十一章卤素Halogen.pptVIP

第十一章 卤素Halogen Fluorine Chlorine Bromine F Cl Br Iodine Astatine I At 从F At，金属性增强，非金属性减弱， 所以F是典型的非金属元素，而At元素具有 某种金属特性。 §11-1 Fluorine and its compounds 一、氟的电负性为4.0，是电负性最大的元素。氟 的化合物存在于人体中：主要在牙中和骨头中，在 自然界中以萤石，冰晶石和氟磷灰石的矿物存在。 思考题： 从氟的高电负性来判断： (1) CF3COOH是强碱还是强酸？ (2) (CF3)3N和NF3是否具有Lewis碱性？ 二、The simple substance 1. F2的化学性质非常活泼: 除了He、Ne、Ar不与F2直接反应外，其它物 质基本都能与F2反应 例如： SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2 2H2O + 2F2 = 4HF + O2 Xe + 2F2 = XeF4 F2 + 2NaOH = 2NaF + H2O + OF2 (不是酸酐) 2. 为什么F2的化学性质会如此活泼？ (1) 氟原子半径小，F2中孤电子对之间有较大的 排斥力，加之氟原子的价轨道中不存在d轨道， 它们之间不能形成d—pπ键，所以F—F键弱。 (2) 在氟化物中，氟与其它元素形成的化学键非 常强，而且与氟原子反应的活化能低，所以有F2 参加的反应，不论在热力学还是在动力学上都是 有利的。 (1) 电解法: 现代工业使用了装有石墨电极的镍制或铜制电 解池，用KHF2(L)作电解质，由于溶融的KHF2在 电解过程中被转化为固体KF，因而必须不断加入 HF以维持电解质为熔融状态。 (2) 化学法: K2MnF6和SbF5分别按1899年和1906 年发现的两个反应制备: 2KMnO4 + 2KF + 10HF + 3H2O2 = 2K2MnF6 +8H2O + 3O2 SbCl5 + 5HF = SbF5 + 5HCl 在特氟隆不锈钢反应器中： K2MnF6 + 2SbF5 = 2KSbF6 + MnF3 + 1/2F2 (3) 贮存、运输：用镍或镍的合金。 因为F2 + Ni = NiF2，可以阻止F2进一步反应。 或Cu, Mg容器 4. 应用（Application）: (1) 扩散分离铀的同位素：分离铀（235UF6） (2) 合成各种冷却剂：如氟里昂-12（CCl2F2） (3) 火箭燃料的氧化剂：ClF3和BrF3 (4) 杀虫剂（CCl3F）、灭火剂（ CF3Br ）：卤素灭火剂有CF2C1Br即1211、CF3Br即1301、 CBr2F2即1202、CH2BrCl即1011、C2Br2F4即2402、四氯化碳等，其中1211、1301和CCl4，应用最广。 (5) SF6惰性强于N2，可作为高压装置中的绝缘气 (6) Teflon，高化学稳定性的材料 三、Compounds 1. 2. Solubility: IA族元素氟化物（除LiF外）和AgF , HgF2 , SnF2易溶于水。 3. interaction: 2NaF + SiF4 = Na2[ SiF6 ] Lewis酸碱反应 4. Hydrolysis (水解性) 当达到最大共价数（配位数）时，如SF6 , CF4 等，与水极难反应，但是仅是动力学因素而不是 热力学因素的结果。例如： CF4 + 2H2O = CO2 + 4HF (?G0) CCl4, SF6类似 有人理论解释为：一部分原因是由于亲核性的水分子很难穿透负电性的氟离子的保护层；另一部分原因是即使水分子中的氧原子可以与碳原子连接，氟原子仍然很难与碳断裂。 5. HF(L)（液态氟化氢）和HF(aq)（氟化氢水 溶液） (1) HF(L)的自偶电离： 3HF HF2- + H2F+ K=2.07e-11 外来的电子排在F原子上（3c4e），所以X的电负性越强，HX2-越稳定。 HF2-