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由于鹵素可以和很多金屬形成鹽類，因此英文鹵素（halogen）來源于希臘語halos（鹽）和gennan（形成）兩個(gè)詞。在中文里，鹵的原意是鹽堿地的意思。

共價(jià)半徑/?：0.72

電子構(gòu)型: 1s² 2s²p⁵

單質(zhì)：氟氣，淡黃色

水溶液（溶解度為20℃的數(shù)據(jù)）：與水劇烈反應(yīng)（即氫氟酸2F₂+2H₂O=4HF+O₂）

銀鹽：AgF，白色，可溶于水

其他：K/Na + 單一鹵素的均為白色，液體透明無色

氟氣常溫下為淡黃色的氣體，。與水反應(yīng)立即生成氫氟酸和氧氣并發(fā)生燃燒，同時(shí)能使容器破裂，量多時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)。氟、氟化氫（氫氟酸）對玻璃都有較強(qiáng)的腐蝕性。氟是非金屬性的元素（而且不具有d軌道），只能呈-1價(jià)。單質(zhì)氟與鹽溶液的反應(yīng)，都是先與水反應(yīng)，生成的氫氟酸再與鹽的反應(yīng)；通入堿中可能導(dǎo)致爆炸。水溶液氫氟酸是一種中強(qiáng)酸。但卻是穩(wěn)定性的氫鹵酸，因?yàn)榉雍休^大的電子親和能。如果皮膚不慎粘到，將一直腐蝕到骨髓。化學(xué)性質(zhì)活潑，能與幾乎所有元素發(fā)生反應(yīng)（除氦、氖等惰性氣體）。

英文名稱：Chlorine

原子序數(shù)：17

相對原子質(zhì)量：35.4527

原子半徑/?：0.97

原子體積/cm³/mol： 22.7

共價(jià)半徑/?：0.99

電子構(gòu)型： 1s² 2s²p⁶ 3s²p⁵

離子半徑/?：1.81

氯氣常溫下為黃綠色氣體，可溶于水，1體積水能溶解2體積氯氣。有毒，與水部分發(fā)生反應(yīng)，生成鹽酸（HCl）與次氯酸（HClO），次氯酸（HClO）不穩(wěn)定，分解放出氧氣，并生成鹽酸，次氯酸氧化性很強(qiáng)，可用于漂白。氯的水溶液稱為氯水，不穩(wěn)定，受光照會(huì)分解成HCl與氧氣。液態(tài)氯氣稱為液氯。HCl溶液是一種強(qiáng)酸。氯有多種可變化合價(jià)。氯氣對肺部有強(qiáng)烈刺激。氯可與大多數(shù)元素反應(yīng)。氯氣具有強(qiáng)氧化性 氯氣與變價(jià)金屬反應(yīng)時(shí)，生成金屬氯化物 。

通常所說的元素隨其價(jià)態(tài)升高氧化性增強(qiáng)，但氯的含氧酸氧化性大小為HClO>HClO₂>HClO₃>HClO₄。

英文名稱：Bromine

原子序數(shù)：35

相對原子質(zhì)量：79.904

原子半徑/?：1.12

原子體積/cm³/mol： 23.5

共價(jià)半徑/?：1.14

電子構(gòu)型： 1s² 2s²p⁶ 3s²p⁶d¹⁰ 4s²p⁵

離子半徑/?：1.96

相關(guān)顏色：

液溴，在常溫下為深紅棕色液體，可溶于水，100克水能溶解約3克溴。揮發(fā)性，有毒，蒸氣強(qiáng)烈刺激眼睛、粘膜等。水溶液稱為溴水。溴單質(zhì)需要存儲(chǔ)容器的封口帶有水封，防止蒸氣逸出危害人體。有氧化性，有多種可變化合價(jià)，常溫下與水微弱反應(yīng)，生成氫溴酸和次溴酸。加熱可使反應(yīng)加快。氫溴酸是一種強(qiáng)酸，酸性強(qiáng)于氫氯酸。溴一般用于有機(jī)合成等方面。還可用于一些物質(zhì)的萃取（如碘）

