卤族元素课件

卤族元素概述卤族元素，又称卤素，是元素周期表第ⅦA族元素卤素都是非金属元素，具有很强的氧化性，在自然界中以化合物的形式存在卤族元素的特点高反应活性非金属特性卤族元素位于元素周期表中的第VIIA族，具有高反应活性，容易卤族元素表现出典型的非金属特性，例如在常温常压下以双原子与其他元素形成化合物它们通常以阴离子形式存在，例如氯离分子形式存在，如氟气F

2、氯气Cl

2、溴Br2和碘I2子Cl-卤素与其他非金属元素结合形成卤化物，与金属结合形成金属卤化物原子结构和价电子配置卤族元素的原子结构都具有相同的特征，最外层电子层上有七个电子卤族元素的价电子配置为ns2np5，其中n代表周期数例如，氟的电子配置为2s22p5，氯的电子配置为3s23p5，溴的电子配置为4s24p5，碘的电子配置为5s25p5，砹的电子配置为6s26p5元素周期表中的位置卤族元素位于元素周期表的第VIIA族，也称为第17族，是典型的非金属元素卤族元素位于元素周期表的右上角，包含氟F、氯Cl、溴Br、碘I和砹At卤素化学反应性强氧化性亲电取代反应卤素具有强氧化性，容易得到电卤素可以参与亲电取代反应，与子形成负离子，形成稳定的卤化有机化合物发生反应，生成卤代物烃卤素互化反应卤素与金属反应不同卤素之间可以发生反应，形卤素可以与金属反应，形成卤化成互卤化物，如氯溴物，如氯化钠卤素的氧化性氟的氧化性氯的氧化性溴的氧化性碘的氧化性氟是所有元素中最具氧化性的氯的氧化性比氟弱，但仍能与溴的氧化性比氯更弱，但仍能碘的氧化性最弱，但仍能与一，能与大多数元素反应形成氟大多数金属和非金属反应，并与一些金属和非金属反应，在些金属反应，在水中形成次碘化物，甚至可以氧化惰性气体在水中形成次氯酸，具有强氧水中形成次溴酸，具有氧化性酸，具有弱氧化性和消毒作用化性和漂白作用和消毒作用卤素的亲电取代反应第一步卤素进攻1卤素分子与烃类物质中的碳原子发生进攻，形成正碳离子第二步正碳离子形成2烃类物质中的碳原子失去电子，形成带正电荷的正碳离子第三步卤素原子进攻3卤素原子进攻正碳离子，形成卤代烃卤素的亲电取代反应是指卤素原子取代烃类物质中的氢原子，形成卤代烃的反应卤素的亲电取代反应在有机化学中具有重要意义，它广泛应用于合成各种卤代烃卤素的还原性卤素单质的还原卤素阴离子的还原卤素化合物还原

11.

22.

