物理性质递变规律
卤素单质(F₂、Cl₂、Br₂、I₂)均为双原子分子,固态时为分子晶体。从氟到碘,随着原子半径增大,分子间色散力增强,熔沸点、密度依次升高:
常温下:氟为浅黄色气体,氯为黄绿色气体,溴是红棕色液体,碘为紫黑色固体。
溶解性:水中溶解度较小(氟与水剧烈反应),易溶于有机溶剂如四氯化碳。碘可溶于碘化物溶液(如KI),形成深色溶液。
特殊现象:氯在668.7kPa下可液化;碘具有升华特性;溴是唯一液态非金属单质(常温常压)。
化学性质与氧化性
氧化性递变
氟是最强氧化剂,氧化性随原子半径增大递减(F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂)。典型表现为:
氟能与所有金属、多数非金属剧烈反应,甚至与稀有气体化合。
氯可置换溴化物/碘化物中的Br₂或I₂,溴可置换碘化物中的I₂,反之不成立。
与金属反应
氟、氯与金属生成高价卤化物(如FeCl₃),碘通常生成低价产物(如FeI₂)。
氯需干燥储存于铁罐,溴、碘仅与活泼金属反应。
与非金属反应
与氢气反应剧烈程度递减:氟在暗处爆炸化合,碘需持续加热且可逆。
与水及碱的反应
水:氟剧烈分解水生成HF和O₂;氯光照下缓慢生成HCl和HClO(漂白性);溴、碘反应微弱。
碱液:常温下发生歧化反应(如Cl₂ + NaOH → NaCl + NaClO),加热时氯生成NaClO₃。
特性与应用
氟:制备聚四氟乙烯、核燃料分离;氢氟酸可腐蚀玻璃(需塑料瓶储存)。
氯:自来水消毒、漂白剂生产。
溴:制造染料、感光剂;液溴具强腐蚀性。
碘:遇淀粉变蓝(检验特性);用于医药、人工降雨。
注意事项
卤素单质均有毒性和刺激性,使用时需防护。从氟到碘毒性递减,但液溴接触皮肤会造成灼伤,氯气吸入过量危害呼吸系统。