英文名稱：Iodine

原子序數(shù)：53

相對原子質(zhì)量：126.90447

原子半徑/?：1.32

原子體積/cm³/mol：25.74

電子構(gòu)型：1s² 2s²p⁶ 3s²p⁶d¹⁰ 4s²p⁶d¹⁰ 5s²p⁵

離子半徑/?：2.2

共價(jià)半徑/?：1.33

相關(guān)顏色：

碘在常溫下為紫黑色固體，具有毒性，易溶于汽油、乙醇、苯等溶劑，微溶于水，加碘化物可增加碘的溶解度并加快溶解速度。100g水在常溫下可溶解約0.02g碘。低毒，氧化性弱，有多種可變化合價(jià)。有升華性，加熱即升華，蒸汽呈紫紅色，但無空氣時(shí)為深藍(lán)色。有時(shí)需要加水封存。為無放射性的氫鹵酸，也是無放射性的無氧酸。但腐蝕性是所有無放射氫鹵酸中最弱的，因?yàn)榈庠拥陌霃捷^大，電子親和能與電負(fù)性較小，易于損失氫離子。有還原性。 碘是所有鹵族元素中的，因?yàn)榉⒙取宓亩拘浴⒏g性均比碘強(qiáng)，而砹雖毒性比碘弱，但有放射性。但是，碘對人體并不安全，尤其是碘蒸氣，會(huì)刺激粘膜。即使要補(bǔ)碘，也要用無毒的碘酸鹽（如KIO?）。所以所有的鹵族元素對人體都不安全。

英文名稱：Astatine

原子序數(shù)：85

相對原子質(zhì)量：209.9871

原子半徑/?： 0.57

原子體積/cm³/mol：17.1

共價(jià)半徑/?：0.72

電子構(gòu)型： 1s² 2s²p⁶ 3s²p⁶d¹⁰ 4s²p⁶d¹⁰f¹⁴ 5s²p⁶d¹⁰ 6s²p⁵

離子半徑/?：1.33

砹（At）極不穩(wěn)定。砹210是半衰期最長的同位素，其半衰期也只有8.1小時(shí)。地殼中砹含量只有10億億億分之一，主要是鐳、錒、釷自動(dòng)分裂的產(chǎn)物。砹是放射性元素。其量少、不穩(wěn)定、難于聚集，其 “廬山真面目”誰都沒見過（金屬性應(yīng)該更強(qiáng)。顏色應(yīng)比碘還要深，可能呈黑色固體）。但科學(xué)家卻合成砹的同位素20種。砹的金屬性質(zhì)比碘還明顯一些，可以與銀化合形成極難還原的AgAt。砹與氫化合產(chǎn)生的氫砹酸（HAt）是的、最不穩(wěn)定的氫鹵酸，但腐蝕性是所有氫鹵酸中最弱的。

