PPT《第八章 卤素》

第八章 卤素 在地壳中的质量分数为 0.

095 %, 列第

13 位. 氟F萤石 CaF2 冰晶石 Na3AlF6 氟磷灰石 Ca5F

3 (PO4) 氯Cl 主要以氯化钠的形式存在于 海水、盐湖、盐井中. 光卤石 KCl?MgCl2?6 H2O 在地壳中的质量分数 为0.013%, 列第

20 位. 溴Br 主要存在于海水中,盐湖和 盐井中也存在少量的溴. 在地壳中的质量分数为3.7 ? 10-5 %. 碘I碘在海水中存在的更少,主 要被海藻所吸收.碘也存在 于某些盐井、盐湖中. 南美洲智利硝石含有少 许的碘酸钠. 碘在地壳中的质量分数为 1.4 ? 10-5 %. 砹At 砹属于放射性元素,不列为 本章研究内容. 砹以痕量存在于地壳中. 8.

1 卤素单质 8. 1.

1 物理性质 1. 存在状态 卤素单质以双原子分子形式存在. 随着相对分子质量增大,分子半径也依次增大,所以色散力也增大,故物质的熔沸点依次增高. F2 Cl2 Br2 I2 气气液固故物质的存在状态呈现由气体、液体到固体的变化规律. 2. 颜色 物质为非发光体时,其颜色取决于吸收光谱. 即自然光照射该物质时,物质吸收可见光的一部分,于是显示未被吸收的那部分可见光的颜色. 浅黄 黄绿 红棕 紫F2 Cl2 Br2 I2 Cl2 吸收紫光,显示黄绿色 Br2 吸收蓝绿光,显示红棕色 I2 吸收黄绿光,显示紫色 为什么 Cl2 吸收能量高的紫光, Br2 吸收能量居中的蓝绿光,而I2 却吸收能量较低的黄绿光 ? 用分子轨道理论加以解释: 卤素单质的双原子分子轨道图 分子轨道图的高能级部分 ?*2 ?

2 py py ?*2 ?*2 ?

2 ?

2 px pz px pz

2 p

2 p 卤素吸收部分可见光,以满足电子从最高占有轨道 ?*,向最低空轨道 ?* 跃迁所需的能量. ?*2 ?

2 py py ?*2 ?*2 ?

2 ?

2 px pz px pz

2 p

2 p ?* 和?* 两种轨道的能量相差用 ?E 表示,?E = E?* - E?* ?*2 ?

2 py py ?*2 ?*2 ?

2 ?

2 px pz px pz

2 p

2 p 这个能量差随着原子序数 Z 的增大而变小. ?E = E?* - E?* ?*2 ?

2 py py ?*2 ?*2 ?

2 ?

2 px pz px pz

2 p

2 p 从Cl2 到Br2 再到 I2,?E 依次减小,故吸收光的波长由短到长. Cl2 吸收紫光,显示黄绿色 Br2 吸收蓝绿光,显示红棕色 I2 吸收黄绿光,显示紫色 3. 卤素单质在水中的溶解度 F2 的氧化能力极强,与水剧烈反应. F 线处在水稳定区的上方,所以 F2 在水中不稳定,将水氧化成氧气. Br2 Br2 在水中溶解度是卤素单质中最大的,100 g 水中可溶解 3.4 g 溴. Cl2 Cl2 在水中溶解度较小. 溴也能溶于一些有机溶剂中. 有机化学中烷烃的溴代反应就是用单质溴完成的. I2 卤素中 I2 在水中的溶解度最小,但在 CCl4 中的溶解度很大. 利用这一特点,可以用 CCl4 从水中提取 I2. 这种分离和提纯方法叫做萃取,其必要条件是两种溶剂不互溶,例如 CCl4 和水. I2 在CS2 中溶解度大于在 CCl4 中,且水与 CS2 两种溶剂不互溶,所以 CS2 的萃取效率更高. 一种溶质在互不相溶的两种液相之间分配,在一定的温度和压力下达到平衡时,若溶质在两相中的相对分子质量相等,则其在两相中的浓度的比值为一常数. 这就是分配定律. 这一常数称为分配系数,用KD 表示. I2 在水和 CCl4 中KD

86 [ I2 ] CCl

4 [ I2 ] H O

2 I2 在水和 CS2 中KD

586 [ I2 ] CS

2 [ I2 ] H O

2 虽然 I2 在水中溶解度小,但在 KI 或其他碘化物溶液中溶解度变大,而且随 I- 浓度增大而增大. I- + I2 ―― I3- 这是由于发生了如下反应 实验室中进行 I2 的性质实验时,经常用 I2 的KI 溶液. I2 的浓度大时,溶液呈很深的红棕色. F2 F2 可以和所有金属直接化合,生成高价氟化物. 8. 1.