卤素的化学性质：反应与特征

医学上用作防腐剂的含卤素药物基于碘和氯。 - 碘制剂——5% 碘酒、卢戈氏液、碘仿、碘伏和碘吡林。它们含有游离的活性元素碘，能引起蛋白质变性并具有氧化性能。 - 氯制剂——氯胺，例如氯胺-B（Chloraminum），以及亚氯酸盐。

与单质的相互作用

氯通常作为典型的卤素代表。在紫外线的作用下，其双原子分子裂解为游离的原子自由基。这一转化是链式化学过程的起点，例如在与氢气或有机化合物（乙烷、甲烷）反应时。

在微热条件下，氯气与其他非金属剧烈反应。该过程可以分步进行：

至于氧气，卤素无法与其实施直接反应。含氧化合物只能通过间接途径获得。不过，卤素与大多数金属可直接反应生成盐类。唯有耐受性极强的金属——铱和铑除外。

卤素在水中的行为非常特殊。水环境中会发生可逆的歧化过程。在饱和溶液中，约有 30% 的氯分子转化为两种酸的混合物：盐酸（氢氯酸）和次氯酸。

氯无法将氧气从氧化物中置换出来。与含氧化合物的相互作用仅在一个条件下可行：即与氧相连的元素能够提高其化合价和氧化态。一氧化碳的反应便是一个鲜明的例子，其中碳的状态升高至 +4。

氯与酸反应的前提是酸根阴离子能够被氧化。例如，在有水存在的情况下，氯能够将亚硝酸氧化为硝酸，或者从氢溴酸中置换出活性较低的卤素——溴。

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在碱性溶液中会观察到卤素的完全歧化——它同时充当氧化剂和还原剂。最终产物取决于温度条件：

氯与氢氧化钙的反应生成所谓的漂白粉——钙盐的微白混合物。该物质即使在弱酸（包括潮湿空气中的二氧化碳）作用下也很容易分解，释放出气态氯，这也是其产生特异性气味的原因。

如果能够提高阳离子或阴离子的氧化态，卤素便会与盐发生反应。因此，氯能将二价铁盐转化为三价铁盐，并将亚硫酸盐氧化为硫酸盐。

卤素的氧化能力随着在元素周期表中向下移动而减弱。

氟具有极强的氧化特性。它几乎能将任何物质分解为元素。氟与水相互作用时，会生成氟化氢和原子氧。在与碱的反应中，则会生成氟化钠、氟化氢和氟氧化物。
溴比氯弱，但仍能将铁离子的化合价从 +2 氧化到 +3（同时溴本身的颜色消失）。
碘是该组中活性最弱的氧化剂。与溴不同，它无法氧化二价铁离子，因此添加碘只会使溶液着色。鉴别碘的特征反应是与淀粉的相互作用：生成深蓝色产物，该产物在加热时易分解。

氯和溴能够将二价铁盐氧化成三价铁盐。氯与二价铁盐反应，氧化阳离子并生成三价氯化铁。溴作为比三价铁离子更强的氧化剂，也能顺利进行该反应。与氯和溴相比，碘的氧化能力较弱，因此无法氧化二价铁盐。

氯与一氧化碳反应生成的化合物化学式为 $C^{+4}OCl_2$。在此相互作用过程中，碳的氧化态从 +2 升高到 +4。氯不会直接从化合物中置换出氧，因此该反应能够进行的必要条件是与氧相连的元素的化合价能够升高。

碘是甲状腺激素的组成成分。该卤素通过芳香环中氢的亲电取代参与碘化酪氨酸的形成。碘化酪氨酸是甲状腺素和三碘甲状腺原氨酸等甲状腺激素的前体和组成部分。食物中碘缺乏会导致这些激素合成减少并引发地方性甲状腺肿。

医学上用作防腐剂的含卤素药物基于碘和氯。

如何记忆

为了轻松记住氯在碱中的歧化产物，请根据温度判断：“冷时氧少（生成次氯酸盐），热时氧多（生成氯酸盐）”。

为什么漂白粉总是具有刺鼻的气味？

漂白粉的成分包含甚至能与弱酸反应的盐。存在于潮湿大气中的二氧化碳与漂白粉相互作用，导致游离氯不断释放。

氯能从氧化物中置换出氧吗？

不，氯不具备置换氧的能力。只有当氧化物中的元素能够进一步提高其化合价时，与氧化物的反应才会发生。

如何用试剂区分溴盐和碘盐？

可用淀粉鉴别碘——会产生特征性的蓝色。溴不会与淀粉发生这种反应。

为什么碘不与二价铁盐反应？

碘的氧化还原电位低于铁从 +2 价跃迁到 +3 价的电位。与较强的溴不同，碘作为该反应的氧化剂过于微弱。

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本资料由 WhiteCoat Pro 讲师根据医学院校教学大纲编写。仅供教育参考。