氯,元素原子量为35.45,属于非金属。1771~1774年间,舍勒将软锰矿(MnO2)与盐酸混合,放置在曲颈瓶中加热,在接收器中获得一种黄绿色气体。该气体具有和加热的王水一样的刺鼻气味,吸入后使肺部很难受。这使得舍勒制得了氯气,并且研究了它的一些性质。反应的化学方程式为MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2↑尽管舍勒很早就制得了氯气,但却并没有完全认识它的一些性质,所以他不但没认为是找到了一种新的元素,还把氯气当成是氧的化合物--“氧化的盐酸”。直到1810年,英国化学家戴维确定了“氧化的盐酸”气是一种新元素,从希腊文chlōros(黄绿色)命名它为chloine。它的拉丁名称chlorum和元素符号Cl由此而来。氯气是黄绿色气体,密度为3.214g/L,熔点-100.98℃,沸点-34.6℃。它的化合价-1、+1、+3、+5和+7。氯气有毒,且有剧烈窒息性臭味。电离能12.967eV,具有强的氧化能力,能与有机物和无机物进行取代和加成反应;同许多金属和非金属能直接起反应。工业上常用电解食盐水溶液的方法制取,实验室中用盐酸和二氧化锰来制取。氯气可用于制造漂白粉、漂白纸浆和布匹、合成盐酸、制造氯化物、饮水消毒、合成塑料和农药等,提炼稀有金属等方面也需要许多氯气。
溴
溴元素符号Br,元素英文名称为bromine,属于非金属元素。相对原子质量为79.90,原子序数和质子数均为35,中子数是45,摩尔质量为80,属于第四周期VIIA,核外电子层排布是2-8-18-7。溴常见化合价有-1、+5,其单质即为溴气化学符号为Br2。溴是一种棕红色易挥发有强烈刺激性臭味的液体,密度是3.119g/cm3,熔点为-7.2℃,沸点是58.76℃。1824年,法国的巴拉尔把氯气能到废海盐母液里,获得了溴。
溴蒸气对粘膜有刺激作用,易引起流泪、咳嗽。第一电离能为11.814eV。化学性质同氯相似,但活泼性稍差,仅能和贵金属(惰性金属)之外的金属化合。而氟和氯既能同所有的金属作用,也能和其它非金属单质直接反应。溴的反应性能则较弱,但这并不影响溴对人体的腐蚀能力,皮肤与液溴的接触能引起严重的伤害。另外,溴可以腐蚀橡胶制品,因此在进行有关溴的实验时要避免使用胶塞和胶管。
盐卤和海水是提取溴的主要来源。从制盐工业的废盐汁直接电解可得。溴主要用于制溴化物、氢溴酸、药物、染料、烟熏剂等。它在自然界中和其它卤素一样,没有单质状态存在。它的化合物常常和氯的化合物混杂在一起,只是数量少得多,在一些矿泉水、盐湖水和海水中含有溴。
碘
碘的元素符号为I,它的摩尔质量为127,属于第五周期VIIA,核外电子层排布为2-8-18-18-7。其常见化合价有-1,+1,+3,+5,+7。1811年,法国的库特尔,用硫酸处理海草灰母液时,发现了碘的存在。碘单质呈紫黑色晶体,密度4.93g/cm3,熔点113.5℃,沸点184.35℃。电离能10.451eV。具有金属光泽,性脆,易升华,加热时,碘升华为漂亮的紫色蒸气,这种蒸气有刺激性气味,有毒性和腐蚀性。碘易溶于乙醚、乙醇、氯仿和其它有机溶剂,也溶于氢碘酸和碘化钾溶液而呈深褐色。碘可以和大多数元素形成化合物,但是它不如其它卤素(F,Cl,Br)活泼,位于碘之前的卤素可以从碘化物中将碘置换出来。碘具有类似金属的特性。碘易溶解在氯仿、四氯化碳、二硫化碳中形成美丽的紫色溶液,但微溶于水。碘的化合物在有机化学中十分重要,另外在医药和照相方面的用途也很广泛。缺乏碘会导致甲状腺肿大。碘单质遇到淀粉会显深蓝色,这是碘的特征之一。碘被海藻吸收,所以人们可以从海藻中提取碘,另外,碘也可以从智利硝石、生硝、海水、盐井中获得,少量的碘可以用固体碘化物和浓硫酸反应获得。另外碘可用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。
