卤化氢即卤素原子(F、Cl、Br、I、At、Ts)与氢原子(H)结合形成的共价化合物[1]。它们之间的共价键极性较强,在水中易电离。除氟化氢外,卤化氢都是强电解质。卤化氢包括氟化氢、氯化氢、溴化氢、碘化氢、砹化氢。
分子性質
卤化物 |
化學式 |
化學結構 |
模型 |
d(H−X) / pm (气态) |
μ / D |
水溶液 |
pKa[2]
|
氟化氢 |
HF |
|
|
91.7 |
1.86 |
氢氟酸 |
3.1
|
氯化氢 |
HCl |
|
|
127.4 |
1.11 |
氢氯酸 (盐酸) |
-3.9
|
溴化氢 |
HBr |
|
|
141.4 |
0.788 |
氢溴酸 |
-5.8
|
碘化氢 |
HI |
|
|
160.9 |
0.382 |
氢碘酸 |
-10.4
|
砹化氢 |
HAt |
|
|
172 |
−0.06 |
氢砹酸 |
?
|
鿬化氢[3] |
TsH[3] |
|
|
197(预测) |
-0.24? |
氢鿬酸 |
?[4]
|
化学性质
相似性/共性
还原性:例如2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2
氧化性:例如Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
酸性:例如Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O[5]這是酸鹼中和反應,放熱。
递变性/差异
还原性: HF < HCl < HBr < HI[6]
酸性:HF(中强酸)<HCl(强酸)<HBr(强酸)<HI(无氧酸最强酸)[7]
热稳定性:HF > HCl > HBr > HI[6]
反应
当卤化氢接触到水时,会强烈放热并形成对应的氢卤酸。除了氢氟酸,它们都是强酸,在水溶液会直接电离出水合氢离子 (H3O+),从卤素族越往下酸性越高。氢氟酸由于自偶电离的作用,其强度取决于浓度,因此计算很复杂。 在非水溶液中,像是乙腈,卤化氢只是中强酸。
卤化氢会和氨(以及其它碱)反应,形成卤化铵:
- HX + NH3 → NH4X
中有机化学中,氢卤化反应可以用来合成卤代烃。举个例子,氯乙烷可以由乙烯的氢氯化反应而成:[8]
- C2H4 + HCl → CH3CH2Cl
用途
- 氢氟酸(HF水溶液):用于在玻璃上绘画、刻字。
- 氢氯酸(HCl水溶液,俗稱鹽酸):重要化工产品。用于金属表面除锈、制造药物(如盐酸麻黄素、氯化锌)等;人体胃液中含有氢氯酸。
参见
參考文獻
- ^ Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 (英语).
- ^ Schmid, Roland; Miah, Arzu M. The Strength of the Hydrohalic Acids. Journal of Chemical Education (American Chemical Society (ACS)). 2001, 78 (1): 116. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed078p116.
- ^ 3.0 3.1 de Farias, Robson Fernandes. Estimation of some physical properties for tennessine and tennessine hydride (TsH). Chemical Physics Letters. 2017-01-01, 667: 1–3. ISSN 0009-2614. doi:10.1016/j.cplett.2016.11.023 (英语).
- ^ de Farias, Robson Fernandes. Estimation of some physical properties for tennessine and tennessine hydride (TsH). Chemical Physics Letters. January 2017, 667: 1–3. Bibcode:2017CPL...667....1D. doi:10.1016/j.cplett.2016.11.023.
- ^ Fe(OH)2 + HCl = FeCl2 + H2O | Chemical reaction and equation. chemiday.com. [2021-01-08]. (原始内容存档于2021-02-06).
- ^ 6.0 6.1 怎样讲清卤化氢的稳定性_化学自习室. www.hxzxs.cn. [2021-01-08]. (原始内容存档于2021-02-06).
- ^ Which is the strongest halogen acid? - Quora. www.quora.com. [2021-01-08].
- ^ M. Rossberg et al. "Chlorinated Hydrocarbons" in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a06_233.pub2