英文名：Tennessine

原子序數(shù)：117

原子質(zhì)量：294

原子半徑：未知

原子體積：未知

共價(jià)半徑：156-157pm（推算）

電子構(gòu)型：[氡]5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁵

電子排布：2/8/18/32/32/18/7（預(yù)測）

電離能：742.9kJ/mol（預(yù)測）

2010年，總部位于俄羅斯首都莫斯科郊外的杜布納聯(lián)合核研究所成功合成了117號新元素——在實(shí)驗(yàn)室人工創(chuàng)造的的超重元素。一篇描述了這個(gè)新發(fā)現(xiàn)論文已經(jīng)被《物理評論快報(bào)》接受發(fā)表。新元素目前尚未被命名，放入元素周期表的116號元素和118號元素之間的位置，這兩者都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。這種超重元素通常是具有非常強(qiáng)的放射性，并且?guī)缀趿⒓磿?huì)發(fā)生衰變。但是，許多研究人員認(rèn)為甚至更重的元素也可能占據(jù)一個(gè)可以讓超重原子堅(jiān)持了一段時(shí)間“穩(wěn)定島”。新的工作進(jìn)一步支撐了一觀點(diǎn)。對新元素的進(jìn)行放射性衰變分析后，尤里的研究小組在新的論文中寫道：“為預(yù)測超重元素‘穩(wěn)定島’的存在提供了試驗(yàn)驗(yàn)證”。由俄羅斯杜布納的聯(lián)合核研究所的尤里的研究小組報(bào)告稱用含有97個(gè)質(zhì)子和152個(gè)中子的锫-249轟擊鈣Ca-48——一種有20個(gè)質(zhì)子和28個(gè)中子組成的Ca-40的同位素。撞擊會(huì)生成兩種擁有117個(gè)質(zhì)子的同位素，其中一種核素有176個(gè)中子，而另一種核素有177個(gè)中子。

2012年，俄羅斯科研小組再次成功合成117號元素，從而為117號元素正式加入元素周期表掃清了障礙。雖然2010年就成功合成了117號元素，然而國際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）要求杜布納聯(lián)合核研究所再次合成該元素，之后他們才能正式批準(zhǔn)將它加入元素周期表。杜布納聯(lián)合核研究所的一名高級負(fù)責(zé)人說，研究小組已經(jīng)成功完成了驗(yàn)證工作，并向IUPAC正式提交117號元素的登記申請；如果順利，117號元素將會(huì)在一年內(nèi)被命名，并歸入元素周期表。據(jù)悉，杜布納聯(lián)合核研究所使用粒子回旋加速器，用由20個(gè)質(zhì)子和28個(gè)中子組成的鈣48原子，轟擊含有97個(gè)質(zhì)子和152個(gè)中子的锫249原子，生成了6個(gè)擁有117個(gè)質(zhì)子的新原子，其中的5個(gè)原子有176個(gè)中子，另一個(gè)原子有177個(gè)中子。

國際化學(xué)協(xié)會(huì)（IUPAC） 最終確定117號元素由美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和俄羅斯布納（Dubha）聯(lián)合核研究所的科學(xué)家共同合成。117號元素命名為以“田納西州”英文地名拼寫為開頭tennessine的（縮寫Ts），而中文漢字為新造元素字（石田）。^[6]

最外層電子數(shù)相同，均為7個(gè)電子，由于電子層數(shù)不同，原子半徑不同，從F～I(xiàn)原子半徑依次增大，因此原子核對最外層的電子的吸引能力依次減弱，從外界獲得電子的能力依次減弱，單質(zhì)的氧化性減弱。

鹵素的化學(xué)性質(zhì)都很相似，它們的最外電子層上都有7個(gè)電子，有取得一個(gè)電子形成穩(wěn)定的八隅體結(jié)構(gòu)的鹵離子的傾向，因此鹵素都有氧化性，原子半徑越小，氧化性越強(qiáng)，因此氟是單質(zhì)中氧化性者。除F外，鹵素的氧化態(tài)為+1、+3、+5、+7，與典型的金屬形成離子化合物，其他鹵化物則為共價(jià)化合物。鹵素與氫結(jié)合成鹵化氫，溶于水生成氫鹵酸。

2F₂（g）+2H₂O（l）=4HF（aq）+O₂（g）

X₂（g）+H₂O（l）?HX（aq）+HXO（aq） X=表示Cl Br I^[1]

鹵素之間形成的化合物稱為互鹵化物，如ClF?（）、ICl（氯碘化合物）。鹵素還能形成多種價(jià)態(tài)的含氧酸，如HClO、HClO?、HClO?、HClO?。鹵素單質(zhì)都很穩(wěn)定，除了I?以外，鹵素分子在高溫時(shí)都很難分解。鹵素及其化合物的用途非常廣泛。例如，我們每天都要食用的食鹽，主要就是由氯元素與鈉元素組成的氯化物，并且還含有有少量的MgCl?。

