相对反应活性
的反应性氟很大程度上源于相对较低的离解能,键能的标准衡量,f的债券(37.7千卡每摩尔),其形成稳定的能力强大的债券本质上的所有其他元素。
氟(F2),氯(Cl2气体在室温下。溴(Br2)是一种红褐色液体在室温和是分开的汞——只在20个元素的液体°C(68°F)和大气压力。碘(我2)形式暗紫色晶体在这些条件下。在固态卤素元素形式分子晶格,升华能量增加而增加分子的大小。
释放的能量形成的离子从自由原子和电子(从一个长大的无限距离)电子亲和能。电子亲和力卤素原子的都高,只显示轻微的差异。然而,众所周知,氧化性能(能力占用一个电子形成的债券与另一个原子)增加砹氟。这种增长可以归因于低离解能和高电子亲和力氟结合强度的结果fluorine-hetero原子键,导致一个大反应热。氟离子的展品没有减少属性时,碘离子是一个温和的还原剂。
在一个分子中原子是由共享电子对(即。,由一个共价或非离子债券),原子吸引共用电子的倾向可能表达的一个电负性价值。根据美国化学家莱纳斯鲍林,“电负性的力量是一个分子中的原子吸引电子本身。“氟拥有所有元素的电负性最高,还有降低卤素元素的电负性在家庭中氟氯,溴,碘砹。
氟替换任何其他卤化物离子从它化合物,见下面的方程。然而,氯取代溴化,碘,只和astatide离子,溴碘和astatide离子。自由氟、氯、溴、碘预计将取代astatide离子。卤素元素形成化合物氢,氢卤化物。hydrogen-halogen债券增加强烈的能量从氟化碘。氟化氢的结晶状态由无限曲折链,如图表所示,H代表氢原子和(前)F氟原子;实线代表之间的共价键中的氢和氟原子分子,虚线代表次级债券,调用氢键。氟化氢分子之间的氢键而言要弱(7千卡每摩尔)比在分子(135千卡每摩尔),然而,他们在很大程度上保留液态。类似的氢键存在于其他氢卤化物,但它是相当弱。大的区别之间的氢键氟化氢和其他氢卤化物占氟化氢的熔点和沸点较高相比氯化氢和其他氢卤化物。hydrogen-halogen键能也大幅减少从氢氟化碘化氢。
的电离能卤素一般高,但下降明显增加原子序数。氟是唯一的卤素和正氧化states-i.e不形成化合物。,已经失去了,而不是获得电子。这个属性与氟的所有元素的电负性最高;即。,它不放弃其电子其他元素。
所有的卤素都具备氧化态0的双原子形式。氟展品−1的氧化态(F−离子)和+ 1 (hypofluorous酸)。的主要氧化态氯、溴、碘−1 + 1 + 3 + 5 + 7。的含氧酸化合物中,卤素原子与氧原子。含氧酸都是强大的氧化剂,它可以减少相应的氢halides-the氧化数从正面−1。的氧化强度oxyanions卤素原子的氧化数的增加而增加,
所有的分子和离子卤素原子拥有四个价电子对四面体,因为,例如,在高氯酸盐离子(克罗4)−。对那些雇佣五个价电子,如三氟化氯(ClF3)结构来源于电子对的三角双锥体的安排。然而,由于孤对电子(即。电子对,不不位于债券原子聚集在一起)技术,分析结构,只有氟原子的位置(附在结合对)。因此,ClF3有T形状造成氟原子的位置在轴向和赤道三角双锥的位置,与孤电子对剩下的两个赤道的位置。与6个价电子对分子结构来源于电子对的八面体几何;例如,五氟化碘(如果5)有一个方形锥体结构造成氟原子的成键的六个方面中的五个八面体电子对。独特的二元复合碘heptafluoride(如果7)有一个五角双锥体氟原子的排列。
最高的观察配位数(一个中心原子的原子数量作为复合)邻国氯(氧化态+ 7)的方向氧气是4(即。,氯atom is surrounded by four oxygen atoms), as found in the perchlorate ion, (ClO4)−,而碘(+ 7)= 6,在paraperiodate离子(IO6)5−。对氟,最大协调数字会更高。例如,氯可以协调六氟原子,如(ClF6)+和碘(+ 7)八氟原子,如(如果8)−。
的主要属性指出在卤素元素表。
氟 | 氯 | 溴 | 碘 | 砹 | |
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*同位素丰度的变化在陆地样本限制原子量的精确性。 | |||||
原子序数 | 9 | 17 | 35 | 53 | 85年 |
原子量 | 18.998 | 35.453 * | 79.904 * | 126.904 | 210年 |
色彩的元素 | 青黄色光 | 青黄色 | brown-red | 暗紫 | - - - - - - |
