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鹵族元素 版權信息
- ISBN：9787030727855
- 條形碼：9787030727855 ; 978-7-03-072785-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
鹵族元素 內容簡介
本書為“無機化學探究式教學叢書”的第18分冊。全書共5章，主要包括鹵素的單質、鹵素簡單化合物及擬鹵素、鹵素的含氧酸及其鹽、鹵索的生理性質及應用、鹵索的分析測定。另外，書中編寫了3個“歷史事件回顧”和1個“研究無機化學的物理方法介紹”共4個專題，以增加本書的趣味性、啟發性和應用性。本書涵蓋了無機化學鹵族元素的基礎知識，并適當擴展了其生理性質、分析測定及近期新科研進展內容，是一本基礎知識與科技前沿并重的教材。 本書可供高等學校化學及相關專業師生、中學化學教師以及從事化學相關研究的科研人員和技術人員參考使用。
鹵族元素 目錄
目錄
序
叢書出版說明
前言
第1章 鹵素的單質 3
1.1 鹵素的通性 3
1.1.1 鹵素在自然界的存在 3
1.1.2 鹵素的成鍵特征 4
1.1.3 鹵素的元素電勢圖 5
1.2 鹵素單質的發現和元素命名 6
1.2.1 氟單質的發現和命名 6
1.2.2 氯單質的發現和命名 6
1.2.3 溴單質的發現和命名 7
1.2.4 碘單質的發現和命名 7
1.2.5 砹單質的發現和命名 8
1.2.6 單質的發現和命名 8
1.3 鹵素單質的結構、性質和制備 10
1.3.1 鹵素單質的結構 10
1.3.2 鹵素單質的性質 11
1.3.3 鹵素單質的制備 16
歷史事件回顧1 學點氟化學知識 24
參考文獻 36
第2章 鹵素簡單化合物及擬鹵素 40
2.1 鹵化氫和氫鹵酸 40
2.1.1 鹵化氫的結構 40
2.1.2 鹵化氫和氫鹵酸的性質 42
2.1.3 鹵化氫和氫鹵酸的制備 49
2.1.4 鹵化氫和氫鹵酸的應用 52
2.2 鹵素的氮化物和氧化物 54
2.2.1 鹵素的氮化物 54
2.2.2 鹵素的氧化物 62
歷史事件回顧2 二氧化氯——人類健康前行的守護者 75
2.3 鹵素與其他元素的化合物 80
2.3.1 非金屬鹵化物 81
2.3.2 金屬鹵化物 88
2.4 鹵素間化合物 92
2.4.1 鹵素陽離子 92
2.4.2 多聚鹵素陰離子 98
2.4.3 鹵素互化物 102
2.5 擬鹵素和擬鹵化物 112
2.5.1 氰和氰化物 113
2.5.2 硫氰和硫氰化合物 115
歷史事件回顧3 新型超級鹵化物的成功研發 117
參考文獻 121
第3章 鹵素的含氧酸及其鹽 128
3.1 鹵素的含氧酸 128
3.1.1 鹵素含氧酸的結構 128
3.1.2 鹵素含氧酸的制備 131
3.1.3 鹵素含氧酸的酸性 134
3.1.4 鹵素含氧酸的熱穩定性 135
3.1.5 鹵素含氧酸的氧化還原性 136
3.2 鹵素的含氧酸鹽 139
3.2.1 鹵素含氧酸鹽的結構 139
3.2.2 鹵素含氧酸鹽的制備 141
3.2.3 鹵素含氧酸鹽的熱穩定性 145
3.2.4 鹵素含氧酸鹽的氧化還原性 149
參考文獻 151
第4章 鹵素的生理性質及應用 153
4.1 鹵素的生理性質 153
4.1.1 氟的生理性質 153
4.1.2 氯的生理性質 157
4.1.3 溴的生理性質 158
4.1.4 碘的生理性質 160
4.2 鹵素的應用 162
4.2.1 氟的應用 162
4.2.2 氯的應用 166
4.2.3 溴的應用 168
4.2.4 碘的應用 170
參考文獻 173
第5章 鹵素的分析測定 179
5.1 鹵素單質的分析測定 179
5.1.1 氟的分析測定 179
5.1.2 氯的分析測定 180
5.1.3 溴的分析測定 180
5.1.4 碘的分析測定 181
5.2 鹵化氫和鹵離子的鑒別和測定 181
5.2.1 鹵化氫的鑒別和測定 181
5.2.2 鹵離子的鑒別、分離和測定 181
研究無機化學的物理方法介紹 電感耦合等離子光譜技術 190
參考文獻 195
練習題 197
**類：自測練習題 197
第二類：課后習題 200
第三類：英文選做題 201
參考答案 203
自測練習題答案 203
課后習題答案 206
英文選做題答案 209
序
叢書出版說明
前言
第1章 鹵素的單質 3
1.1 鹵素的通性 3
1.1.1 鹵素在自然界的存在 3