氢
氢是一种化学元素,化学符号为H,原子序数是1,在元素周期表中位于第一位。它是非金属元素,其原子半径是所有原子中最细小的。16世纪末期,瑞士化学家巴拉采尔斯把铁放在硫酸中,铁片顿时和硫酸发生激烈的化学反应,放出许多气泡--氢气。但直到1766年,氢才被英国科学家卡文迪许确定为化学元素,当时称为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并给它命名。氢通常的单质形态是氢气,无色无味,是极易燃烧的双原子的气体,在和空气混合的情况下点燃会引起爆炸。氢气是最轻的气体。它是宇宙中含量最高的物质。氢原子存在于水,所有有机化合物和活生物中.导热能力特别强,跟氧化合成水。在0摄氏度和一个大气压下,每升氢气只有0.09克重--仅相当于同体积空气重量1/14.5。在常温下,氢比较不活泼,但可用催化剂活化。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。
氦
氦元素符号He,原子序数2,原子量4.002602,为稀有气体的一种。元素名来源于希腊文,原意是“太阳”。1868年有人利用分光镜观察太阳表面,发现一条新的黄色谱线,并认为是属于太阳上的某个未知元素,故名氦。后有人用无机酸处理沥青铀矿时得到一种不活泼气体,1895年英国科学家拉姆赛用光谱证明就是氦。以后又陆续从其它矿石、空气和天然气中发现了氦。氦在地壳中的含量极少,在整个宇宙中按质量计占23%,仅次于氢。氦在空气中的含量为0.0005%。氦有两种天然同位素:3He、4He,自然界中存在的氦基本上是4He。
氦在通常情况下为无色、无味的气体;熔点-272.2°C(25个大气压),沸点-268.9℃;密度0.1785g/L,临界温度-267.8°C,临界压力2.26大气压;水中溶解度8.61cm3/kg(H2O)。氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至2.18K时,性质发生突变,成为一种超流体,能沿容器壁向上流动,热传导性为铜的800倍,并变成超导体;其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。氦是最不活泼的元素,基本上不形成什么化合物。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。
氖
氖,一种化学元素。化学符号Ne,原子序数10,原子量20.1797,属周期系零族,为稀有气体的成员之一。1898年英国W.拉姆齐和M.W.特拉弗斯在液态空气中发现一种新的稀有气体,取名neon,含义是新奇。氖在地球大气中的含量为18.18×10-4%(体积百分),有3种同位素:氖20、氖21和氖22。氖是无色、无臭、无味的气体,熔点-248.67℃,沸点-245.9℃,气体密度0.9002g/L(0℃,1×105帕),在水中的溶解度10.5μl/kg(H2O)。在一般情况下,氖不生成化合物。氖可由液态空气分馏产物经低温选择吸附法制取。氖在放电时发出橘红色辉光,用于制造霓虹灯,还大量用于高能物理研究。
稀有气体元素之一,无色,无臭,无味,气体密度0.9092g/L,液体密度1.204g/cm3,熔点-248.67℃,沸点-245.9℃,化学性质极不活泼,电离能21.564eV,不能燃烧,也不助燃,在一般情况下不生成化合物,气态氖为单原子分子,氖还有一个特殊性质是气体与液体体积之比,大多数深冷液态气体在室温条件下产生500到800体积的气体,而氖则生成大于1400体积的气体。这就为它的贮藏和运输带来方便。100升空气中含氖约1.818毫升。由空气分离塔在制取氧氮气的同时,从中可以提取氖氦的混合气体,在经液氢冷凝法或活性炭硅胶的吸附作用,便可得到氖。量用于高能物理研究,让氖充满火花室来探测和微粒的行径。也是制造霓虹灯和指示灯的好原料,和氩混合使用会有美丽的蓝光产生,也可用来填充水银灯和钠蒸气灯。液体氖还用来做制冷剂。
