化在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上都有廣泛應(yīng)用。氟與其他鹵素單質(zhì)的特殊轉(zhuǎn)化氟是一種極為活潑的非金屬元素，它與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，通常會(huì)發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)，因此氟與其他鹵素單質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化需要特殊的條件和方法。例如，氟氣與氫氣在暗處就能發(fā)生爆炸性反應(yīng)，生成氟化氫。鹵素單質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化05鹵族元素在化學(xué)中的應(yīng)用鹵族元素與金屬元素反應(yīng)生成大量無機(jī)鹽，如氯化鈉、溴化鉀等。形成鹽類鹵素之間可以形成鹵素互化物，如氯溴化合物、溴碘化合物等，這些化合物具有一些獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。鹵素互化物鹵素單質(zhì)具有較強(qiáng)的氧化性，可以與許多金屬和非金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)。氧化性在無機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用鹵素可以作為取代基，在有機(jī)化合物中發(fā)生取代反應(yīng)，生成鹵代烴等化合物。取代反應(yīng)鹵素可以與不飽和烴發(fā)生加成反應(yīng)，生成鹵代烴。加成反應(yīng)有機(jī)化合物中的羥基、氨基等官能團(tuán)可以與鹵素發(fā)生鹵化反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵代烴或鹵代烴的衍生物。鹵化反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用鹵素化合物具有阻燃性，可以作為阻燃劑添加到聚合物中，提高材料的防火性能。阻燃劑塑料添加劑半導(dǎo)體材料鹵素化合物可以作為塑料的添加劑，提高塑料的耐光、耐熱、耐氧化等性能。部分鹵素化合物具有半導(dǎo)體性質(zhì)，可以用于制造半導(dǎo)體材料。在材料科學(xué)中的應(yīng)用06鹵族元素與環(huán)境保護(hù)鹵族元素的環(huán)境影響氟的環(huán)境影響氟化物的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，如氟化物對(duì)植物的損害和對(duì)人體健康的危害。氯的環(huán)境影響氯氣是一種有毒氣體，大量排放會(huì)對(duì)大氣造成污染，同時(shí)氯也是很多有機(jī)污染物的原料。溴的環(huán)境影響溴化物的排放會(huì)對(duì)水體造成污染，同時(shí)溴也是一些有機(jī)污染物的原料。碘的環(huán)境影響碘在環(huán)境中不易形成污染物，但過量攝入會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。氟污染的防治減少氟化物的排放，加強(qiáng)氟化物的回收利用，研發(fā)氟化物替代品。氯污染的防治減少氯氣的排放，加強(qiáng)氯氣的回收利用，研發(fā)氯氣替代品。溴污染的防治減少溴化物的排放，加強(qiáng)溴化物的回收利用，研發(fā)溴化物替代品。碘污染的防治控制碘的排放量，加強(qiáng)碘的回收利用，同時(shí)加強(qiáng)食品中碘的監(jiān)測(cè)和控制。鹵族元素污染的防治措施綠色化學(xué)與鹵族元素的應(yīng)用前景綠色化學(xué)要求01綠色化學(xué)要求鹵族元素的使用和排放盡可能減少環(huán)境污染和人體健康危害。鹵族元素替代品02研發(fā)鹵族元素的替代品是綠色化學(xué)的重要方向之一，包括研發(fā)氟化物、氯