A-level 化学/AQA/模块 2/VII 族: 卤素

物理性质

元素周期表第七族中包含的元素通常被称为卤素，或者当它们以阴离子（带负电荷）形式存在时被称为卤化物离子，例如氟的卤化物为 F^-。我们通常关注的是四种卤素：氟 (F₂)、氯 (Cl₂)、溴 (Br₂) 和碘 (I₂)。

在室温下，这四种元素以以下形式存在

氟：黄色气体
氯：黄绿色气体
溴：红棕色液体
碘：深紫色固体 - 升华成紫色蒸汽

卤素是高反应性元素，以双原子状态（X₂）共价键存在。由于它们的高反应性，它们永远不会以游离状态存在，而是总是与其他元素结合，形成化合物。

随着你在元素周期表中向下移动，原子会变大，因为每种元素都比它上面的元素多了一个充满的主电子层。

在氟以双原子分子形式存在的情况下，F-F 键意外地很弱。这是因为这些原子是卤素中最小的，因此在键合时，电子非常靠近，导致未键合电子之间发生排斥。

随着我们向下移动元素周期表，外壳离原子核越来越远。因此，由于电子之间的屏蔽效应，外层电子与原子核之间的吸引力较弱。

随着原子的大小和相对原子质量的增加，卤素的范德华力强度增加，因此卤素的沸点在元素周期表中向下移动时升高。这种变化表现为元素在元素周期表中向下移动时物理状态的变化，从气态氟到固态碘。

这是原子在共价键中吸引电子或电子密度的能力。电负性取决于原子核与外壳中成键电子之间的吸引力，这反过来取决于原子核中质子数（核电荷）、原子核与成键电子之间的距离以及内层电子的屏蔽效应之间的平衡。

氢卤化物（HX），其中 X 是卤素，随着原子在元素周期表中向下移动时变大，H-X 键距离原子核越来越远。这使得共享电子离卤素原子核更远，并增加了更多内层电子的屏蔽效应，因此电负性在元素周期表中向下移动时降低。

卤素将在溶液中与金属卤化物发生反应，从而使卤化物被更具反应性的卤素取代，这些反应被称为置换反应，例如以下反应。

Cl₂ + 2NaBr → Br₂ + 2NaCl

离子形式

Cl₂ + ~~2Na⁺~~ + 2Br^- → Br₂ + ~~2Na⁺~~ + 2Cl^-

两个钠离子是旁观离子。
在这个氧化还原反应中，氯作为氧化剂，通过从 Br^- 中去除电子，从而将 2Br^- 氧化为 Br₂。通常，卤素会取代元素周期表中位于它下方的卤素的离子。