Лекция (24) (Сборник презентаций лекций)

ХалькогеныЛекции 23-24Элементы 16 группыO – кислород, S – сера, Se – селен, Te – теллур, Po – полонийСвойства элементовOSАт. Номер816Эл. Конф.2s22p4Радиус (пм)733s23p4Se34Te523d104s24p44d105s25p4103117135I1 (эВ)13. 6210.639.759.01I2 (эВ)35.1223.3321.1918.55I6 (эВ)138.188.0581.770.7Ae (эВ)1.472.082.022.01χP3.42.62.62.1χAR3.502.402.482.01С.О.-2,-1,0,2-2-1,0,(2),4,6-2,-1,0,(2),4,6 -2,0,(1),(2),4,6Свойства элементовOSАт. Номер816Эл.

Конф.2s22p4Радиус (пм)13. 62I2 (эВ) 140 r, пм 35.12138.1Гр 16I6 (эВ) 1204d105s25p410311713510.639.759.0123.33 I, эВ3521.1918.5588.0581.770.72.022.012.62.1 HГр 172.0830χP3.42.6153.502.4010С.О.0102030-2,-1,0,2n405060-2-1,0,(2),4,6I2251.47χAR523d104s24p4Ae (эВ)10080Te343s23p473I1 (эВ)Se200I1 2.48102030402.015060-2,-1,0,(2),4,6 n -2,0,(1),(2),4,6Свойства элементовOSАт. Номер816Эл. Конф.2s22p4Радиус (пм)733s23p4Se34Te523d104s24p44d105s25p4103117135I1 (эВ)13. 6210.639.759.01I2 (эВ)35.1223.3321.1918.55I6 (эВ)138.188.0581.770.7Ae (эВ)1.472.082.022.01χP3.42.62.62.1χAR3.502.402.482.01С.О.-2,-1,0,2-2-1,0,(2),4,6-2,-1,0,(2),4,6 -2,0,(1),(2),4,6Свойства элементовOSSeTeχАт.

НомерЭл. Конф.Радиус (пм)3,581642s22p3,073343s23p42,53d104s24p4χP103524d105s25p4117135I1 (эВ)13. 6210.63AR9.759.01I2 (эВ)35.122,0χ23.3321.1918.55I6 (эВ)138.1Ae (эВ)1.47χP0102088.053040506081.770.72.082.022.013.42.62.62.1χAR3.502.402.482.01С.О.-2,-1,0,2n-2-1,0,(2),4,6-2,-1,0,(2),4,6 -2,0,(1),(2),4,6Свойства простых веществOSжелтоетв. в-воSeсероетв. в-воTeПри н.у.бесцв.газсероетв. в-воТ.пл., оС-219120220450Т.кип., оС-183446685990Аллотропия О2, О3ромбическая кристалл.моноклин.аморфн.―Строениемолекулымолекулы,полимерыполимерΔHoдисс(298),кДж/моль498266полимер,молекулы192~120Нахождение в природе и получениеКислород~21% атмосферы.

Минералы ~50% земной коры1. Лабораторное получение2KNO3 = 2KNO2 + O2(to)2. Промышленное получение азота и кислорода:фракционирование воздухаили разделение воздуха намембранахАтмосфера: 75.3% N2, 22.9% O2,1.4% Ar, 0.3% CO2, 0.1% прочихблагородных газовНахождение в природе и получениеСера0.05 мас.% в земной кореСамородная.

Сульфиды FeS2 (пирит), ZnS(сфалерит, вюртцит), HgS (киноварь). СульфатыNa2SO4·10H2O (мирабилит), CaSO4·2H2O (гипс)Получают нагреванием самородной S с H2O при160оС и 20 атмили 2H2S + O2 = 2S + 2H2OSкат.: C/AlHgSНахождение в природе и получениеСелен, теллурСопутствуют сере в минералах. CuFeS2(халькопирит).Получают из отходов медного производстваSeO2 + 2SO2 = Se + 2SO3TeO2 + 2NaOH = Na2TeO3 + H2O,далее электролиз раствораCuFeS2Нахождение в природе и получениеСелен, теллурСопутствуют сере в минералах.

