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在含有鹵素的二元化合物中,鹵素呈負氧化數的化合物稱為鹵化物。包括氟化物、氯化物、溴化物、碘化物以及某些鹵素互化物。 按組成鹵化物元素的屬性分為金屬鹵化物和非金屬鹵化物。

1簡述

鹵化物(halide)
含有氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)鹵族元素(簡稱鹵素)呈負氧化數的化合物。按組成鹵化物的鍵型可分為離子型鹵化物和共價型鹵化物。硼、碳、硅、氮、氫、硫、磷等非金屬鹵化物均為共價型,共價型者大多數易揮發,熔點和沸點低,與水的作用存在以下三種情況。
(1)一些易溶於水,如鹵化氫、氯化銨等。
(2)一些與水作用發生水解,如四氯化硅、三氯化磷、五氯化磷等。
(3)少數不溶於水,如四氯化碳、六氟化硫等。金屬鹵化物中鹼金屬、鹼土金屬鹵化物多數為離子型。特點是熔點和沸點高,易溶於水。其他金屬鹵化物中一些屬離子型、一些屬共價鍵,沒有明顯的規律性,例如二氯化鐵為離子型,三氯化鐵為共價型,二者沒有絕對界限。鹵素互化物(如三氟化氯ClF3)和複合鹵化物(如光鹵石KCl·MgCl2·6H2O),從廣義上講也屬鹵化物的範疇。

2形成原因

鹵化物常形成於多種地質環境,有些鹵化物,如石鹽,常見於蒸發岩地層,這是一種交替沉積岩層,其中所含的蒸發岩礦物,如石膏、石鹽和鉀石鹽按照嚴格的順序沉積,並與泥灰岩、石灰岩構成互層。其他鹵化物,如螢石,產於熱液礦脈。鹵化物礦物通常質軟,多呈立方對稱晶體,比重偏小。

3鹵化物的檢驗

用品:試管、試管架、試管夾、量筒、酒精燈、滴管。
氯化鉀、溴化鉀、碘化鉀、氯水、溴水、碘化鉀澱粉溶液、硝酸銀、氨水。
原理:金屬鹵化物的特點是大多能溶於極性溶劑內,電離成鹵離子,因此,可利用鹵素的置換反應和生成不同顏色的銀鹽來檢驗。還可以根據它們生成氫化物的穩定性不同來檢驗。
準備和操作:
1.氟化物的檢驗用氟化物與濃硫酸反應生成氟化氫腐蝕玻璃來檢驗,方法見上一實驗。氟化銀能溶於水。
2.氯、溴、碘化合物的檢驗.
(1)氯、溴、碘之間的置換反應:在三支試管里分別盛氯化鉀、溴化鉀、碘化鉀溶液各3毫升和汽油1毫升。往三支試管里各加新製備的氯水2毫升,振蕩。在兩層液體分層后,看到氯化鉀管內的汽油層無色,溴化鉀管內的呈橙色,碘化鉀管內的呈紫紅色。這表明用氯水置換法可鑒別溴化物和碘化物。
另取兩支試管各盛碘化鉀澱粉溶液各3毫升,一加氯水,一加溴水,發現兩管都顯現藍色。表明用此法可以檢驗碘化物中的碘。
(2)鹵化物對濃硫酸的反應:在三支試管里分別盛氯化鉀、溴化鉀、碘化鉀各少許,各加入濃硫酸1毫升。微微加熱,即見盛氯化鉀的試管里有白霧產生;在盛溴化鉀的試管里有棕紅色的氣體產生,這是溴的蒸氣;在盛碘化鉀的試管里有紫紅色的蒸氣出現,這是碘蒸氣。
(3)鹵化物對硝酸銀的反應:在三支試管里分別盛氯化鉀、溴化鉀、碘化鉀各3毫升,各用滴管滴入硝酸銀溶液,邊滴邊振蕩。三支試管里分別出現白色、淡黃色和黃色沉澱,它們分別是氯化銀、溴化銀和碘化銀。