單質(zhì)的物理遞變性：從F2到I2，顏色由淺變深；狀態(tài)由氣態(tài)、液態(tài)到固態(tài)；熔沸點(diǎn)逐漸升高；密度逐漸增大；溶解性逐漸減小。^[2]

單質(zhì)氧化性：F₂>Cl₂>Br₂>I₂

陰離子還原性：F^-<Cl^-<Br^-<I^-

鹵素單質(zhì)的毒性，從F開始依次降低。

另外，鹵素的化學(xué)性質(zhì)都較活潑，因此鹵素只以化合態(tài)存在于自然界中。

氫化物沸點(diǎn)有所不同：HF>HI>HBr>HCl,原因是HF有氫鍵沸點(diǎn)，其他隨分子量變大分子間作用力增大，沸點(diǎn)升高^[1]

結(jié)論：隨著核電荷數(shù)的增加，鹵素單質(zhì)與H₂反應(yīng)變化：F₂、Cl₂、Br₂、I₂

①劇烈程度：逐漸減弱 ②生成HX的穩(wěn)定性：與氫反應(yīng)的條件不同，生成的氣體氫化物的穩(wěn)定性不同， HF>HCl>HBr>HI。^[3]

無氧酸的酸性不同：HI>HBr>HCl>HF。^[4]

氯氣難溶于飽和氯化鈉溶液，而碘易溶于溶液（生成I₃^-）

注意：萃取和分液的概念

·在溴水中加入振蕩靜置有何現(xiàn)象？（分層，下層橙紅色上層無色）

·在碘水中加入煤油振蕩靜置有何現(xiàn)象？（分層，上層紫紅色，下層無色）

加入HNO3酸化的溶液，

氯離子：得白色沉淀 Ag⁺（aq）+ Cl^-（aq）——→AgCl（s）

溴離子：得淡黃色沉淀 Ag⁺（aq）+ Br^-（aq）——→AgBr（s）

碘離子：得黃色沉淀 Ag⁺（aq）+ I^-（aq）——→AgI（s）^[1]

通常來說，液體鹵素分子的沸點(diǎn)均要高于它們所對應(yīng)的烴鏈（alcane）。這主要是由于鹵素分子比烴鏈更易電極化，而分子的電極化增加了分子之間的連接力（正電極與負(fù)電極的相互吸引），這使我們需要對液體提供更多的能量才能使其蒸發(fā)。

鹵素的物理特性和化學(xué)特性明顯區(qū)分與于它對應(yīng)的烴鏈的主要原因，在于鹵素原子（如F、Cl、Br、I）與碳原子的連接，即C-X的連接，明顯不同于烴鏈C-H連接。

* 由于鹵素原子通常具有較大的負(fù)電性，所以C-X連接比C-H連接更加電極化，但仍然是共價(jià)鍵。

* 由于鹵素原子相較于碳原子，通常體積和質(zhì)量較大，所以C-X連接的偶極子矩（Dipole Moment）和鍵能（Bonding Energy）遠(yuǎn)大于C-H，這些導(dǎo)致了C-X的連接力（Bonding strength）遠(yuǎn)小于C-H連接。

* 鹵素原子脆弱的p軌道（Orbital）與碳原子穩(wěn)定的sp³軌道相連接，這也大大降低了C-X連接的穩(wěn)定性。

位于元素周期表右方的鹵族元素是典型的非金屬。鹵素的電子構(gòu)型均為ns²np⁵，它們獲取一個(gè)電子以達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢烈。所以化學(xué)性質(zhì)很活潑，自然狀態(tài)下不能以單質(zhì)存在，一般化合價(jià)為-1價(jià)，即鹵離子（X-）的形式。

