【溴】元素符号Br,原子序数35,原子量79.909,外围电子排布4s24p5,位于第四周期第ⅦA族。原子半径114皮米,Br-半径196皮米,第一电离能1141千焦/摩尔,电负性2.8。主要氧化数-1、 1、 3、 5、 7。溴单质由双原子分子Br2组成。棕红色易挥发有强烈刺激性臭味的液体。密度3.119克/厘米3,熔点-7.2℃,沸点58.76℃。有毒,有腐蚀性。蒸气呈棕红色,固态呈黄绿色有金属光泽。20℃时在水中的溶解度为3.38克/100克水,易溶于四氯化碳,二硫化碳、乙醇等有机溶剂中。化学性质和氯相似,能与氢、金属和多数非金属反应,只是活泼性比氯差。用于制溴化物、药物、染料、熏蒸剂、灭火剂;还用于漂白、消毒。1826年,法国人巴拉尔得把氯气通入盐湖的提盐后的废母液中制得溴,并确定它是一种元素。自然界中主要以氢溴酸盐的形式存在。在地壳中的丰度为2.5×10-4%。工业上从海水制溴,即将氯气通入盐卤中把溴置换出来。
【溴化氢】化学式HBr,式量80.92。无色有刺激性气味的气体,密度3.5克/升,在空气中形成白色酸雾。易溶于水,水溶液叫氢溴酸。熔点—88.5℃,沸点-67.0℃。用于药物合成,并用作烷化催化剂。由氢与溴直接化合,或由溴化钠与磷酸或70%硫酸反应制得。
【氢溴酸】化学式HBr,式量80.92。氢溴酸是溴化氢的水溶液。无色,有刺激性的酸味,酸性强。有强腐蚀性。有还原性。用于医药、化学分析和有机合成。将溴化氢通入冷水中制得。
【溴酸】化学式HBrO3,式量128.92。仅存于溶液中。在100℃分解。是氧化性强的强酸。用作氧化剂,制染料、制医药。由溴酸钡与硫酸反应,再经蒸馏溶于水制得。
【碘】元素符号I,原子序数53,原子量126.9,外围电子排布5s2p5,位于第五周期ⅦA族,原子半径133皮米,I-半径220皮米,第一电离能1008千焦/摩尔,电负性2.5,主要氧化数-1、 1、 3、 5、 7。单质由双原子分子组成。紫黑色晶体,密度4.93克/厘米3,熔点113.5℃,沸点为184.35℃。有金属光泽,易升华,性脆。有毒性和腐蚀性。微溶于水,溶液呈褐色,由于歧化反应,显酸性。易溶于乙醇、二硫化碳、四氯化碳等有机溶剂。也易溶于碘化钾溶液,形成KI3,溶液呈深褐色。遇淀粉变蓝色。能与氟、氯、溴、磷、氢、多数金属直接化合,但不如其它卤素化学性质活泼。用于制感光材料、医药、染料、碘化合物等。1817年法国人库尔特瓦斯用硫酸处理海藻灰时发现了碘,希腊文原意是紫。碘在地壳中的丰度为3.0×10-5%,自然界海藻,石油矿井水及智利硝石中含有较多的碘。自然界中的碘主要以NaIO3形式存在,可用亚硫酸氢钠还原制取:
2IO-3 5HSO-3=5SO24- H2O 3H I2
实验室中用碘化物与二氧化锰和浓硫酸混合制取:
2NaI 3H2SO4 MnO2=2NaHSO4 MnSO4 2H2O I2
【碘化氢】化学式HI,式量127.91。无色有刺激性气体。密度5.66克/升,熔点-50.8℃,沸点-35.38℃。易液化,液体呈苍黄色。在空气中与水蒸气形成白色酸雾,极易溶于水并放出大量热,其水溶液称氢碘酸,是强酸。碘化氢很不稳定,300℃时,即分解为碘和氢。有强还原性,可被Cl2、Br2、浓硫酸氧化游离出碘。用作还原剂、消毒剂、分析试剂、制备碘盐、合成药物。由碘蒸气跟氢气在铂催化条件下合成或由三碘化磷水解制得。
【氢碘酸】化学式HI,式量127.91。氢碘酸是碘化氢的水溶液。无色液体。饱和溶液在0℃时含90%的碘化氢。是一种强酸。有强腐蚀性和强还原性。常温下能被空气中氧氧化而析出碘,使溶液变淡黄色或棕色,在光的照射下反应更快。可用于制碘化物,药物、染料、香料、消毒剂,有机碘化合物。
【碘酸】化学式HIO3,式量175.91。无色正交晶体,密度4.629克/厘米3,熔点110℃,加热到110℃时,开始转变为HI3O8。195℃时完全脱水而成五氧化二碘I2O5。加热到300℃以上才分解为碘和氧气。是强酸,浓溶液有强氧化性。用作化学试剂、强氧化剂、制药物。用强氧化剂如Cl2、O3、HNO3、H2O2等氧化碘可制得纯碘酸,如:
