8.7: 卤素

第17类元素（称为卤素）是非金属。在室温下，氟和氯为气体，溴为液体，碘为固体。是一种高度不稳定的放射性元素，因此目前，由于其半衰期短，其大部分特性尚不得而知。田纳西汀是一种合成元素，也预计会出现在这一组中。

没有发现卤素是单原子，而是作为双原子分子存在。原子半径从氟增加到碘。卤素的价壳电子构型为 ns ² np ⁵ ，并且它们倾向于接受电子实现稀有气体的配置。表1列出了卤素的各种特性。

表1：卤素的性质。

卤素的电子亲和力具有较大的负值；因此，卤素是强氧化剂。氟是具有最大负电子亲和力的最强氧化剂。卤素与金属反应以获得电子并产生相应的金属卤化物。例如，氯与铁反应生成氯化铁，与钠反应生成氯化钠。卤素与氢反应形成卤化氢，将其溶于水中以生成氢卤酸。氢氟酸是最弱的卤代酸。氟与水剧烈反应。反应高度放热并产生氧气。氯与水的反应较不剧烈。该反应产生的次氯酸是一种强氧化剂。

本文改编自 Openstax，化学 2e，第6.5节：元素属性的周期性变化。

卤素是五个非金属元素的集合-氟，氯，溴，碘和a-属于第 17组。元素卤素以双原子分子形式存在。在室温下，氟和氯为气体，溴为液体，碘为固体。对第五元素a的性质了解甚少，a是一种稀有的高 放射性固体。卤素的物理性质（例如元素颜色）随着在基团中的移动而变化。原子半径随着原子序数的增加而增加，熔点和沸点从氟到 碘呈上升趋势。相反，周期性性质如电负性，反应性和电子亲和力 会降低基团。卤素的电子构型表明它们具 有七个价电子，距离其最近的稀有气 体构型还差一个电子。因此，卤素具有较高的电负性，并且具有获得一个额外的电子以完成 其八位位组的强烈趋势，与其他基团相比，它们具有较高的反应活性和强大的氧化剂。在卤素和碘中，氟是最有效的氧化剂。卤素还表现出很高的负电子亲和力，这是中性原子获得电 子时能量的变化。它以每摩尔千焦耳表示，负值表示反应的 放热性质。卤素与大多数金属反应生成金属卤化物。例如，氯和钠反应生成氯化钠，这是一种离子化合物。卤素与氢反应形成极性共价化合物，称为卤化氢，通常溶解于水中形成氢卤酸。卤素还会与水反应。氟与水的反应高度放热，产生氟化氢（一种强酸）和氧气。但是，氯的反应较慢，会生成盐酸和次 氯酸（一种强氧化剂）此外，卤素可以相互反应，生成称为卤素间化合物的二元共价化合物。例如，溴与氟反 应形成三氟化溴。