6 种元素
卤素
卤素构成第 17 族。它们距离填满最外层只差一个电子,非常活泼,容易与金属形成盐——“卤素”意为“成盐元素”。活泼性沿族向下递减,从最活泼的元素氟到砹。
- 成员数
- 6
- 室温下的状态
- 3 固体, 1 液体, 2 气体
- 熔点范围
- -220 至 450 °C
- 电负性
- 2.2 – 3.98
全部卤素
- 9F氟18.9984 u · 1886
- 17Cl氯35.45 u · 1774
- 35Br溴79.9 u · 1826
- 53I碘126.9045 u · 1811
- 85At砹[210] u · 1940
- 117Ts鿬[294] u · 2010
成盐元素
“Halogen”(卤素)在希腊语中意为“成盐者”。每种卤素的最外层都有七个电子,离填满只差一个,因此几乎遇到任何金属都会夺取一个电子,结果便生成盐。氯化钠,也就是食盐,是最为人熟知的例子,而氟化物、溴化物和碘化物也都是这样形成的。
一族之中,气液固俱全
卤素是元素周期表中唯一一个在室温下三种状态俱全的族。氟是淡黄色气体,氯是黄绿色气体,溴是会冒出橙色烟雾的暗红色液体,碘则是带有光泽的紫黑色固体,受热时会直接变成紫色蒸气。
这种变化源于分子的大小。卤素分子越大,所含电子越多,分子之间的微弱吸引力也就沿着族向下逐渐增强,熔点和沸点随之升高。
第17族自上而下的变化规律
每向下一个元素,就多一层电子层。请按列从上往下阅读。
活性自上而下递减
氟是所有元素中最活泼的。它能腐蚀玻璃,与水剧烈反应,甚至能与稀有气体氙化合。氯的攻击性弱一些,溴更弱,碘则温和到可以涂抹在伤口上。活性较强的卤素能把活性较弱的卤素从其盐中置换出来:将氯气通入溴化钾溶液,溴被置换出来,溶液随之变成橙色。
在你的饮用水、牙齿和甲状腺里
卤素在环境破坏的历史上也留下了印记。氯氟烃曾广泛用于冰箱和喷雾罐,它们在高层大气中释放出氯,破坏了臭氧层。1987年的《蒙特利尔议定书》逐步淘汰了这类物质,臭氧层正在缓慢恢复。
- 氯用于饮用水和游泳池消毒,也用于生产PVC
- 氟化物能强化牙釉质,被添加到牙膏中
- 碘是合成甲状腺激素的必需元素,加碘盐可以预防碘缺乏
- 溴化合物被用作阻燃剂,也用于一些药物
常见问题
为什么氟是最活泼的卤素?
氟原子非常小,原子核对外来电子的吸引力极强,而氟–氟键又异常薄弱。两者结合,使氟几乎能与任何物质发生反应。
砹是卤素吗?
砹位于第17族,通常被算作卤素,不过由于它放射性极强又极其稀少,其化学性质还不太确定,可能部分表现出金属的性质。
卤素危险吗?
以单质形式存在时,是的:氟、氯和溴都有毒且具有腐蚀性,氯气在第一次世界大战中还曾被用作毒气。但以氟离子、氯离子和碘离子的形式存在于化合物中时,它们是安全的,其中许多还是人体必需的。