33.卤素单质可以被还原剂还原成卤化物卤素阴离子可以通过电解或化学反应卤素化合物可以被还原剂还原成卤化，例如氟气被氢气还原成氟化氢，氯被还原成卤素单质，例如氯化钠电解物或更低价态的卤素化合物，例如四气被金属钠还原成氯化钠生成氯气氯化碳被氢气还原成二氯甲烷卤素的氢键作用卤素原子具有较高的电负性，可以形成氢键例如，氟化氢HF中的氟原子可以与另一个HF分子中的氢原子形成氢键卤素与氢原子之间的氢键是卤素化合物中重要的相互作用力氢键可以影响卤素化合物的物理性质，例如熔点和沸点例如，氟化氢的沸点比其他卤化氢的沸点高得多，这是由于氢键的存在卤素在有机合成中的应用卤化反应亲电取代反应卤素可以与有机化合物发生卤化反应，生成卤卤素可以作为亲电试剂，参与芳香烃的亲电取代烃代反应聚合反应药物合成卤素可用于聚合反应，例如氟塑料的制备卤素在许多药物合成中发挥重要作用卤素在医药化工中的应用药物合成消毒杀菌卤素原子可以作为药物分子中的关键基团卤素化合物，如氯气和碘，具有强氧化性，影响药物的活性、代谢和药理性质，可以有效地杀灭细菌和病毒广泛应用于饮用水消毒、医疗器械消毒和例如，氟原子可以增强药物的脂溶性，提伤口消毒等领域高生物利用度卤素在材料科学中的应用聚合物材料纳米材料半导体材料卤素原子可以与聚合物链结合，提高材料的卤素元素可用于制备卤化物纳米材料，具有卤素原子掺杂可以改变半导体的能带结构，耐火性和强度独特的光学和电子性质用于制造高效太阳能电池卤族元素的地球化学循环卤素的来源1地球上的卤素主要来自火山喷发和地壳岩石风化卤素的迁移2卤素通过大气、水体和土壤等媒介迁移，并最终进入海洋和沉积物卤素的富集3卤素在某些地质环境中富集，形成卤化物矿床，如食盐矿和钾盐矿卤族元素的环境问题大气污染水体污染卤素化合物，如氯氟烃（CFCs）卤素化合物，如卤代烃，进入水，会破坏臭氧层，导致紫外线辐体后会对水生生物造成毒害，并射增加影响水质土壤污染全球气候变化卤素化合物，如卤代农药，会残卤素化合物，如卤代烃，是温室留在土壤中，对土壤生物和植物气体，会加剧全球气候变化生长造成危害卤素对生物体的毒性细胞损伤呼吸系统卤素可破坏细胞膜，导致细胞功能紊乱，甚至吸入卤素蒸气会刺激呼吸道，引起咳嗽、呼吸死亡困难等症状心血管系统神经系统卤素会干扰心血管功能，可能导致心率失常、卤素可影响神经传递，导致头痛、眩晕、记忆血压升高等问题力下降等神经系统损伤卤族元素的历史发现18世纪德国化学家卡尔·威廉·舍勒在研究软锰矿时，发现了一种黄绿色气体，后来被证明是氯气，成为第一个被发现的卤素元素19世纪法国化学家安托万·拉瓦锡和英国化学家汉弗莱·戴维在研究盐和海藻时，分别发现了溴和碘，进一步扩展了卤素家族20世纪科学家们利用放射性同位素技术，发现了砹，成为最后一个自然存在的卤素元素21世纪科学家们成功合成了第117号元素，命名为钫，是人工合成的一种卤素元素卤族元素的命名由来盐海水

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22.卤族元素与金属反应生成盐类卤族元素在海水中含量丰富，物质，例如氯化钠例如氯离子、溴离子卤素命名

33.

44.卤族元素是希腊语“halos”的音卤族元素的命名反映了它们与译，意为“盐”盐和海水之间的密切联系卤素的团体周期元素特性电负性离子半径电离能标准还原电位卤素的电负性随原子序数的增卤素的离子半径随原子序数的卤素的第一电离能随原子序数卤素的标准还原电位随原子序加而减小增加而增大的增加而减小数的增加而减小氟是电负性最大的元素，碘的氟的离子半径最小，碘的离子氟的第一电离能最大，碘的第氟的标准还原电位最大，碘的电负性最小半径最大一电离能最小标准还原电位最小卤族元素的电负性

3.

983.16氟氯

2.

