卤素互化物多卤化物和拟卤素

卤素互化物多卤化物和拟卤素2010.3)王振山
一、卤素互化物
1、定义:由两种卤素组成的化合物叫卤素互化物。
不同卤素原子之间以共价键相结合形成的化合物称为卤素互化物。在卤素互化物中除了BrCl、ICl、ICl3、IBr3和IBr外,其它几乎都是卤素的氟化物。这些卤素互化物是极性共价型的,共享电子对偏向电负性较大的卤素原子。
若用通式XX΄n表示卤素互化物,则卤素X΄的电负性>卤素X的电负性,且X΄的数目应是奇数,即n=1357
2、形成互卤化物的条件――规律
中心原子:半径r大、电负性X小的重卤素,如I。配体:半径r较小、电负性X大轻卤原子,如F规律:ΔX越大,Δr越大,n越大。
n数值取决于r较大/r较小(亦即rx/rx)的比值以及两者电负性之差。比值和差值越大,n越大,
即氧化数会越高配位数为奇数,为什么?随配体半径增大,配位数减少。F-因半径小,配位数可高达7IF7Cl-Br-随半径增大,配位数减小,IF7BrF5ClF3ICl3
电负性X差越大,键能越大,卤素的互化物数目越多,其性质越稳定。X=IX=F时,有IFIF3IF5IF7X=IX=Cl时,有IClICl3X=IX=Br时,只有IBr因为氟电负性最大,所以卤素互化物大多数是氟的互化物。
互卤化物总是由单质在镍管中直接合成而制备的I2+3Cl2(l)I2Cl6
I2+7F2(l)2ICl7F2+Cl22ClF
3、卤素互化物的物理性质:
大多数卤素互化物是不稳定的,熔沸点低,它们的许多性质类似于卤素单质。最稳定的XX΄型卤化物是ClF,其物理性质介于组成元素的分子性质之间。IF7是中心原子氧化数为7的唯一电中性的卤素互化物,不存在电中性的ClF7和BrF7
类型
化合物
式量
平均键能/kJmol-1
熔点
/K
沸点//K
XXˊ
ClF
54.46
248
117.5
173
无(g),稳定
BrF*
98.92
249
240
293
红棕(g),很不稳定
IF*
277.8
很不稳定,岐化为IF5和I2
BrCl**
115.37
216
~207
~278)
红棕(g)
ICl
162.38
208牡丹江木工机械厂
300.5
370
暗红,宝石红(s)
IBr
206.84
175
309
389
暗灰紫,黑(s)
XX3ˊ
ClF3
92.46
172
197
285
无(g),稳定
BrF3
136.92
201
281.8
401
浅黄绿(l),稳定
(IF3)n
233.29
272
245(分解)
中古汉语
黄(s)
ICl3
384(分解)
橙(s)
IBr3
棕(l)
XX5ˊ
ClF5
142
170
260
(在以78K)稳定固体
BrF5
174.92
187
212.6
314.4
无(l),稳定
IF5
221.92
268
282.6
377.6
无(l),稳定
XX7ˊ
IF7
259.92
231
278.6(升华)
277.5
无(l),稳定
*很不稳定;**低温下已制得纯固体
4特征:
⑴、共价型化合物,通常为g或低沸点,易挥发的液体,稳定性小。
卤素互化物的性质往往介于形成它们的卤素双原子分子的性质之间:
Cl2
ICl
I2
黄绿
深红
熔点/
-101
27
114
沸点/
-35
97
184
⑵、化性与卤素单质相似,均为强氧化剂,与大多数金属或非金属反应形成相应的卤化物。2ClF34Mg=MgCl23MgF2
⑶、卤素互化物易水解,其中较轻元素产物为X-,较重产物为XO3-
经济危机论文ClF53H2O=5HFHClO3
⑷、分子结构符合于价层电子对互斥理论。
5、卤素互化物的化学性质
卤素互化物都是强氧化剂,与大多数金属和非金属猛烈反应生成相应的卤化物;发生水解反应生成卤离子和卤氧离子,其分子中较大、电负性较小的卤原子生成卤氧离子。
⑴、氧化性与水解性
①、XXˊ型卤素互化物:Ⅰ、都是强氧化剂,与大多数金属和非金属猛烈发生反应,生成相应的卤化物。
