Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 70
Текст из файла (страница 70)
С е р а Я существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые гомоцепи: 281 Вследствие этого свойства атомов молекулы серы много- атомны. Наиболее стабильны молекулы Ьа, замкнутые в форме короны. Сушествуют также молекулы 8а и Ье (замкнутая цепь) и $в (открытая цепь).
При комнатной температуре устойчивы две модификации серы с молекулами $аа: ромбическая а-Ь и моноклинная 8-Ь. При нагревании сера плавится (-120 'С), образуя жидкость желтого цвета. При нагревании до 200 'С повышается вязкость жидкости, она темнеет и становится темно- коричневой и вязкой, как смола. Все эти изменения связаны с разрушением кольцевых молекул и образованием цепей $ При температуре выше 280'С цепи 8 разрушаются и вязкость жидкой серы уменьшается. В воде сера практически нерастворима. На холоду сера во взаимодействия не вступает, но уже при очень высоких температурах окисляет многие металлы и сама окисляется кислородом и хлором. Наибольшее сходство имеют соединения серы н кислорода, в которых степень окисления элемента — 2.
Сульфнды, как и оксиды, бывают основными, амфотерными и кислотными (см. $ 1Х.З). Из соединений серы со степенью окисления +4 наибольшее значение имеет диоксид серы ЬОт (сернистый газ) — бесцветный газ с характерным запахом. В водных растворах (в одном объеме воды растворяются 40 объемов БОх) основная масса ЬОх находится в гидратированной форме БОх лНтО. Но небольшая часть растворенных молекул ЬОх вступает в реакцию с НхО; 50т+НтО- Нт50т~Н++Н50т ~2Н++ 50т сериистаи кислота В соответствии со ступенчатой диссоциацией сернистой кислоты образуются соли — сульфиты (например, (х)ат80з) и гидросульфиты (например, р)аНБОз). Сульфиты в водных растворах окисляются кислородом воздуха: 2мае50т+От= 2мат50, т.
е. проявляют восстановительные свойства. Но при взаимодействии с более сильными восстановителями сульфиты восстанавливаются до свободной серы Я и даже до сероводорода НхЬ. Из соединений серы со степенью окисления +6 наибольшее значение имеет серная кислота НхЬОе — водный раствор тетраоксосульфата водорода. Серная кислота принадлежит к числу сильных двухосновных кислот (К, ~=10з, К„н=!,2 1О т). Гидратация молекул сопровождается выделением большого количества теплоты за счет образования гидратов. В технике используют 98 ~4-ный раствор НтЬОл.
Соли серной кислоты — сульфаты, как правило, хорошо рас- " Суитествование двух модификадив связано с различной взаимноа ориентамиея молекул 5е в кристаллах. творимы в воде. Из плохо растворимых сульфатов надо отметить Ва8О,, Ьг804, Р)г$04. Из водных растворов сульфаты обычно выделяются с кристаллнзационной водой. Кроме серной кислоты известны полисерные кислоты, например Нт8207, Нт8аО!о и др. Смесь НтЯО! с полисернымн кислотами — олеум — густая, маслянистая, дымящая на воздухе жидкость, широко используется в разных областях народного хозяйства. Селен 8е, теллур Те н полоний Ро характеризуются следующими константами: зе те Ро Плотность, г/см'......
4,82 6,25 9,3 Температура плавления, 'С . . . 220 450 254 Температура кипения,'С . . . . 685 990 962 Как и сера, селен и теллур имеют по нескольку полимерных модификаций. Для селена наиболее устойчивой модификацией является серый селен, проявляющий полупроводниковые свойства, а для теллура — серебристо-белое вещество с металлическим блеском. Несмотря на внешнее сходство теллура с металлами, он хрупок и легко растирается в порошок. Электрическая проводимость теллура мала, но при освещении увеличивается, что характерно для полупроводников.