鹵素單質(zhì)都有氧化性，氧化性從氟到碘依次降低。碘單質(zhì)氧化性比較弱，三價(jià)鐵離子可以把碘離子氧化為碘。

鹵素單質(zhì)在堿中容易歧化，方程式為：

3X^-（g）+6OH^-（aq）——→5X^-（aq）+ XO₃^-（aq）+3H₂O（l）

但在酸性條件下，其逆反應(yīng)（歸中）很容易進(jìn)行：

5X^-（aq）+XO₃^-（aq）+6H⁺（aq）——→3X₂（g）+3H₂O（l）

這一反應(yīng)是制取溴和碘單質(zhì)流程中的步。

鹵素的氫化物叫鹵化氫，為共價(jià)化合物；而其溶液叫氫鹵酸，因?yàn)樗鼈冊谒卸家噪x子形式存在，且都是酸。氫氟酸一般看成是弱酸，pK_a=3.20。氫氯酸（即鹽酸）、氫溴酸、都是化學(xué)中典型的強(qiáng)酸，它們的pK_a均為負(fù)數(shù)，酸性從HCl到HI依次增強(qiáng)。

鹵素可以顯示多種價(jià)態(tài)，正價(jià)態(tài)一般都體現(xiàn)于它們的含氧酸根中：

鹵素的含氧酸均有氧化性，同一種元素中，次鹵酸的氧化性。

鹵素的含氧酸多數(shù)只存在于溶液中，而少數(shù)鹽是以固態(tài)存在的，如碘酸鹽和高碘酸鹽。HXO（X=F、Cl、Br）、HIO₃和HXO₄（X=Cl、Br、I）分子在氣相中十分穩(wěn)定，可用質(zhì)譜和其他方法研究。鹵素存在的含氧酸見下表。^[5]

鹵素的氧化物都是酸酐。像二氧化氯（ClO₂）這樣的偶氧化態(tài)氧化物是混酐。

在互鹵化物中，顯電正性的一種元素呈現(xiàn)正氧化態(tài)，氧化態(tài)為奇數(shù)。這是由于鹵素的價(jià)電子數(shù)是奇數(shù)，周圍以奇數(shù)個(gè)其它鹵原子與之成鍵比較穩(wěn)定（如IF₇）。互鹵化物都能水解。

在有機(jī)化學(xué)中，鹵族元素經(jīng)常作為決定有機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)的官能團(tuán)存在。

氯的存在范圍，按照氟、溴、碘的順序減少，砹是人工合成的元素。鹵素單質(zhì)都是雙原子分子，都有很強(qiáng)的揮發(fā)性，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增大而增加。常溫下，氟、氯是氣體、溴是液體，碘是固體。

鹵素見的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)為親核取代反應(yīng)（nucleophilic substitution）。

通常的化學(xué)式如：

Nu^- + R-X =R-Nu + X^-

"Nu^-"在這里代表親核負(fù)離子，離子的親核性越強(qiáng)，則產(chǎn)率和化學(xué)反應(yīng)的速度越可觀。

"X"在這里代表鹵素原子，如F、Cl、Br、I，若X^-所對應(yīng)的酸（即HX）為強(qiáng)酸，那么產(chǎn)率和反應(yīng)的速度將非常可觀，如果若X-所對應(yīng)的酸為弱酸，則產(chǎn)率和反應(yīng)的速度均會(huì)下降。

鹵素的制成：

* 從一個(gè)未飽和烴鏈制作鹵素為的方式，通過加成反應(yīng)，如：

CH₃-CH₂-CH=CH₂+ HBr——→CH₃-CH₂-CH（Br）-CH?

不需要催化劑的情況下，產(chǎn)率90%以上。

* 如果希望將Br加在烴鏈個(gè)碳原子上，可以使用Karasch的方式：

CH₃-CH₂-CH=CH?+ HBr ——→ CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-Br + H₂O

催化劑：H₂O?