1.1.2 鹵素的成鍵特征 4
1.1.3 鹵素的元素電勢圖 5
1.2 鹵素單質的發現和元素命名 6
1.2.1 氟單質的發現和命名 6
1.2.2 氯單質的發現和命名 6
1.2.3 溴單質的發現和命名 7
1.2.4 碘單質的發現和命名 7
1.2.5 砹單質的發現和命名 8
1.2.6 單質的發現和命名 8
1.3 鹵素單質的結構、性質和制備 10
1.3.1 鹵素單質的結構 10
1.3.2 鹵素單質的性質 11
1.3.3 鹵素單質的制備 16
歷史事件回顧1 學點氟化學知識 24
參考文獻 36
第2章 鹵素簡單化合物及擬鹵素 40
2.1 鹵化氫和氫鹵酸 40
2.1.1 鹵化氫的結構 40
2.1.2 鹵化氫和氫鹵酸的性質 42
2.1.3 鹵化氫和氫鹵酸的制備 49
2.1.4 鹵化氫和氫鹵酸的應用 52
2.2 鹵素的氮化物和氧化物 54
2.2.1 鹵素的氮化物 54
2.2.2 鹵素的氧化物 62
歷史事件回顧2 二氧化氯——人類健康前行的守護者 75
2.3 鹵素與其他元素的化合物 80
2.3.1 非金屬鹵化物 81
2.3.2 金屬鹵化物 88
2.4 鹵素間化合物 92
2.4.1 鹵素陽離子 92
2.4.2 多聚鹵素陰離子 98
2.4.3 鹵素互化物 102
2.5 擬鹵素和擬鹵化物 112
2.5.1 氰和氰化物 113
2.5.2 硫氰和硫氰化合物 115
歷史事件回顧3 新型超級鹵化物的成功研發 117
參考文獻 121
第3章 鹵素的含氧酸及其鹽 128
3.1 鹵素的含氧酸 128
3.1.1 鹵素含氧酸的結構 128
3.1.2 鹵素含氧酸的制備 131
3.1.3 鹵素含氧酸的酸性 134
3.1.4 鹵素含氧酸的熱穩定性 135
3.1.5 鹵素含氧酸的氧化還原性 136
3.2 鹵素的含氧酸鹽 139
3.2.1 鹵素含氧酸鹽的結構 139
3.2.2 鹵素含氧酸鹽的制備 141
3.2.3 鹵素含氧酸鹽的熱穩定性 145
3.2.4 鹵素含氧酸鹽的氧化還原性 149
參考文獻 151
第4章 鹵素的生理性質及應用 153
4.1 鹵素的生理性質 153
4.1.1 氟的生理性質 153
4.1.2 氯的生理性質 157
4.1.3 溴的生理性質 158
4.1.4 碘的生理性質 160
4.2 鹵素的應用 162
4.2.1 氟的應用 162
4.2.2 氯的應用 166
4.2.3 溴的應用 168
4.2.4 碘的應用 170
參考文獻 173
第5章 鹵素的分析測定 179
5.1 鹵素單質的分析測定 179
5.1.1 氟的分析測定 179
5.1.2 氯的分析測定 180
5.1.3 溴的分析測定 180
5.1.4 碘的分析測定 181
5.2 鹵化氫和鹵離子的鑒別和測定 181
5.2.1 鹵化氫的鑒別和測定 181
5.2.2 鹵離子的鑒別、分離和測定 181
研究無機化學的物理方法介紹 電感耦合等離子光譜技術 190
參考文獻 195
練習題 197
**類：自測練習題 197
第二類：課后習題 200
第三類：英文選做題 201
參考答案 203
自測練習題答案 203
課后習題答案 206
英文選做題答案 209
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鹵族元素 節選
第1章 鹵素的單質 1.1 鹵素的通性 1.1.1 鹵素在自然界的存在 鹵素(halogen)是*活潑的非金屬元素，位于周期表第17列，包括氟(fluorine，元素符號F)、氯(chlorine，元素符號Cl)、溴(bromine，元素符號Br)、碘(iodine，元素符號I)、砹(astatine，元素符號At)和(tennessine，元素符號Ts)6種元素。起初鹵素來源于希臘語“鹽”和“形成”兩個詞。在中文里，“鹵”的原意是鹽堿地。 圖1-1 產生溴的死海鹽蒸發區 氟是自然界中廣泛分布的元素之一，氟在宇宙中的豐度排名為24，在地殼中的豐度排名為13。重要的礦物有螢石(CaF2)、冰晶石(Na3AlF6)和氟磷酸鈣[Ca5F(PO4)3]等，氟在地殼中的質量分數約為0.065%。氯是自然界中廣泛分布的一種元素，單質狀態的氯存在于大氣層中，是破壞臭氧層的單質之一。氯主要以NaCl的形式存在于海洋、鹽湖、鹽井中，以KCl和光鹵石(KCl MgCl2 6H2O)的形式存在于鹽床中。氯在地殼中的質量分數約為0.031%，海水中氯的濃度約為20 g L1。