Общая характеристика p-элементов 6 группы

К элементам VI главной подгруппы (или 16-ой группы по новой номенклатуре ЮПАК) периодической системы элементов Д.И.Менделеева относятся кислород (О), сера (S), селен (Se), теллур (Te) и полоний (Ро). Групповое название этих элементов - халькогены (термин "халькоген" происходит от  греческих слов "chalkos"-медь и "genos"- рожденный ), то есть "рождающие медные руды", обусловлено тем, что в природе они встречаются чаще всего в форме соединений меди (сульфидов, оксидов, селенидов и т.д.).

При переходе от кислорода к полонию размер атомов и их возможные координационные числа увеличиваются, а энергия ионизации (Е_ион) и электроотрицательность (ЭО) уменьшаются. По электроотрицательности (ЭО) кислород уступает лишь атому фтора, а атомы серы и селена также азоту, хлору, брому; кислород, сера и селен относятся к типичным неметаллам.

Свойства элементов подгруппы кислорода

Свойства	O	S	Se	Те	Ро
1. Порядковый номер	8	16	34	52	84
2. Валентные электроны	2s22р4	Зs23р4	4s24р4	5s25p4	6s26p4
3. Энергия ионизации атома, эВ	13,62	10,36	9,75	9,01	8,43
4. Относительная электроотрицательность	3,50	2,6	2,48	2,01	1,76
5. Степень окисления в соединениях	-1, -2, +2	-2, +2, +4, +6	-2, +4, +6	-2, +4, +6	-2, +2
6. Радиус атома, нм	0,066	0,104	0,117 0,137		0,164

У атомов халькогенов одинаковое строение внешнего энергетического уровня — ns²nр⁴. Этим объясняется сходство их химических свойств. Все халькогены в соединениях с водородом и металлами проявляют степень окисления -2, а в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами — обычно +4 и +6. Для кислорода, как и для фтора, не типична степень окисления, равная номеру группы. Он проявляет степень окисления обычно -2 и в соединении со фтором +2. Такие значения степеней окисления следуют из электронного строения халькогенов

У атома кислорода на 2р-подуровне два неспаренных электрона. Его электроны не могут разъединяться, поскольку отсутствует d-подуровень на внешнем (втором) уровне, т. е. отсутствуют свободные орбитали. Поэтому валентность кислорода всегда равна двум, а степень окисления -2 и +2 (например, в Н₂О и ОF₂). Таковы же валентность и степени окисления у атома серы в невозбужденном состоянии. При переходе в возбужденное состояние (что имеет место при подводе энергии, например при нагревании) у атома серы сначала разъединяются Зр-, а затем 3s-электроны (показано стрелками). Число неспаренных электронов, а, следовательно, и валентность в первом случае равны четырем (например, в SO₂), а во втором — шести (например, в SO₃). Очевидно, четные валентности 2, 4, 6 свойственны аналогам серы — селену, теллуру и полонию, а их степени окисления могут быть равны -2, +2, +4 и +6.

Устойчивость соединений с высшей степенью окисления уменьшается от теллура к полонию, для которого известны соединения со степенью окисления 4+ и 2+ (например, PoCl₄, PoCl₂, PoO₂).

В свойствах серы, селена и теллура прослеживается больше аналогий, чем с кислородом и полонием. Так, в соединениях с отрицательными степенями окисления от серы к теллуру увеличиваются восстановительные, а в соединениях с положительными степенями окисления - окислительные свойства.

Водородные соединения элементов подгруппы кислорода отвечают формуле Н₂R (R - символ элемента): Н₂О, Н₂S, Н₂Sе, Н₂Те. Они называются хальководородами. При растворении их в воде образуются кислоты. Сила этих кислот возрастает с ростом порядкового номера элемента, что объясняется уменьшением энергии связи в ряду соединений Н₂R. Вода, диссоциирующая на ионы Н⁺ и ОН^-, является амфотерным электролитом.

Сера, селен и теллур образуют одинаковые формы соединений с кислородом типа RО₂ и RО^3-. Им соответствуют кислоты типа Н₂RО₃ и Н₂RО₄. С ростом порядкового номера элемента сила этих кислот убывает. Все они проявляют окислительные свойства, а кислоты типа Н₂RО₃ также и восстановительные.

Закономерно изменяются свойства простых веществ: с увеличением заряда ядра ослабевают неметаллические и возрастают металлические свойства. Так, кислород и теллур — неметаллы, но последний обладает металлическим блеском и проводит электричество.

Полоний - радиоактивный элемент. Наиболее стабильный изотоп получают в результате бомбардировки ядер нейтронами и последующего -распада :

( _1/2 = 138.4 дня).

-распад полония сопровождается выделением большого количества энергии. Поэтому полоний и его соединения разлагают растворители и сосуды, в которых хранятся, а изучение соединений Ро представляет значительные трудности.

Таблица 1.Свойства атомов элементов VI группы

Элемент Свойства	O	S	Se	Te	Po
Атомный номер	8	16	34	52	84
Число стабильных изотопов	3	4	6	8	0
Электронная конфигурация	[He]2s22p4	[Ne]3s23p4	[Ar]3d104s24p4	[Kr]4d105s25p4	[Xe]4f14 5d106s2 6p4
Ковалентный радиус, Е	0.74	1.04	1.40	1.60	1.64
Первая энергия ионизации, Еион, кДж/моль	1313.9	999.6	940.9	869.3	812.0
Элекроотрицательность (Полинг)	3.5	2.5	2.4	2.1	2.0
Сродство атома к электрону, кДж/моль	140.98	200.41	195.0	190.2	183