鹵化氫
鹵素氫化物的通稱,化學式可表示為HX,因此俗稱HX品,有HF、HCl、HBr、HI、HAt五種,除HF外在水溶液中都是強酸,可使用鹵素與氫氣反應製得,或者鹵化物與不揮發性酸反應製得。
中文名:鹵化氫
化學式:HX
類 型:HF、HCl、HBr、HI、HAt
五種穩定性:HF>HCl>HBr>HI
製備方法:使用鹵素與氫氣反應製得
目錄
性質
常溫常壓下,鹵化氫均為無色且具有強烈刺激性的氣體,易與空氣中水蒸氣結合而形成白色酸霧。
鹵化氫是極性較強的分子,因此在水中有很大的溶解度。鹵化氫的水溶液稱為氫鹵酸,所以把HF、HCl、HBr和 HI分別稱為氫氟酸、氫氯酸、氫溴酸和氫碘酸。液態鹵化氫不導電,這表明它們是共價型化合物而非離子型化合物。
鹵化氫的極性按氟化氫,氯化氫,溴化氫,碘化氫的順序依次減弱,分子間作用力依HCl、HBr、HI順序依次增強,因此,它們的熔、沸點依次升高。
唯 HF在許多性質上表現出例外,是由於HF分子間存在較強的氫鍵,所以在鹵化氫中,它具有最大的熔熱、 汽化熱和最高的沸點,熔點也大於HCl和HBr。從化學性質來看,鹵化氫和氫鹵酸也表現出規律性的變化,同樣HF也表現出一些特殊性。 [1]
穩定性
HF>HCl>HBr>HI。
HF:2000℃以上還不見分解跡象(一般認為氟化氫不會熱分解)。
HCl:1000℃以上開始緩慢分解。
HBr:500℃開始分解。
HI:300℃開始分解。
氫鹵酸的酸性
在氫鹵酸中氫氯酸(鹽酸)、氫溴酸和氫碘酸都是強酸,且酸性依次增強。氫氟酸是一種弱酸,但當其濃度大於 5 mol /L時則變成強酸。這一反常現象的原因是當HF濃度增大時,生成了締合離子促使 HF進一步解離。
鹵化氫和氫鹵酸的還原性
鹵化氫還原能力按 HF、HCl、HBr、HI順序依次增強 ,HF不能被一般氧化劑所氧化;HCl需用強氧化劑才能氧化;HBr和HI還原性較強,空氣中的氧就可以把HBr和HI氧化為單質。HBr溶液在日光、 空氣中的氧作用下即可變為棕色;而HI溶液即使在暗處,也會逐漸變為棕色。
HF的特殊性
無論HF氣體還是氫氟酸溶液都對玻璃有強的腐蝕作用。在分析化學中,氫氟酸被廣泛用於測定礦物或鋼樣中二氧化硅的含量。用HF氣體可在玻璃器皿上刻蝕標記和花紋。氫氟酸溶液刻蝕玻璃可得到平滑的刻痕,毛玻璃和燈泡的「磨砂」是用氫氟酸腐蝕的。無論是HF氣體還是氫氟酸溶液均必須用塑料容器或內塗石蠟的容器保存。氟化氫有氟源之稱,可利用它製取單質氟和許多氟化物。氟化氫對皮膚會造成難以治療的灼傷,使用時要注意安全。
應用
製備
金屬鹵化物與濃硫酸的置換反應
氟化氫的工業和實驗室製備基於氟化鈣(螢石)與濃硫酸反應。實驗室製備少量氯化氫時可用NaCl與濃硫酸反應。製備溴化氫和HI則要用非氧化性的酸(如磷酸)代替濃硫酸。這是因為使用濃硫酸時得到的產物不是溴化氫和HI,而是溴和碘。
鹵素與氫直接化合
由於氟和氫直接化合反應激烈而無法控制,故不能用於HF 的製備。溴與氫氣化合反應緩慢,反應需在高溫下進行,但HX在高溫下分解, 影響其產率。工業上只有氯氣和氫氣直接化合製備HCl。氫氣和氯氣在合成爐中燃燒生成的氯化氫氣體自爐內導出後,經冷卻,用水或稀鹽酸吸收,可以得到質量分數29% 〜 31%的濃鹽酸。
鹵化物水解法
實驗室中製備溴化氫和碘化氫,常用非金屬鹵化物水解的方法。 如用水滴加到三溴化磷和三碘化磷表面便可產生溴化氫和碘化氫。實際使用時,並不需要先製成非金屬鹵化物,而是把水逐滴加在磷和少許水的混合物上,即可不斷產生溴化氫或碘化氫。