CuFeS2(халькопирит).Получают из отходов медного производстваSeO2 + 2SO2 = Se + 2SO3TeO2 + 2NaOH = Na2TeO3 + H2O,далее электролиз раствораПрименениеO- поддержание горения- поддержание дыхания- производство сталиS- производство серной кислоты- вулканизация натуральной резины- производство порохаSe- в копировальных машинах («ксерокс»)- производство фотоэлементовTe- в полупроводниках- в термоэлектрических элементахСвойства кислорода1. О2 – бесцветный газ, конденсируется в жидкостьголубого цвета и твердое вещество синего цветаПарамагнитен в любом агрегатном состоянииО2 тяжелее воздуха, d = 1.43 г/лПлохо растворим в полярных растворителях(3.15 мл О2 в 100 мл Н2О при 20оС)Хорошо растворим в неполярных растворителях2. Кислород вступает в реакции со всеми веществами,кроме легких галогенов и благородных газовСвойства кислорода3.

Окисляет металлы и неметаллыP4 + 5O2 = 2P2O5S + O2 = SO2неметаллыC + O2 = CO23Fe + 2O2 = Fe3O4металлы2Na + O2 = Na2O24. Окисляет органические и неорганическиесоединенияC6H6 + 9/2O2 = 6CO2 + 3H2OорганическиеC2H5OH + 2O2 = 2CO2 + 3H2O6FeO + O2 = 2Fe3O4неорганические3PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O5. Окисляется сильными окислителямиO2 + PtF6 = [O2+][PtF6-]Молекулярный кислородO2ЕO2*O2*2σu1πg1πu2σg1σu1σgНормальноеВозбужденныесостояние, триплетсостояния, синглетыΔЕ = 92 кДж/мольH2O2 + NaOCl = O2* + NaCl + H2Oкороткоживущее состояниеОзон1. Озон (О3)газ голубого цвета при н.у., с сильным запахомдиамагнитенdт.пл.

= -192.7 оС, т.кип. = -119 оСd = 128 пм, α = 116.5оα2. Получают при действии тихого электрическогоразряда на О23O2 ⇔ 2O3выход ~10%ΔfH0298 = +142.7 кДж/мольОзон3. Сильнейший окислительO3 + 2H+ + 2e- = O2 + H2OE0 = +2.07 BO3 + H2O + 2e- = O2 + 2OH-E0 = +1.24 BO3 + S + H2O = H2SO4в кислой средеO3 + 2KI + H2O = 2KOH + O2 + I2в щелочной среде5O3 + 2KOH = 2KO3 + 5O2 + H2Oозониды !ОксидыТипы бинарных кислородных соединений:1.

ОксидыО2все элементы, кроме Ng и F2. ПероксидыСупероксидыО22О2только самые активные металлы3. ОзонидыО3только K, Rb, CsВсе металлы образуют оксидыОксидыТипы оксидов:1. Оксиды активных металловМ2О (ЩМ), МО (ЩЗМ), М2О3 (РЗМ)высокие к.ч., ионная связь, реагируют с водой2. Оксиды p- и d-элементов в низких с.о.(от +1 до +3, иногда +4)ковалентные оксиды с полимернымиструктурами, не реагируют с водой, нерастворяются в воде3. Оксиды p- и d-элементов в высоких с.о.молекулярные структуры, часто повышеннаякратность связи, растворимы в воде собразованием кислотTiO2Аллотропия серы, селена и теллураСерациклические структуры от S6 до S12, а также S18, S20цепи 1S∞d(S-S) = 205–207 пмСелен6 полиморфных модификаций:3 красные – разные упаковки S8аморфная – разупорядоченная форма S8черная (циклы большого размера)серая (стабильная) – цепи 1Se∞Теллуртолько серая (1Te∞)катенация вместо π связи !Диаграмма состояния серыСвойства серы, селена и теллураSSeTeОтношение к О2горит→ SO2Отношение к Н2Оне растворяются и не реагируют при н.у.Растворимость вв С 6 Н6CS2Взаимодействие снеметалламикроме NgI2, N2, SeВзаимодействие сметалламиЕ0(Э0/Э2-), Вгорит→ SeO2горит→ TeO2не растворяютсякроме NgI2, N2, S, Cтолько О2и галогеныреагируют с большинством металлов-0.48-0.92-1.14Свойства серы, селена и теллура1.

Реакции с галогенамиS + 3F2 = SF6(Se, Te)2S + Cl2 = S2Cl2(Br)Se + 2Cl2 = SeCl4(Te)Te + 2I2 = TeI4(но не S, Se)SClS2Cl2Свойства серы, селена и теллура2. ГорениеS + O2 = SO2голубое пламяSe + O2 = SeO2красное пламяTe + O2 = TeO2голубое пламя3. ОкислениеS + HClO3 + H2O = H2SO4 + HClTe + 2H2O(газ) = TeO2 + 2H2Te + 3H2O2 = H6TeO6Se + KBrO3 + 2KOH = K2SeO4 + KBr + H2O(to)Свойства серы, селена и теллура4.