溴主要以溴鹽的形式散布在地殼中，溴在地殼中的質量分數約為0.00016%；海水中溴的濃度約為0.065 g L1[1]，約為氯濃度的1/300。溴可以在溴含量豐富的鹵井與死海(接近5×105%，圖1-1)中商業開采[2-3]。自然界中不僅海藻內含碘，智利硝石和石油產區的礦井水中碘含量也較高。地殼中碘的質量分數約為1.4×105%。砹是放射性元素，極不穩定，砹-210是其半衰期*長的同位素，其半衰期也只有8.3h。砹也是自然界中*稀有的非超鈾元素，任一時刻在地殼中的總量不超過1g[4]。地球形成時存在的砹元素早已衰變殆盡了，而今天自然界中的砹都是僅以微量而短暫的形式存在于鐳、錒和釷等重元素的衰變產物中。是一種人工合成的超重化學元素，具有極高的放射性。Ts的性質很可能與其他鹵素有顯著的差異(如1價離子很不穩定[5]，可以形成Ts—Ts鍵[6])，但預計其熔點、沸點和**電離能符合周期表的規律，故也進入鹵素家族。根據計算，Ts-295同位素的半衰期為(18 ± 7) ms。目前，在以極低的產量合成。 1.1.2 鹵素的成鍵特征 在鹵族元素中，氟的電負性*大、半徑*小，因此只有1價，而除氟外，在一定的條件下，氯、溴、碘的外層nsnp成對電子受激發可躍遷到nd軌道，nd軌道也參與成鍵，使其極易獲得一個電子達到穩定結構，即形成具有*低能量的八隅體構造[7]。因此，鹵素的化學性質很活潑，在自然狀態下通常不能以單質存在，一般化合價為1價，即以鹵離子(X)的形式存在。除氟外，其他鹵族元素可呈現+1、+3、+5、+7氧化態(表1-1)，這些氧化態通常存在于氯、溴、碘的含氧化合物和鹵素間化合物中，如HClO、BrF3、HIO3和Cl2O7等。由于鹵族元素形成八隅體的能力隨著原子序數的增加而降低，因此Ts將會是第17族中*難接受電子的元素。在Ts預測能夠形成的氧化態中，1是*不常見的[5]。 表1-1 鹵素的主要化合價 思考題 1-1 從鹵素的電子結構和電離能等數據說明氯和溴的氧化態出現奇數的原因。 1.1.3 鹵素的元素電勢圖 由鹵素的元素電勢圖(圖1-2)可以看出，鹵素各氧化態之間組成的電對都具有正的電極電勢，尤其是在酸性溶液中大多數電對的電極電勢具有較大的正值，因此它們都具有比較強的氧化能力。與其他鹵素不同的是，砹的單質不能自發歧化。的元素電勢圖尚未見報道。 圖1-2 鹵素的元素電勢圖 1.2 鹵素單質的發現和元素命名 1.2.1 氟單質的發現和命名 早在16世紀，螢石作為氟的主要礦物來源*先引起人們注意。1530年，阿格里科拉(G. Agricola，1494—1555)在研究中*早提到了螢石(CaF2)[9-10]。在冶煉的金屬礦石中加入螢石可以降低礦石的熔點，使其在較低溫度下呈流動的液態，因此螢石和氟的英文中有拉丁語中表示流動的詞根fluo。1810年，英國化學家戴維(H. Davy，1778—1829)認為存在氟這種元素，但由于氟從其化合物中分離出來非常難，并且分離過程非常危險，直到1886年，法國化學家莫瓦桑(H. Moissan，1852—1907)才采用低溫電解的方法分離出氟單質[11]。許多早期實驗者因為嘗試分離氟單質而受到傷害甚至失去生命(見“歷史事件回顧1”)。戴維當時提議將這一未知元素命名為“fluorine”，由氟化氫“fluorinc acid”和鹵素相同的后綴“ine”合并而來。這一名稱被用在大多數的歐洲語系中。希臘、俄羅斯及其他一些國家則使用ftor或其衍生詞[12-13]。較早期的文獻中還曾使用過Fl[14]。 1.2.2 氯單質的發現和命名[15] 人們很早就知道*常見的含氯化合物——氯化鈉，即食鹽，但氯單質在18世紀才被制備出來，并且在其“出生”三十多年后才被承認。1773年3月28日，瑞典化學家舍勒(C. W. Scheele，1742—1786)在寫給他朋友的信中描述了一種采用軟錳礦(MnO2)溶解在鹽酸中制得的黃綠色氣體。當時科學家認為鹽酸是鹽酸基元素(元素符號用Mu表示)與氧結合而成的，即MuO2，因此這種氣體被認為是鹽酸與氧結合的產物，稱為“氧化的鹽酸氣”，即MuO3。直到1810年，英國化學家戴維進行了三個實驗推翻了這一假設，實驗分別為：①將磷放置在“氧化的鹽酸氣”中燃燒，沒有得到氧化物；②將氫氣和“氧化的鹽酸氣”燃燒只得到氯化氫而沒有水；③將“氧化的鹽酸氣”與碳燃燒沒有得到二氧化碳。至此，他確定了這種“氧化的鹽酸氣”是一種新的元素，并依據它本身的顏色黃綠色將其命名為“chlorine”。
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