结构生物化学/无机化学/非金属/卤素

卤素

卤素是

氟 (F)
氯 (Cl)
溴 (Br)
碘 (I)
砹 (At)

卤素是元素周期表第 17 族的一部分。卤素具有不同的物理性质；在室温下，氟和氯是气体，溴是液体，碘是固体。另一方面，它们的化学性质非常相似。任何卤素都将以 1:1 的比例与任何碱金属反应形成碱金属卤化物。这些盐类化合物的一些例子是 NaCl、LiF 和 RbI。

反应性

卤素极具电负性，这意味着它们非常活泼，因为它们只差一个电子就能填满最外层的电子层。卤素氟是最活泼的元素之一，必须小心处理。氟的储存非常困难，因为它可能会与含水的玻璃发生反应，因此通常储存在内衬氟化物化合物的容器中。氯和溴由于其高反应性可用作消毒剂。碘也可用作皮肤消毒剂。

此外，卤素意味着“成盐剂”，含有卤素的化合物也称为“盐”。所有卤素在外层都有七个电子，这使它们具有 -1 的氧化数。此外，在室温下，卤素以三种状态存在：液态、固态和气态。气态包括氟和氯，液态包括溴，固态包括碘和砹。

氟

氟的原子序数为 9。它可以与自身形成单键。它的特征是具有剧毒的黄褐色气体，反应性很强。在室温下，氟以气态存在。

氟化物是氟的还原形式，摄入这种离子会对人体造成毒性影响。尽管有毒，但氟化物存在于许多日常产品中，包括牙膏、维生素补充剂、婴儿配方奶粉，甚至公共饮用水。许多牙科产品含有氟化物以防止蛀牙，但过度摄入会导致致命。影响包括出生缺陷、骨关节炎、骨癌和子宫癌，以及骨骼氟中毒。氟化物中毒可以通过医疗实验室测量血液样本中的钾和钙含量来检测。钙含量过低，钾含量过高可能是氟化物暴露过量迹象。

氟的应用

有许多化合物涉及元素氟，其中许多化合物对研究非常有用。其中一个例子是冰晶石。冰晶石是一种钠-铝-氟化物化合物，用于霍尔-埃鲁特法，其中将冰晶石与熔融氧化铝混合，然后进行电解。这会导致在电泳的阴极处收集铝金属。这是一种通过使用氟化物前体生产纯铝的工业方法。另一种重要的日常氟化物化合物是氟化钠。这种化合物在某种意义上具有双重用途，因为它以氟磷灰石的形式存在于牙齿的珐琅质中。通过对水进行氟化，使用这种水的人可以获得氟的益处，为牙齿提供额外的强度。另一个主要用途是牙膏中的活性成分。在牙膏中，氟化钠作为活性成分使水解离。这种解离导致氟原子分离，使其能够被吸收进入牙齿的骨骼，增强其强度。更复杂的含氟化合物在工业环境和家庭环境中都有使用，包括聚四氟乙烯，通常被称为特氟龙。此外，许多制冷剂都使用氟，以及灭火剂和气溶胶喷雾剂中的推进剂。

氯

氯的原子序数为 17。它在自然界中含量丰富，因为它是一种常见的盐，如氯化钠 (NaCl) 的一部分。在元素形式中，它可以被视为一种淡绿色的气体。氯在室温下也处于气态。

在生物系统中，氯约占人体重量的 0.15%。氯主要用于生产盐酸，盐酸由胃中的壁细胞分泌，用于维持胃蛋白酶的酸性环境。它在维持体液的正常酸碱平衡中起着至关重要的作用。它在肠道中被吸收，并通过尿液、汗液、呕吐物和腹泻排出体外。

氯缺乏会导致一种称为代谢性碱中毒的疾病，在这种疾病中，血液的 pH 值高于正常水平。症状包括：通气减少、尿液酸化和钾过度排泄。

原子氯也可能与臭氧的消耗有关。氯氟烃 (CFC) 最初用于冰箱和空调，会逸出并上升到平流层，然后被来自太阳的紫外线分解形成原子 Cl。新形成的原子氯然后可以与臭氧 (O₃) 反应，从而消耗平流层中的臭氧浓度并形成氧气 (O₂)。

溴

溴的原子序数为 35。在室温下，它是红褐色的液体。溴的蒸汽具有腐蚀性和毒性。溴是唯一在室温下呈液态的卤素。它具有类似颜色的蒸汽，具有令人不快且令人窒息的气味。它是唯一在常温常压下呈液态的非金属元素，它在标准温度和压力下很容易蒸发成红色蒸汽，具有强烈的令人不愉快的气味，类似于氯的气味。溴的化学活性低于氯和氟，但高于碘；它的化合物与其他卤素的化合物相似。溴可溶于有机溶剂和水中。

碘

碘的原子序数为 53。在室温下，它是深紫色至灰色的固体，是活生物体中最重的元素。

碘是人体必需的矿物质。它主要用于甲状腺，但也存在于乳腺、唾液腺和肾上腺中。没有碘，甲状腺激素就不能产生，这会导致一种称为甲状腺功能减退症的疾病。如果不进行治疗，甲状腺会肿胀并形成可见的甲状腺肿。患有甲状腺功能减退症的儿童可能会发育智力迟缓。在女性中，甲状腺功能减退症会导致不孕、流产、乳腺癌和卵巢癌。甲状腺问题多年来一直是许多人的常见问题，尤其是在中年女性中。相关研究表明，近年来，普通人群的碘含量显着下降。大多数盐都含有碘，随着目前的健康问题，许多人已经减少了盐的摄入量，因此碘的摄入量也减少了。

碘的应用

由于碘的氧化能力低于氟和氯，因此其应用不如上述两种卤素广泛。大多数卤素的应用都源于其氧化能力。尽管如此，碘在医学领域仍有其应用。碘和碘化钾的溶液被称为“卢戈氏碘液”，存在于紧急安全工具包中，用于消毒伤口和杀灭水中可能存在的细菌，从而消毒水。碘在医学领域的另一个应用是通过碘衍生物生成某些甲状腺激素。甲状腺激素，如甲状腺素和三碘甲状腺原氨酸，依赖于少量碘。碘缺乏通常会导致“甲状腺肿”，即甲状腺和喉部的肿胀。为了预防这种肿胀，建议多吃海鲜，因为海水自然含有较多的碘，海产品中含有较高的碘含量，食用后会被人体吸收。

砹

砹的原子序数为85。这种元素具有放射性，是在自然界中发现放射性的。它也是最重的卤素，但每次发现的量都很小，因为它半衰期很短。据推测，它是一种黑色固体。在室温下，砹以固体形式存在。可以在这里找到砹的图像：砹

卤化氢

卤化氢包括HF、HCl、HBr、HI和HAt，它们都是强酸，因为它们可以完全解离成离子。

参考文献

http://www.globalhealingcenter.com/natural-health/how-safe-is-fluoride/ http://www.springboard4health.com/notebook/min_chloride.html

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Oxtoby, David. (2008). 现代化学原理，第6版，ISBN0-534-49366-1。

"氯氟烃的生产和应用"。CIESIN主题指南。 http://www.ciesin.org/TG/OZ/prodcfcs.html