6ClF+S═SF6+3Cl2,6ClF+2Al═2AlF3+3Cl2
卤素互化物的性质与卤素单质相似,发生类似的反应,但不稳定,因此化学活性更强些。Ⅱ、与水的反应:δ+IClδ-+HOH=HOI+HCl
这些卤素互化物在水中极易发生水解反应,生成卤离子和卤氧离子,其分子中半径较大、电负性较小的卤原子生成卤氧离子。亦即,从反应结果可知:高价态的中心原子和OH-结合生成含氧酸,低价态的配体与H+结合生成氢卤酸
XXˊ+H2O=HXˊ+HXO
2ClF+H2OCl2O+2HFClF+H2O=HF+HClO
ICl+2S2O32-=S4O62-+I-+Cl-,碱中也可歧化分解。如ICl
3ICl+6OH-=3Cl-+2I-+IO3-+3H2O
②、XX΄3型卤素互化物:Ⅰ、三氟化物XF3很活泼,是强氧化剂,除稀有气体、氮、氧和少数金属外,XF3能与其他大多元素作用生成氟化物。
2Al2O3+4ClF3=4AlF3+3O2+2Cl2
Ⅱ、与H2O发生反应:与水反应时三氟化溴分解为溴酸、溴、和氧等:
3BrF3+5H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2↑,3BrF3+5H2O=H++BrO3-+Br2+9HF+O2↑,溴和氧气的生成说明互化物具有更强的氧化性。5IF3+9H2O=3HIO3+15HF+I2
三氯化碘的化学活泼性较差,容易受热分解为一氯化碘和氯,并发生水解:
2ICl3+3H2O=HIO3+ICl+5HCl,ICl+H2O=HIO+HCl
③、XX΄5型卤素互化物:已知XX5ˊ有两种,五氟化溴(BrF5)和五氟化碘(IF5)。可由过量的氟与相应的卤素单质作用而制得。
Ⅰ、IF5不及其它卤素互化物活泼,加热时分解为碘I2和七氟化碘IF7
7IF5═I2+5IF7
Ⅱ、IF5水解时形成碘酸和:IF5+3H2O═HIO3+5HF,IF5+3H2O=H++IO3-+5HF,BrF5+3H2O→HBrO3+5HF;
④、XX΄7型卤素互化物:只有IF7一种。氟与五氯化碘共热可得IF7
它的化学性质与ClF3、BrF5相似,能与大多数金属和少数非金属如硫、氯等发生反应。在水中IF7比其它多氟化物稳定,可以缓慢地水解为高碘酸和氟化物。
IF7+6H2OH5IO6+7HFIF7+4H2OHIO4+7HF),
IF7+H2O(少量)→IOF5+2HF
BrF3和IF5具有较高的导电性,这两种卤素互化物的纯液体自身电离:
2BrF3BrF2++BrF4-,2IF5IF4++IF6-
所以BrF3和IF5可以作为无机氟化物的非水溶剂。
IBr(或ICl)的冰醋酸溶液用于测定油类的不饱和度。IBr能同油类中的
不饱和键作用,发生加成反应,使Br和I加成到不饱和键上去。根据测定试剂中Br的减少即可知每克油脂吸收碘的毫克数,以此数值代表油类的不饱和度,称为油类的碘值。
⑵、作氟化剂
氟的卤素互化物如ClF3、ClF5、BrF3通常都作为氟化剂,可使金属、非金属及金属的氧化物、氯化物、溴化物和碘化物转变为氟化物:
NH3+ClF33HF+1/2N2+1/2Cl2
4ClF3+6MgO6MgF2+2Cl2+3O2
2Co3O4(s)+6ClF3(g)6CoF3(s)+3Cl2(g)+4O2(g)
4BrF3+3SiO2═3SiF4+2Br2+3O2
大规模生产的ClF3在UF6核工业中有重要应用,(ClF3在生产UF6有重要作用,UF6用于富集235U同位素):UF4(s)+ClF3(g)→UF6(g)+ClF(g)
ClF3还用来使镍器内壁形成一层使镍钝化的氟化物薄膜,实验室常用这种器皿进行氟化学研究。
6、多原子卤素互化物具有一定的空间构型。
ClFsp3杂化,电子构型为四面体,而分子构型为直线形;由于ClBrI有空的d轨道,可在形成spd型杂化轨道如:
ClF3BrF3IF3中心原子采取sp3d杂化,电子构型为三角双锥,而分子构型为T形;