Образование поликатионов и полианионовS8 + 3AsF5 = [S82+][AsF6-]2 + AsF3в жидком SO26Te + 6AsF5 = [Te64+][AsF6-]4 + 2AsF34Te + 3H2SO4 (конц) = [Te42+](HSO4)2 + SO2 + 2H2O4Se + K2Se = K2[Se52−]в ДМФ7Te + K2Te = K2[Te82−]в ДМФСвойства серы, селена и теллура5. Диспропорционирование3Se + 6KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O(Te)S + Na2SO3 = Na2S2O3(to)6. ВосстановлениеCu + S = CuSFe + Se = FeSe7. S, Se, Te образуют халькогенидыХалькогениды ЩМ и ЩЗМ – ионные соединения,Остальные – ковалентные или металлическиеСвойства полонияPo: [Xe]4f145d106s26p4МеталлТпл = 527 К, Ткип = 1235 КНе имеет стабильныхизотопов, изучен хужехалькогенов, но лучше,чем астатНаиболее устойчивый изотоп 210Po: t1/2 = 138 дней,α-эмиттер, N = 512 кДж/(кг·ч)Основные с.о. +2 и +4Po + O2 = PoO2Po + 2Cl2 = PoCl4PoCl4 + 2CsCl = Cs2[PoCl6]Po + 2HBr = PoBr2 + H23PoBr2 + 2NH3 = 3Po + 6HBr + N2ГидридыH2OH2SH2SeH2TeТ.пл., оС0-85.5-65.7-51.0Т.кип., оС100-60.3-41.3-4.0ΔfH0298,кДж/моль-241.8-20.273.099.6d(Н-Э), пм96134146169∠(Э-Н-Э),о104.5929190pKa1147.054.03.0pKa2―14.211.010.7Особыесвойствар-рительлегкоокисляетсягорит навоздухеразл.при 0оСГидридыH2OH2SH2SeH2TeТ.пл., оС0-85.5-65.7-51.0Т.кип., оС100-60.3-41.3-4.0ΔfH0298,кДж/моль-241.8-20.273.099.6d(Н-Э),пмо961341461699190С 100∠(Э-Н-Э),о104.55092pKa1014Т.кип7.05pKa2-50―14.2-100Особые0свойства10р-ритель203040nТ.пл50100кДж/моль0-100-2004.011.03.0ΔfH0298легкогоритна306001020окисляется воздухе n10.740разл.5060при 0оСГидридыH2OH2SH2SeH2TeТ.пл., оС0-85.5-65.7-51.0Т.кип., оС100160-60.3-41.3ΔfH0298,кДж/моль-241.8d(Н-Э), пм96 120∠(Э-Н-Э),о100104.5pKa114pKa2―Особыесвойствар-рительd(H-Э), пм140-20.273.0134146∠(Э-Н-Э),о920109120307.05160140-4.099.612016910090504.0 603.014.211.010.7легкоокисляетсягорит навоздухеразл.при 0оС40nГидридыH2OH2SH2SeH2TeТ.пл., оС0-85.5-65.7-51.0Т.кип., оС100-60.3-41.3-4.0ΔfH0298,кДж/моль-241.8-20.273.099.6d(Н-Э), пм96134146169∠(Э-Н-Э),о104.5929190pKa1147.054.03.0pKa2―14.211.010.7Особыесвойствар-рительлегкоокисляетсягорит навоздухеразл.при 0оСГидриды1.

ПолучениеAl2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2SAl2Te3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + H2Te (с разл.)FeSe + H2SO4 = FeSO4 + H2SeCuS2. Образование солейH2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4(нераств. в кислотах)Na2S + FeSO4 = FeS↓ + Na2SO4(растворим в кислотах)NaOH + H2S = NaHS + H2O2NaOH + H2S = Na2S + H2OFeSГидриды3. Окисление2H2Se + O2 = 2H2O + 2SeH2S + I2 = 2HI + S(в растворе)3K2Se + 4H2O + 8KMnO4 = 8MnO2 + 3K2SeO4 + 8KOH5H2S + 3H2SO4 + 2KMnO4 = 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O4. Другие гидридыH2OH2O2H2SH2S2H2S3…H2S6H2SeH2TeГалогениды серы, селена и теллураFClBrISSeTeS2F2SF2SF4S2F10SF6SxCl2 (x≥3)S2Cl2SCl2SCl4S2Br2Se2F2SeF2SeF4TeF4SeF6Se2Cl2SeCl2SeCl4Se2Br2SeBr2SeBr4TeF6Te3Cl2TeCl4TeBrTeBr2TeBr4Te2ITeITeI4Галогениды серы, селена и теллура1.