熔点(°C) | −219.62 | −101.5 | −7.2 | 113.7 | 302年 |
沸点(°C) | −188.12 | −34.04 | 58.8 | 184.3 | 337年 |
密度(760毫米汞柱):气体(克/升) | 1.7 (0°C) | 3.21 (0°C) | 5.6 (175.5°C) | 6.75 (185°C) | - - - - - - |
密度(760毫米汞柱):液体(克每立方厘米) | 1.11 (−188°C) | 1.66 (−70°C) | 3.12 (20°C) | 3.96 (120°C) | - - - - - - |
密度(760毫米汞柱):固体(克每立方厘米) | 1.32 (−273°C) | 2.17 (−195°C) | 4.17 (−273°C) | 4.95 (20°C) | - - - - - - |
在水中溶解度 | (反应) | 7(克/ 1000克,20°C) | 34.1(克/ 1000克,20°C) | 0.293(克/ 1000克,20°C) | - - - - - - |
氧化数 | −1 | −1 + 1 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 | −1 + 1 + 3 + 4 + 5 + 7 | −1 + 1 + 3 + 5 + 7 | −1 + 1 + 3 + 5 + 7 |
最常见的同位素质量数(陆地丰富百分比) | 19 (100) | 35 (75.78),37 (24.22) | 79 (50.69),81 (49.31) | 127 (100) | - - - - - - |
放射性同位素(批量) | 15日,20-31 | 36岁的28-34 38-51 | 68 - 78,80,82 - 97 | 108 - 126,128 - 144 | 193−223 |
每摩尔熔化热(卡路里/千焦每摩尔) | 62 (0.26) | 760 (3.2) | 1400 (5.8) | 1850 (7.76) | 1000 (6) |
汽化热(千焦每摩尔) | 3.27 | 10.2 | 14.8 | 20.9 | 40 |
−1离子的水化热(千卡每摩尔) | 120.8 | 88年 | 80.3 | 70.5 | - - - - - - |
比热(j / g开尔文) | 0.824 | 0.479 | 0.474 | 0.214 | - - - - - - |
临界温度(°C) | −129 | 144年 | 313年 | 546年 | - - - - - - |
临界压力(大气压) | 51.04 | 78.87 | 102年 | 115年 | - - - - - - |
临界密度(克每立方厘米) | 0.593 | 0.567 | 1.064 | 1.336 | - - - - - - |
晶体结构 | - - - - - - | 斜方晶系的 | 斜方晶系的 | 斜方晶系的 | - - - - - - |
电阻率(microhm-centimetres) | - - - - - - | > 1010 | 6.5 (1010)(25°C) | 5.85 (25°C) | - - - - - - |
每克磁化率(立方厘米):天然气 | −3.4 (10−7) | −18.7 (10−10)(0°C, 760毫米汞柱) | −73.5 (10−6) | −3.9 (10−7)(118°C) | - - - - - - |
每克磁化率(立方厘米):液体 | - - - - - - | −5.9 (10−7)(−16°C) | −56.4 (10−6) | −88.7 (10−6)(固体28°C) | - - - - - - |
半径:离子(埃) | 1.19 | 1.67 | 1.82 | 2.06 | - - - - - - |
半径:共价(埃) | 0.57 | 1.02 | 1.2 | 1.39 | 1.5 |
键能(千焦每摩尔) | 158.78 | 242.58 | 192.81 | 151.09 | - - - - - - |
第一电离能(千焦每摩尔) | 1681年 | 1251 .20 | 1139 .90 | 1008 .40 | 920年 |
电子亲和能(千焦每摩尔) | 328年 | 349年 | 324.6 | 295.2 | 270.1 |
电负性(Allred-Rochow) | 4.1 | 2.83 | 2.74 | 2.21 | 1.9 |