非金属卤化物的水解

非金属卤化物一般而言,其水解产物可以生成一种含氧酸和一种氢卤酸,或一种碱和一种酸。譬如:

PCl3+3H2O→H3PO3+3HCl

这是因为磷的电负性小为 2.06,氯的电负性大为 2.83。P3+显δ+,把持水分子中的 OH-,生成 H3PO3,而 Cl-显δ-,把持水分子中的 H+,生成 HCl。

δ+ δ-

P3+ 3Cl-

+ +

3OH- 3H+

 

H3PO3 3HCl

非金属卤化物的水解 - 图1NCl3 能发生水解,其水解产物最终是 NH3 和 HOCl,这又如何解释呢?

由于中心原子 N 已达到最大共价数,但仍有多余的孤电子对,这时水解反应的发生是通过把电子对给予水分子的质子。这类卤化物水解产生 HOCl 而不是 HCl。Cl2O 水解也一样。

非金属卤化物的水解 - 图2

那么为什么 CCl4 不水解,而 SiCl4 能发生水解?又为什么 SF6 不水解而 SF4 能水解?IF7 能发生水解吗?其产物是什么?CCl4,SF6,还有 NF3,不发生水解,阻止水解的因素不是热力学因素而是动力学因素。其实 CCl4,SiCl4 从

非金属卤化物的水解 - 图3非金属卤化物的水解 - 图4热力学的基础的计算表明,这两个反应都将进行到接近完全。SiCl4(1)+2H2O(1)→SiO2(s)+4HCl(aq) △rG =-282kJ·mol-1 CCl4(1)+2H2O(1)→CO2(g)+4HCl(aq) △rG =-377kJ·mol-1

非金属卤化物的水解 - 图5似乎 CCl4 水解将会更彻底。但实际上,从动力学的观点来看 CCl4 的水解是禁止的。因为硅处于第三周期,在 SiCl4 中尽管它的化合价已饱和了,但它的最高配位数可达到 6,这是由于硅原子有空的 3d 轨道,然而碳原子属于第二周期没有 3d 轨道。SF6 象 CCl4 一样,它的反应△G 值是惊人的,但不发生水解。

SF6(g)+4H2O(1)→H2SO4(aq)+6HF(g)

非金属卤化物的水解 - 图6△rG =-423kJ·mol-1

这是由于在 SF6 中,硫的化合价和配位数都已满足,故 SF6 不发生水解,SF4 能发生水解。

IF7 能发生水解,其水解产物为:

IF + H O → IOF + 2HF

  1. 多卤化物(Polyhalide)