卤化物

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卤化物(halide)

在含有卤素的二元化合物中,卤素呈负氧化数的化合物称为卤化物。包括氟化物、氯化物、溴化物、碘化物以及某些卤素互化物。

按组成卤化物元素的属性分为金属卤化物和非金属卤化物。

按组成卤化物的键型可分为离子型卤化物和共价型卤化物。硼、碳、硅、氮、氢、硫、磷等非金属卤化物均为共价型,共价型者大多数易挥发,熔点和沸点低,与水的作用存在以下三种情况。

(1)一些易溶于水,如卤化氢、氯化铵等。

(2)一些与水作用发生水解,如四氯化硅、三氯化磷、五氯化磷等。

(3)少数不溶于水,如四氯化碳六氟化硫等。金属卤化物中碱金属、碱土金属卤化物多数为离子型。特点是熔点和沸点高,易溶于水。其他金属卤化物中一些属离子型、一些属共价键,没有明显的规律性,例如二氯化铁为离子型,三氯化铁为共价型,二者没有绝对界限。卤素互化物(如三氟化氯ClF3)和复合卤化物(如光卤石KCl.MgCl2.6H2O),从广义上讲也属卤化物的范畴。  

目录

形成原因

卤化物常形成于多种地质环境,有些卤化物,如石盐,常见于蒸发地层,这是一种交替沉积岩层,其中所含的蒸发岩矿物,如石膏、石盐和钾石盐按照严格的顺序沉积,并与泥灰岩、石灰岩构成互层。其他卤化物,如萤石,产于热液矿脉。卤化物矿物通常质软,多呈立方对称晶体比重偏小。  

卤化物的检验

用品:试管试管架试管夹、量筒、酒精灯滴管

氯化钾溴化钾碘化钾、氯水、溴水、碘化钾淀粉溶液、硝酸银、氨水。

原理:金属卤化物的特点是大多能溶于极性溶剂内,电离成卤离子,因此,可利用卤素的置换反应和生成不同颜色的银盐来检验。还可以根据它们生成氢化物的稳定性不同来检验。

准备和操作:

1.氟化物的检验用氟化物与浓硫酸反应生成氟化氢腐蚀玻璃来检验,方法见上一实验。氟化银能溶于水。

2.氯、溴、碘化合物的检验

(1)氯、溴、碘之间的置换反应:在三支试管里分别盛氯化钾、溴化钾、碘化钾溶液各3毫升和汽油1毫升。往三支试管里各加新制备的氯水2毫升,振荡。在两层液体分层后,看到氯化钾管内的汽油层无色,溴化钾管内的呈橙色,碘化钾管内的呈紫红色。这表明用氯水置换法可鉴别溴化物和碘化物。

另取两支试管各盛碘化钾淀粉溶液各3毫升,一加氯水,一加溴水,发现两管都显现蓝色。表明用此法可以检验碘化物中的碘。

(2)卤化物对浓硫酸的反应:在三支试管里分别盛氯化钾、溴化钾、碘化钾各少许,各加入浓硫酸1毫升。微微加热,即见盛氯化钾的试管里有白雾产生;在盛溴化钾的试管里有棕红色的气体产生,这是溴的蒸气;在盛碘化钾的试管里有紫红色的蒸气出现,这是碘蒸气。

(3)卤化物对硝酸银的反应:在三支试管里分别盛氯化钾、溴化钾、碘化钾各3毫升,各用滴管滴入硝酸银溶液,边滴边振荡。三支试管里分别出现白色、淡黄色和黄色沉淀,它们分别是氯化银、溴化银和碘化银。  

金属卤化物

所有金属都能形成卤化物。碱金属、碱土金属以及镧系、锕系元素的卤化物大多数属于离子型或接近离子型,例如:NaX,BaCl2,LaCl3等。当阴阳离子极化作用比较明显时,表现出一定的共价性,如:AgCl等。有些高氧化值的金属卤化物则为共价型卤化物,如,AlCl3,SnCl4,FeCl3,TiCl4等。

不同类型卤化物,性质上存在差异,见下表:

卤化物类型 离子型 共价型

熔点 高 低

溶解性 大多易溶于水 易溶于有机溶剂

导电性 水溶液、熔融导电 无导电性

在金属卤化物中,对应氢氧化物不是强碱的都易水解,产物为氢氧化物或碱式盐。需特殊记忆的有:

SnCl2 + H2O → Sn(OH)Cl + HCl

SbCl3 + H2O → SnOCl + 2HCl

BiCl3 + H2O → BiOCl + 2HCl  

非金属卤化物

非金属硼、碳、硅、氮、磷等都能与卤素形成各种相应的卤化物。这些卤化物都是共价型的非金属卤化物水解产物一般为两种酸,例如:BX3,SiX4,PCl3等。  

多卤化物

有些金属卤化物能与卤素单质或卤素互化物发生加合作用,生成的化合物称为多卤化物。例如:KI3,KICl2,KI2Cl,KIBrCl等。

含有3个卤原子的多卤化物阴离子的空间构型几乎都是直线型的。如卤原子不同时,则半径较大的 卤原子位于中间,而半径较小的卤原子位于两侧。

I2在含有I-的溶液中溶解度比在纯水中溶解度大得多,与生成多卤化物有关,即发生如下加合反应:

KI + I2 → KI3

多卤化物阴离子构型

以为例,根据价层电子对互斥理论,VP=(7+1+1+1)/2=5,价层电子对空间构型为三角对锥。每对阴离子团中存在5-2=3对孤对电子,所以分子的空间构型为直线型。  

卤化物矿物

卤素化合物为金属元素阳离子与卤素元素(氟、氯、溴、碘、砹)阴离子相互化合的化合物。卤素化合物矿物种数约在120种左右,其中主要是氟化物和氯化物,而溴化物和碘化物则极为少见。

由于组成卤素化合物离子的性质和矿物结构中所存在的键型不同,所以各卤素化合物的物理性质也不尽相同(见下表)。另外,由于组成卤素化合物的阴离子半径(I->Br->Cl->F-)不相同,显著影响着化合物形成时对阳离子的选择。其中氟离子半径最小,它主要与半径较小的阳离子Ca2+、Mg2+等组成稳定的化合物,并且大都不溶于水;而氯、溴、碘的离子半径较大,它们总是与半径较大的阳离子K+、Na+等形成易溶于水的化合物。在硬度上,氟化物的硬度一般比氯化物、溴化物、碘化物为高。其中氟镁石的硬度为5,是本大类矿物中最大的硬度。  

金属卤化物灯

一种高亮度放电灯,彩色再现指数大于75,每瓦流明额定值大于90,相关色温在3500~4040°K并且墙壁载荷大于17W/cm↑[2]该灯包括:一个玻璃外壳和其内部一对电导体;一个石英放电管,设置于外壳内。该放电管具有一个电弧腔,它具有一个主直径的长圆形结构,并且具有给定电弧距离,主直径与电弧距离之比为小于1且大于0.9;以及一种电弧产生和维持介质置于电弧腔中,它包括钠、钪、锂、铥和铊的卤化物,填充气体从氩和中选出,以及给定量的汞。  

防爆卤化物灯

防爆卤化物灯,是一种一体化高光效防爆投光灯,适用于防爆区域的施工照明。光源为金属卤化物、高压钠双端固定灯管,两端灯头插座均采用弹簧结构等工艺,透光采用8毫米钢化玻璃,严格按照国家标准制作而成。工艺先进、技术领先。并具备可靠的安全性能,具有安装移动方便的特点,是油田、矿山、油库、加油站等危险场所的最佳的照明灯具。

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