962.66溴碘卤素的电负性随着原子序数的增加而减小氟是元素周期表中电负性最高的元素，而碘的电负性相对较低高电负性意味着原子更倾向于吸引电子，因此卤素倾向于形成负离子或共价键卤族元素的离子半径元素离子半径（pm）氟133氯181溴196碘220砹240卤族元素的离子半径随着原子序数的增加而增大这是因为核外电子层的数目增加，电子层间的排斥作用增强，导致离子半径增大卤族元素的电离能电离能指的是从气态原子中移除一个电子所需的能量卤族元素的电离能随原子序数的增加而增大元素氟氯溴碘砹第一电1681125111401008890离能kJ/mol卤族元素的电离能趋势与原子半径和核电荷之间的关系密切原子半径越小，核电荷越大，则电子更容易被移除，电离能也越高卤族元素的标准还原电位卤族元素的化合价氟氯溴碘氟通常以-1价存在，形成氟化物氯通常以-1价存在，形成氯化物溴通常以-1价存在，形成溴化物碘通常以-1价存在，形成碘化物例如，氟化钠NaF是一种常例如，氯化钠NaCl是我们例如，溴化钾KBr被用作镇例如，碘化钾KI被用作甲状见的氟化物，被用作牙膏中的常见的食盐静剂腺激素的补充剂添加剂卤族元素的结构式卤族元素的结构式展示了原子中的电子排列方式，体现了它们独特的化学性质卤族元素的原子核外电子排布规律，最外层都有七个电子，缺失一个电子才能形成稳定的八电子结构由于卤族元素的结构特点，它们易于与其他元素形成共价键，形成化合物例如，氟气（F2）的结构式为F-F，氯气（Cl2）的结构式为Cl-Cl卤族元素的性质对比氟氯氟是最活泼的卤素，具有强氧化性氯的氧化性较弱于氟，但仍具有很强的反应性溴碘溴的氧化性比氯更弱，其反应性也相对较低碘是卤素中反应性最弱的，其氧化性也最低卤族元素的化学性质高反应活性氧化性强卤族元素是周期表中最活泼的非金属元素之一，它们易于与其他元卤族元素的氧化性随着原子序数的增加而减弱，氟是最强的氧化剂素反应，形成化合物形成卤化物存在多种氧化态卤族元素可以与多种金属和非金属元素形成卤化物，这些卤化物在卤族元素可以形成多种氧化态，例如-

1、+

1、+

3、+5和+7工业和生活中都有广泛的应用卤族元素的物理性质状态颜色卤素在常温常压下，氟和氯是气卤素的颜色随着原子序数的增加态，溴是液态，碘是固态砹是而逐渐加深，氟呈淡黄色，氯呈放射性元素，只有极少的放射性黄绿色，溴呈红棕色，碘呈紫黑同位素，其物理性质难以直接测色砹是固体，没有明显的颜色定气味熔点和沸点卤素都具有刺激性气味，氟和氯卤素的熔点和沸点随着原子序数有强烈的刺激性气味，溴有浓烈的增加而逐渐升高，这是由于卤的刺激性气味，碘则有弱的刺激素分子间作用力逐渐增强所致性气味砹的性质难以直接测定砹的熔点和沸点难以直接测定卤族元素的环境行为大气中的卤素水中的卤素土壤中的卤素生物富集卤素会通过各种途径进入大气卤素在水体中会形成卤化物，卤素通过降雨、工业废水等途卤素在食物链中逐级富集，最层，例如火山喷发、工业排放影响水质，甚至造成水生生物径进入土壤，可能导致土壤酸终可能对人类健康造成威胁等，对臭氧层造成破坏的死亡化和重金属污染卤族元素的生态效应生物富集环境污染卤族元素在食物链中富集，对生物产生毒害如氟在鱼类和海产卤族元素的排放会造成环境污染，影响水质和空气质量品中富集，导致生物体内的氟含量升高如氯气泄漏会造成大气污染，溴的排放会导致土壤和水体污染氯在水体中富集，会对水生生物造成危害，影响水生生态系统的平衡卤族元素的安全隐患工业排放化学事故放射性危害卤素工业废气排放会造成环境污染，对人体卤素化合物泄漏会导致中毒、灼伤等事故，一些卤素同位素具有放射性，需要严格控制健康造成危害需要做好安全防护措施使用，避免放射性污染卤族元素的综合应用化学工业医药领域

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22.卤素在化学工业中广泛应用，包括生产卤素在医药领域发挥重要作用碘是甲塑料、染料、农药等例如，氯气用于状腺激素的组成部分，溴和氟用于生产生产聚氯乙烯（PVC）、漂白剂和消毒抗生素和镇静剂剂材料科学电子工业

33.

44.卤素参与了多种材料的合成，例如，氟卤素在电子工业中也有应用，例如，氟化物被用作耐腐蚀涂层，溴化物被用作用于制造半导体材料和光纤阻燃剂。