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=1、3、5或7。
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7,IF7。Cl-、Br-随半径增大,配位数减小,为IF7,BrF5,ClF3,ICl3。
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=I,X′=F时,有IF,IF3,IF5,IF7;X=I,X′=Cl时,有ICl,ICl3;X=I,X′=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)2ICl7,F2+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 | 颜 |
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下)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 |
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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 |
颜 | 黄绿 | 深红 | 黑 |
熔点/℃ | -101 | 27 | 114 |
沸点/℃ | -35 | 97 | 184 |
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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。2ClF3+4Mg=MgCl2+3MgF2 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ClF5+3H2O=5HF+HClO3
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+H2O→Cl2O+2HF。ClF+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+6H2O→H5IO6+7HF(IF7+4H2O→HIO4+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+ClF3→3HF+1/2N2+1/2Cl2
4ClF3+6MgO→6MgF2+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。
ClF为sp3杂化,电子构型为四面体,而分子构型为直线形;由于Cl、Br、I有空的d轨道,可在形成spd型杂化轨道如:
ClF3、BrF3和IF3,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;
BrF5和IF5,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:IBr、ICl、BrF3、ClF3。
性质:与卤素单质性质相似,有较强氧化性。如能与金属H2O、NaOH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IF5与I2 | ? | ? |
BrCl | 215.7 | 红气体 | 207 | 约278 |
ICl | 207.1 | 暗红固体 | 300.5 | 约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 |
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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Cl2,F2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ClF,ClF3hb集团,ClF5,BrCl,BrCl3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。
⑴、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]-
⑵、通式:M+[XmYnZp]
X、Y、Z是相同的或不同的卤素原子,m+n+p=1、3、5、7、9
M:IA、IIA较大的原子。
例:KI3,KI5,KI7,KI9,RbBrCl2。
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。