產(chǎn)率90%以上。

* 從苯制作鹵素則必須要通過催化劑，如：

C₆H₆+ Br₂——→C₆H₅-Br

催化劑：FeBr₃或者AlCl₃

產(chǎn)率相當(dāng)可觀。

* 從酒精制作鹵素，必須通過好的親核體，強(qiáng)酸作為催化劑以提高產(chǎn)率和速度：

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-OH + HBr ——→CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-Br + H₂O

注意此反應(yīng)為平衡反應(yīng)，故產(chǎn)率和速度有限。

ⅦA 族元素包括氟（ F ）、氯 （Cl） 、溴（ Br ）、碘（ I ）、砹（ At ），合稱鹵素。其中砹（ At ）為放射性元素，在產(chǎn)品中幾乎不存在，前四種元素在產(chǎn)品中特別是在聚合物材料中以有機(jī)化合物形式存在。應(yīng)用于產(chǎn)品中的鹵素化合物主要為阻燃劑： PBB ， PBDE ， TBBP-A ， PCB ，六溴十二烷，三溴，短鏈氯化石蠟；用于做冷凍劑、隔熱材料的臭氧破壞物質(zhì)： CFCs 、 HCFCs 、 HFCs 等。

危害：在塑料等聚合物產(chǎn)品中添加鹵素（氟，氯，溴，碘）用以提高燃點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是：燃點(diǎn)比普通聚合物材料高，燃點(diǎn)大約在 300℃ 。燃燒時(shí)，會(huì)散發(fā)出鹵化氣體（氟，氯，溴，碘），迅速吸收氧氣，從而使火熄滅。但其缺點(diǎn)是釋放出的氯氣濃度高時(shí)，引起的能見度下降會(huì)導(dǎo)致無法識別逃生路徑，同時(shí)氯氣具有很強(qiáng)的毒性，影響人的呼吸系統(tǒng)，此外，含鹵聚合物燃燒釋放出的鹵素氣在與水蒸汽結(jié)合時(shí)，會(huì)生成腐蝕性有害氣體（鹵化氫），對一些設(shè)備及建筑物造成腐蝕。

PBB， PBDE， TBBPA等溴化阻燃劑是使用較多的阻燃劑，主要應(yīng)用在電子電器行業(yè)，包括：電路板、電腦、燃料電池、電視機(jī)和打印機(jī)等等。

這些含鹵阻燃劑材料在燃燒時(shí)產(chǎn)生二惡英，且在環(huán)境中能存在多年，甚至終身累積于生物體，無法排出。

因此，不少國際大公司在積極推動(dòng)廢止含鹵素材料，如禁止在產(chǎn)品中使用鹵素阻燃劑等。

然而對于無鹵化的要求，不同的產(chǎn)品有不同的標(biāo)準(zhǔn)：

如無鹵化電線電纜其中鹵素指標(biāo)為：所有鹵素的值 ≦50ppm

（根據(jù)法規(guī) PREN 14582） ：燃燒后產(chǎn)生鹵化氫氣體的含量<100ppm

（根據(jù)法規(guī) EN 5067-2-1） ：燃燒后產(chǎn)生的鹵化氫氣體溶于水后的pH值大于等于4.3（弱酸性）

（根據(jù)法規(guī) EN-5 0267-2-2）：產(chǎn)品在密閉容器中燃燒后透過一束光線其透光率 ≧60%

（根據(jù)法規(guī) EN-50268-2） 。

印刷電路版材料和其他互聯(lián)結(jié)構(gòu)-2-21部分：包被和非包被增強(qiáng)基材，阻燃劑（垂直燃燒試驗(yàn)）銅包被的無鹵素環(huán)氧編織E型玻璃纖維增強(qiáng)層壓板（規(guī)定電路板的所有材料的鹵素）。

·氯限值≤900ppm

·溴限值≤900ppm

·溴+氯含量≤1500ppm

·氯限值≤900ppm

·溴限值≤900ppm

·溴+氯含量≤1500ppm

·氯限值≤900ppm

·溴限值≤900ppm

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