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卤素键能与稳定性和活泼性

来源:未知作者:董啸 点击:所属专题: 稳定性 键能 卤族
化学上常涉及“活泼性”和“稳定性”这两个非常重要的概念,例如:“金属(或非金属)的活泼性”;“气态氢化物的稳定性”、“酸的稳定性”等等。在必修课的学习中我们没有进行仔细区分,但是选修3关于共价键参数中给了一系列键能数据,特别是卤素单质的键能数据,不追究还

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化学上常涉及“活泼性”和“稳定性”这两个非常重要的概念,例如:“金属(或非金属)的活泼性”;“气态氢化物的稳定性”、“酸的稳定性”等等。在必修课的学习中我们没有进行仔细区分,但是选修3关于共价键参数中给了一系列卤素键能与稳定性和活泼性键能数据,特别是卤素单质的键能数据,不追究还真就糊涂了。

通常而言,很活泼的物质稳定性就差,很稳定的物质活泼性就差。但是“活泼性”和“稳定性”两者所研究的对象往往是有所区别的。“活泼性”通常是指物质的得或失电子的过程,例如:“碱金属是活泼的金属”,“卤素是活泼的非金属”。而稳定性又分为两种情况:一是化学稳定性,;二是热稳定性。化学稳定性通常是指物质因水解、氧化(或还原)而是否变质的化学过程。热稳定性是指物质在常温下或受热时是否分解的化学过程。以下就是一些物质热稳定性的判断规律:

1.一般而言,单质的热稳定性与构成单质的化学键牢固程度正相关;而化学键牢固程度又与键能正相关。

具体来说:单质稳定是指分子内原子间的键能大,化学键不易断裂;活泼性是指分子发生化学反应的容易与否。不过单质的稳定性很少单独使用,而单质参与反应的过程实际分两个步骤,一是吸收键断裂所需的能量,将分子分解为原子(体现键能——稳定性),二是将不同原子重新结合形成新物质(体现非金属性)。由于一般反应中供应的能量都很大,很少存在能量不够一个分子反应的情况, 当所供应的能量都足够的时候, 毫无疑问由非金属性强弱决定反应的容易与否。例如:对于卤素来说,虽然其键能递减(除F2,因为F半径很小,斥力很大则使得键能反常减小),分子越来越不稳定,断裂成原子越来越容易。但是由于卤素原子吸引电子的能力减弱,反应就越难,最终表现为化学性质越不活泼,与非金属性减弱相一致,而与稳定性无关。因此,氟氯溴碘单质反应剧烈程度下降。相反,对于N2,由于三键的存在,键能很大,一般不能满足断键的条件,即使氮卤素键能与稳定性和活泼性电负性较大也不发生反应,所以N2的稳定性决定了不活泼性。    

2.气态氢化物的热稳定性:元素的非金属性越强,键能越大,形成的气态氢化物就越稳定(最有规律也最常用)。同主族的非金属元素,从上到下,随核电荷数的增加,非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱;同周期的非金属元素,从左到右,随核电荷数的增加,非金属性逐渐增强,气态氢化物的稳定性逐渐增强。

3.氢氧化物的热稳定性:金属性越强,碱的热稳定性越强(碱性越强,热稳定性越强)。

4.含氧酸的热稳定性:绝大多数含氧酸的热稳定性差,受热脱水生成对应的卤素键能与稳定性和活泼性酸酐。一般地:

①常温下酸酐是稳定的气态氧化物,则对应的含氧酸往往极不稳定,常温下可发生分解。

②常温下酸酐是稳定的固态氧化物,则对应的含氧酸较稳定,加热时才分解。

③某些含氧酸分解是发生氧化还原反应,得不到对应的酸酐。例如硝酸、次氯酸。

5.含氧酸盐的热稳定性:

①酸不稳定,对应的盐也不稳定;酸较稳定,对应的盐也较稳定。例如硫酸盐和磷酸盐比较稳定。

②同一种酸的盐,热稳定性顺序是正盐>酸式盐>酸。

③同一酸根的盐的热稳定性顺序是碱金属盐>过渡金属盐>铵盐。

④同一成酸元素,高价含氧酸比低价含氧酸稳定,相应含氧酸盐的稳定性顺序也是如此。

(责任编辑:化学自习室)
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