氩
氩的元素符号是Ar,元素原子量为39.95属于非金属元素。氩的质子数和原子序数均为18,中子数是22,属于第三周期零族,电子层分布:2-8-8。1894年,英国的瑞利,从空气中除脱氧、氮后,在对少量气体做光谱分析时发现氩。其单质为无色、无臭和无味的气体,是稀有气体中在空气中含量最多的一个,100升空气中约含有934ml,密度1.784g/L,熔点-189.2℃,沸点-185.7℃,电离能为15.759eV,化学性极不活泼。按化合物这个词的一般意义来说,它是不会形成任何化合物的。氩不能燃烧,也不能助燃。可从空气分馏塔抽出含氩的馏分经氩塔制成粗氩,再经过化学反应和物理吸附方法分出纯氩。氩的最早用途是向电灯泡内充气,焊接和切割金属也使用大量的氩,用作电弧焊接不锈钢、镁、铝和其它合金的保护气体。
氪
氪元素符号为Kr,属于非金属元素。它的相对原子质量为83.80,原子序数和质子数为36,摩尔质量是84,属于第四周期零族,电子层排布为2-8-18-8。常见化合价为0价,单质是氪气。1898年,英国的莱姆塞和特拉威斯用光谱分析液态空气蒸发后所剩下的残余气体时,发现了氪。氪是一种无色、无嗅、无味的气体,密度3.736g/L,2.155g/cm3(液,-156.9℃)。熔点-156.6℃,沸点-152.30±0.10℃,第一电离能13.999eV。氪原子的外壳是电子已填满了的稳定结构所以它的化学性质极不活泼,不能燃烧,也不能助燃,具有能吸收X射线的性能。100升空气中约含氪0.114ml,可从大型的空气液化分离塔内,在制氧或氮的同时抽出的馏分中分出制得。氪气主要用来充填电灯和各种电子器件。也可作X射线工作时的遮光材料。它和氩的混合物广泛用于充填萤光灯。
氙
氙的元素原子量为131.3,属于非金属。原子序数、核内质子数、核外电子数、核电核数均为54,其元素符号是Xe。质子质量为9.0342×1026,质子相对质量为54.378,属于第五周期零族,密度为0.00588g/L,熔点是-111.9℃,沸点为-108.1℃。氙的外围电子排布是5s25p6,核外电子排布是2,8,18,18,8,它是一种无色、无嗅、无味的气体,原子半径为1.24,其常见化合价为0。氙是拉姆塞、特拉弗斯于1898年于英格兰在分馏液态氪时发现的。氙存在于空气中,其量按体积计约占二千万分之一,也存在于温泉的气体中,从液态空气中与氪一起被分离得到。它多用于闸流管和特殊电灯中。氙是非放射性惰性气体中唯一能形成在室温下稳定的化合物的元素,能吸收X射线。在较高温度或光照射下可与氟形成一系列氟化物如XeF2、XeF4及XeF6等。氙也能与水、氢醌和苯酚一类物质形成弱键包合物。氙气可从大型的空气液化分离塔内,在制氧或氮的同时抽出的馏分中分出。
氡
氡的元素符号是Rn,原子序数、核内质子数、核外电子数、核电核数均为86,元素英文名称是Radon,相对原子质量是222,质子质量是1.43878×10-25,质子相对质量为86.602,属于第六周期零族。其摩尔质量为172,密度0.00973g/L,熔点是-71.0℃,沸点是-61.8℃,外围电子排布为6s26p6,核外电子排布2,8,18,32,18,8。氡是天然放射性元素,无色无臭气体,原子半径1.34,常见化合价为0价。氡气是道恩于1900年在德国发现的,其化学性质极不活泼,没有稳定的核素,具有危险的放射性,这种放射性可以破坏形成的任何化合物,它由镭蜕变生成的惰性气体族的一种重放射性气体元素,在医学中的应用类似于镭,其在医药上用来治疗癌症。