BrF5IF5中心原子采取sp3d2杂化,电子构型为八面体,分子构型为四方锥形;
IF7中心原子采取sp3d3杂化,分子构型和电子构型相同,均为五角双锥形。
参考阅读:卤素互化物
由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物。如:IBrIClBrF3ClF3
性质:与卤素单质性质相似,有较强氧化性。如能与金属H2ONaOH等反应:2IBr+2Mg=MgBr2+MgI2,但应注意:卤素互化物中,非金属性弱的元素显正价,如:ICl
且卤素互化物与卤素单质又有性质不同之处,卤素单质与水或碱的反应是氧化还原反应,但卤素互化物与水或碱的反应一般是非氧化还原反应:部分卤素互化物的性质
类型
化合物
平均键能kJ/mol
性状
熔点/K
沸点/K
XY
ClF
248.7
无稳定气体
117.5
173
BrF
249.2
淡棕气体
240
young folks
293(分解)
IF
277.8
不稳定歧化为IF5I2
BrCl
215.7
红气体
207
278
ICl
207.1
暗红固体
300.5
370
IBr
175.1
暗灰紫固体
309
389(分解)
XY3
ClF3
172.2
无稳定气体
196.8
285
BrF3
201.1
黄绿稳定液体
281.9
401
IF3
271.7
黄固体
高于245(分解)
ICl3
橙固体
384(分解)
IBr3
棕液体
XY5
ClF5
142.1
稳定固体
170模仿灰太狼
260
BrF5
186.8
无稳定液体
212.6
314.4
IF5
267.5
无稳定液体
282.5
377.6
XY7
IF7
230.7
无稳定液体
278.5(升华)
277.5
作者:218.28.19.*2007-3-2615:32 回复此发言
2回复:卤素互化物
氟化氯(ClF)是卤素互化物,性质类似于Cl2F2氧化性介于这两者之间,另外SCN-(N3)-CN-CNO-等等是类卤素离子。ClF+H2O=HF+HClO
卤素互化物有ClFClF3hb集团ClF5BrClBrCl3等等类似的物质
二、多卤化物
1、定义:金属卤化物与卤素单质或卤素互化物加合,所生成的化合物称为多卤化物。因而,多卤化物是指金属卤化物与卤素互化物的加合物。
多卤化物可以含一种卤素,也可以含两种或三种不同的卤素。所以多卤化物是一种含有不止一种价态的卤素的金属化合物。
如:
KI+I2═K+[I3]-,KI+Br2═K+[IBr2]-,CsI+Cl2═[Cs]+[ICl2]-
CsBr+IBr=CsIBr2,CsI+BrCl═[Cs]+[IBrCl]-
通式:M+[XmYnZp]
XYZ是相同的或不同的卤素原子,m+n+p=13579
MIAIIA较大的原子。
例:KI3KI5KI7KI9RbBrCl2
⑶、多卤离子:I3-、IBr2-、ICl2-、IBrCl-等统称为多卤离子。
2、制备
MXn+X2\XX΄nMXX΄n
KI+I2═K+[I3]-,KI+Br2═K+[IBr2]-,CsI+Cl2═[Cs]+[ICl2]-
CsBr+IBr=CsIBr2,CsI+BrCl═[Cs]+[IBrCl]-
3、多卤化物的形成
卤素离子与半径较大的碱金属可以形成多卤化物,结构与性质与卤素互化物近似
多卤化物的形成,可看作是卤化物和极化的卤素分子相互反应的结果。只有当分子的极化能超过卤化物的晶格能,反应才能进行。
氟化物的晶格能一般较高,不易形成多卤化物,含氯、溴、碘的多卤化物应该依次增多。因此,多见碱金属多卤化物,在碱金属卤化物中,以铯的多碘化物为最稳定。
4、多卤离子的结构
⑴、与卤素互化物近似,大中心——小周围。亦即电负性最小、相对原子质量最大的卤素原子为中心原子。

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