Полоний — мягкий металл, напоминающий висмут и свинец. Как полупроводники, селен и теллур используют при изготовлении фотоэлементов оптических и сигнальных приборов. Для получения рубинового стекла добавляют селен. Изотоп '"Ро (Ты!=138,4 дня) применяют как источник п-частиц. В ряду 8е — Те — Ро в соответствии с усилением металлических признаков возрастает склонность к образованию соединений по типу интерметаллических. Селениды и теллуриды элементов подгруппы цинка используют в полупроводниковой технике.
Степень окисления +4 проявляется у селена, теллура и поло. ния и диоксидах, галогенидах и анионах типа 1ЭОз] . В ряду Ье02 — ТеОт — РоОт наблюдается ослабление кислотных свойств. Селен н теллур в соединениях с кислородом и фтором имеют степень окисления +б. Аналогичные соединения полония крайне неустойчивы. В главной подгруппе тг'11 группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева расположены р-элементы (галогены)— фтор Г (...2872ра) и его электронные аналоги — хлор С1, бром Вг, иод ! и астат АС Сравнение энергии нонизацин р-элементов тг'11 группы указывает на закономерное ослабление в ряду à — А! неметалличности атомов: Г ш аг ! А! Энергия нониаапии Э" . Э+, ав ........ 17,42 12,97 1 1,84 10,45 9,2 283 Ф т о р Гг — газ светло-желтого цвета (т.
пл. — 223 'С, т. кип. — 187 'С). Молекула Гг характеризуется низкой энергией диссоциации ( 150 кДж/моль), а химические реакции с участием фтора— малыми энергиями активации ((4 кДж/моль). Это обусловливает очень высокую химическую активность Гг! 5 + 3Гг = 5 Гг Хе-1-2Гг= ХеГг 2НгО+ 2Гг= 4НГ+ Ог Способность фтора окислять практически все простые вещества (кроме Не, 5)е, Аг) объясняется высочайшей окислительиой активностью атомов Г, связанной с их электронной конфигурацией и малым радиусом (Э0=4). Степень окисления фтора во всех соединениях равна — 1.
Фтор применяют для синтеза хладоагентов и полимерных материалов — фторопластов с высокой химической стойкостью. Его применяют также для разделения изотопов урана диффузионным методом. Фторид водорода НГ в обычных условиях — бесцветная жидкость с т. кип. 19,5'С и резким запахом.
Молекулы НГ склонны к ассоциации за счет водородных связей: НеГь НгГг и т, д, до НкГе. Раствор НГ (плавиковая кислота) является кислотой средней силы. Ее характерная особенность — способность растворять стекло: 5ГОг (к) +4НГ ((г) = 5)Гг (г) + 2НгО (ж) С этим связано ее применение для травления стекла. Плавиковую кислоту нельзя хранить в стеклянной посуде. Х л о р С)г — газ желто-зеленого цвета (т.
пл. — 101,0 'С, т. кип. — 34,2'С). Окислительная активность атомов хлора достаточно велика (ЭО=З) и он энергично взаимодействует с металлами и большинством неметаллов: Си -1- С1г = С к С(г Нг+ СЬ = 2НС( Хлор так же легко окисляет многие сложные вещества: 2ГеС!г+ С)г = 2ГеС1г Восстановительные свойства хлор проявляет только в реакции с фтором. Степень окисления хлора в соединениях с водородом н металлами, а также с более электроположительнымн неметаллами (С, 51 и др.) равна — 1. В соединениях с более электроотрицательными неметаллами (Г, 0) степень окисления хлора положительна. Так, в соединениях с кислородом она может быть +1 (НС!0), +3 (НС10е), +5 (НС!Ог) и +7 (НС10г).
Хлор применяют для хлорирования питьевой воды (стерили- 284 зация), в металлургии цветных металлов (хлорная металлургия). Его используют как окислитель в самых разных отраслях промышленности. Широкое применение в технике имеет хлороводород НС1. В обычных условиях НС1 — бесцветный газ (т. кип.
