氧的电负性大为什么氯气氧化性强
向来存在一个问题,氧与氯,氧化性孰强?先看原子电负性。氧原子以3.44的电负性战胜3.16的氯。再看原子电离能,氧为1314,大于氯的1251。还有,比如说,在大量含有氧和氯的化合物,诸如次氯酸钠、氯酸钾、二氧化氯中,氧都是负价,氯都是正价。这些都充分说明了氧原子夺电子能力比氯更胜一筹。但是,以上证据只能说明原子的夺电子能力强,不能说明该物质化学性质的氧化性强弱。比如说,金属活动次序表中:铅在氢前,铜在氢后,但铅的电负性2.33,铜的只有1.94,铜失电子可能反而比铅大。而且电负性、电离能之间关系不非常明显,比如碳和氢,碳的电负性(2.55)强于氢(2.2),但其电离能(1087)小于氢的1312。要比较氧化性,还要从化学反应中看。氯可与水反应,生成氯化氢、次氯酸。之后次氯酸见光分解,生成氯化氢和氧气。如将两步反应视为一步,则可看成氯气、水反应,生成氯化氢、氧气,也即在光照条件下氯置换出水中的氧。所以,光照条件下氯气氧化性微强于氧。比较氧化性,可借助于变价元素如铁。铁在氧气中燃烧,生成物四氧化三铁而非三氧化二铁,铁的平均化合价为+2.33。铁在氯气中燃烧,直接生成氯化铁,铁的化合价+3。由此见,氯气高温下氧化铁的能力比氧高。但换了常温下,氧仍然能把铁氧化,且此时产物是三氧化二铁,铁的化合价是+3。所以,常温下氧气的氧化性不比氯气弱。氧气在空气中含量仅约为1/5,但红磷在空气中仍可燃烧,生成五氧化二磷,磷的化合价+5。氯气呢?高浓度氯也可以氧化磷而生成五氯化磷,但低浓度条件下只能生成三氯化磷。于是认为,在氧化磷这一方面,氧气能力强于氯。看一个比较“混乱”的反应。氧气可以与甲烷反应,条件是点燃,生成物受到氧气与甲烷的量的影响,氧足量生成二氧化碳,氧不足量生成一氧化碳,氧更不足量可能出现碳黑。氯气也可与甲烷反应,条件是光照,将发生一连串连锁式自由基反应,生成物众多,包括一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯化氢、氢气甚至乙烷、氯乙烷都可能在反应中生成(有机化合物的变态式反应)。也就是说,纯氧可以完全氧化甲烷,纯氯却做不到。氧可以氧化碳,但我从没有听说过碳可以在氯气中燃烧得比氧气中更剧烈。酰氯是一类有机化合物,是羧酸羧基中的羟基部分被氯原子取代而成的。羧酸酐是一类有机化合物,是羧酸中两个羧基中的羟基部分脱水缩合而成的。既然羧酸中除去羟基的部分称为酰基,那么酰氯、羧酸酐分别可以看作氯化酰、氧化酰。酰氯极易水解,羧酸酐稍困难,由此说明氯化的不如氧化的稳定,侧面说明氯气氧化性低于氧。以上各个部分对比,我认为,有能量提供情况下氯氧化性较强,一般情况下氧气略强。
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