I2 10HNO3(浓)=2HIO3 10NO2↑ 4H2O
【砹】元素符号At,原子序数85,原子量210(最稳定的同位素的质量数),外围电子排布6s26p5,位于第六周期第ⅦA族。是极不稳定的元素,约有25种同位素,都有放射性,其中最稳定的210At半衰期最长,只有8.3小时。金属性较其它卤族元素强。熔点302℃(估计),沸点337℃(估计)。易挥发,易溶于苯,四氯化碳等有机溶剂。化学性质与碘相似,比碘易氧化、难还原。1940年美国人考尔森、麦肯齐和西格雷用α粒子(氦离子)轰击铋,第一次制得210At。半衰期为7.5小时。砹的原文是“不稳定”的意思。在地壳中砹的总量少于28.35克,它多是天然放射性元素如镭、锕、钍等的蜕变产物。供研究用的砹都是人工合成的,由高能α粒子轰击铋原子核而得。
九、零族
【氦】元素符号He,原子序数2,原子量4.0026,外围电子排布1s2,位于第一周期0族。单质由单原子分子组成,是一种稀有气体,无色、无臭、无味。密度0.17847克/升,是氢以外密度最小的气体。熔点-272.2℃,沸点-268.9℃。临界温度-267.9℃,临界压力227.98帕(2.25大气压)。是最难液化的气体。20℃时每升水中仅能溶13.8毫升气体,是最难溶于水的气体。原子范氏半径122皮米。第一电离能2372千焦/摩尔,是化学性质最不活泼的元素。不燃烧,不支持燃烧,基本上不与任何物质发生化学反应。用于充填探空气球、气艇、电子管;在焊接或冶炼金属时用做保护气。用液氦取得低温,广泛应用于超导设备、粒子加速器等尖端技术中。用氦、氧混和气(人造空气)供深水潜水员呼吸可防潜水病。液氦可制低温温度计。还用于制激光器及霓虹灯。1868年德国天文学家简孙用分光镜发现太阳光谱中有一条新的谱线,后经英天文学家洛克耶尔据此断定太阳上有一种当时地球上尚未发现的元素,命名为氦,拉丁文原意是“太阳”。地球上的氦是放射性元素的衰变产物,放射出来的α粒子(即氦原子核或氦离子)在空气中获得两个电子成为氦原子。在空气中氦约占体积的5×10-4%,天燃气中含有较多的氦。可由液体空气中分馏氦氖混和气中提取,也可以分馏含氦天然气(液态)获得。
【氖】元素符号Ne,原子序数10、原子量20.183,外围电子排布2s22p6,位于第二周期第0族。原子范氏半径160皮米,第一电离能2038千焦/摩尔。单质由单原子分子组成,是一种稀有气体。无色、无嗅、无味,气体密度0.9002克/升,液体密度为1.204克/厘米3,熔点-248.67℃,沸点-245.9℃。化学性质极不活泼,不能燃烧,也不支持燃烧,一般情况下不能生成化合物。0℃时在每升水中溶解14.7毫升。在低压放电时被激发出亮桔红色光。用于制霓虹灯、激光器、指示灯,还用于高能物理研究。液态氖可用作冷冻剂。在1898年英国人拉姆塞,特拉威斯从分析气体的光谱中发现了氖,拉丁文是“新”的意思。在大气中含量为18.18ppm(体积)。分离液体空气得到氦氖混和气,再用活性炭选择吸附法或经液氢冷却法分离出氖。
【氩】元素符号Ar,原子序数18,原子量39.948,外围电子排布3s23p6,位于第三周期0族。原子范氏半径191皮米,第一电离能1523千焦/摩尔。单质由单原子分子组成,是一种稀有气体。无色、无嗅、无味气体,密度117837克/升,熔点-189.2℃,沸点-185.7℃,20℃时每升水中可溶解37.9毫升。化学性质极不活泼,不燃烧,不支持燃烧,不能生成化合物。可跟水、苯酚、氢醌等形成一些包合物。用于充填电灯泡和日光灯管,切割或焊接金属时用作保护气体。用少量氖与其混合可制成蓝色或绿色放电管。在稀有气体中是含量最多的一种,在大气中约占体积的0.94%。1894年英国人瑞利从空气中除去氧、氮后的剩余的气体进行光谱分析,发现了氩。工业上用分馏液体空气得到氩。