— 84,9'С), хорошо растворимый в воде. Водный раствор хлороводорода называют соляной кислотой. Как сильная и доступная кислота, НС! применяется в технике, медицине и лабораторной практике. Соли соляной кислоты — хлориды металлов широко распространены в природе и используются в самых разнообразных областях науки и техники. Б р о м Вгщ и о д 1, и а с т а т А1т характеризуются следую- шими константами: 1х АЬ 113,5 244 134,5 309 Вгг — 7,2 53,'75 Температура плавления, 'С Температура кипения, 'С .
Стандартный электродный по- тенпнал 2Э'/23 , В . 0,54 1,07 контрольный вОпрОсы и здддчи 1. Почему гпелочныс металлы неустойчивы на воздухе н н водных растаорах? Ответ поясните на основе законов термодинамики и кинетики. Каким образом хранятся этн металлы? 2. Можно ли получить щелочные металлы электролизом? Ответ поясните. Приведите дримеры уравнений электродных реакпий получения щелочного металла. 3. Почему щелочноземельные металлы неустойчивы на воздухе, а бериллий и магний достаточно устойчнаы? 4. В чем отличие оксидов бериллия и оксидов других элементов 1! группы глааиой подгруппы? Как изменяются восстановительные свойства элементов 1! группы глааной подгруппы по мере возрастания порядкового номера элемента и почему? Сравнение температур плавления и температур кипения веществ в ряду Рт — С!т — Вгэ — 1т — А1з указывает на закономерное изменение свойств а сторону снижения неметалличности и появления металлических признаков, Так же наглядно сравнение в этом ряду стандартных электродных потенциалов Етэз (для фтора Едою=2,87 В, для хлора Етэз — 1,36 В) .
Уменьшение положительного значения Етэа от 287 В (Гэ+2е =2г ) до 084 В (1т+2е =21 ) говорит о заметном снижении окислительных свойств молекул галогенов и аналогичном увеличении восстановительных свойств их однозарядных ионов. Бром, иод и их соединения применяют для различных синтезов и анализов, а также в фармакологии прн производстве лекарств. Астат получают искусственным путем; синтезировано более пятнадцати радиоактивных изотопов А1 с коротким периодом полураспада.
Поэтому свойства астата изучены недостаточно и практического применения он пока не имеет. 6. Как изменяютси свойства элементов !Ч группы главной подгруппы с увеличением порядкового номера элемента? Ответ поясните конкретными примерами и реакциями. 6. Как изменяются свойства элементов Н1 группы главной подгруппы с воз. растанием порядкового номера элемента? Ответ поясните конкретными примерами реакций. 7. Какие из нижеперечисленных оксидов проявляют кислотные, а какие .. амфотерные свойства: СОх, 5)Оь ОеэОа 5пОх и РЬО,? 8.
Как изменяются свойства элементов )/ группы главной подгруппы с увеличением атомного номера элемента? Ответ поясните конкретными примерами и реакциями. 9. Какие оксиды обладают кислотными, а какие. — амфотериыми свойствайи: ?)зОз, РтОь А!тОз, 5ЬгОз и ВВОЗ? 1О. Напишите формулы следующих соединений и определите в них степень окисления элемента Ч группы главной подгруппы: азотная кислота, ортофосфорная кислота, аммиак, гидразин, сульфид висмута (Н!).
11. Как изменяются свойства элементов )/! группы главной подгруппы с уве. личением порядкового номера элементов? Ответ поясните конкретными примерами и реакциями. 12. Напишите формулы следующих соединений и определите в них степень окисления элемента Ъ'! группы главной подгруппы; серная кислота, сернистая кислота, сероводород, селенистая кислота 13. В каких случаях при получении сплавов образуются эвтектическне смеси, твердые растворы и химические соединения? 14. Напишите формулу комплексного иона, а состав которого входят бор и водород.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