4金屬鹵化物

所有金屬都能形成鹵化物。鹼金屬、鹼土金屬以及鑭系、錒系元素的鹵化物大多數屬於離子型或接近離子型,例如:NaX,BaCl2,LaCl3等。當陰陽離子極化作用比較明顯時,表現出一定的共價性,如:AgCl等。有些高氧化值的金屬鹵化物則為共價型鹵化物,如,AlCl3,SnCl4,FeCl3,TiCl4等。
不同類型鹵化物,性質上存在差異,見下表:
鹵化物類型 離子型 共價型
熔點 高 低
溶解性 大多易溶於水 易溶於有機溶劑
導電性 水溶液、熔融導電 無導電性
在金屬鹵化物中,對應氫氧化物不是強鹼的都易水解,產物為氫氧化物或鹼式鹽。需特殊記憶的有:
SnCl2 + H2O → Sn(OH)Cl + HCl
SnCl3 + H2O → SnOCl + 2HCl
BiCl3 + H2O → BiOCl + 2HCl

5非金屬鹵化物

非金屬硼、碳、硅、氮、磷等都能與鹵素形成各種相應的鹵化物。這些鹵化物都是共價型的非金屬鹵化物水解產物一般為兩種酸,例如:BX3,SiX4,PCl3等。

6多鹵化物

有些金屬鹵化物能與鹵素單質或鹵素互化物發生加合作用,生成的化合物稱為多鹵化物。例如:KI3,KICl2,KI2Cl,KIBrCl等。
含有3個鹵原子的多鹵化物陰離子的空間構型幾乎都是直線型的。如鹵原子不同時,則半徑較大的 鹵原子位於中間,而半徑較小的鹵原子位於兩側。
I2在含有I-的溶液中溶解度比在純水中溶解度大得多,與生成多鹵化物有關,即發生如下加合反應:
KI + I2 → KI3
多鹵化物陰離子構型
以為例,根據價層電子對互斥理論,VP=(7+1+1+1)/2=5,價層電子對空間構型為三角對錐。每對陰離子團中存在5-2=3對孤對電子,所以分子的空間構型為直線型。

7鹵化物礦物

鹵素化合物為金屬元素陽離子與鹵素元素(氟、氯、溴、碘、砹)陰離子相互化合的化合物。鹵素化合物礦物種數約在120種左右,其中主要是氟化物和氯化物,而溴化物和碘化物則極為少見。
由於組成鹵素化合物離子的性質和礦物結構中所存在的鍵型不同,所以各鹵素化合物的物理性質也不盡相同(見下表)。另外,由於組成鹵素化合物的陰離子半徑(I->Br->Cl->F-)不相同,顯著影響著化合物形成時對陽離子的選擇。其中氟離子半徑最小,它主要與半徑較小的陽離子Ca2+、Mg2+等組成穩定的化合物,並且大都不溶於水;而氯、溴、碘的離子半徑較大,它們總是與半徑較大的陽離子K+、Na+等形成易溶於水的化合物。在硬度上,氟化物的硬度一般比氯化物、溴化物、碘化物為高。其中氟鎂石的硬度為5,是本大類礦物中最大的硬度。

8金屬鹵化物燈

一種高亮度放電燈,顯色指數大於75,每瓦流明額定值大於90,相關色溫在3500~4040K並且輻射照度大於17W/m2該燈包括:一個玻璃外殼和其內部一對電導體;一個石英放電管,設置於外殼內。該放電管具有一個電弧腔,它具有一個主直徑的長圓形結構,並且具有給定電弧距離,主直徑與電弧距離之比為小於1且大於0.9;以及一種電弧產生和維持介質置於電弧腔中,它包括鈉、鈧、鋰、銩和鉈的鹵化物,填充氣體從氬和氙中選出,以及給定量的汞。

9防爆鹵化物燈

防爆鹵化物燈,是一種一體化高光效防爆投光燈,適用於防爆區域的施工照明。光源為金屬鹵化物、高壓鈉雙端固定燈管,兩端燈頭插座均採用彈簧結構等工藝,透光採用8毫米鋼化玻璃,嚴格按照國家標準製作而成。工藝先進、技術領先。並具備可靠的安全性能,具有安裝移動方便的特點,是油田、礦山、油庫、加油站等危險場所的最佳的照明燈具。
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