51. Общая характеристика элементов via группы (халькогены)
Халькогены – кислород O, сера S, селен Se, теллур Te, полоний Po и ливеморий Lv. Последние два радиоактивны. Строение внешнего электронного слоя атомов ns2np4. Для атома кислорода как элемента второго периода высшая валентность равна 4, однако соединения с такой валентностью встречаются довольно редко. Валентность, равную трем, кислород проявляет в ионе гидроксония и монооксиде углерода. По мере роста заряда ядра атома халькогена закономерно увеличивается радиус атома и уменьшается энергия ионизации. Вниз по группе неметаллические свойства атомов элементов халькогенов ослабевают, а металлические – нарастают.
52. Физические свойства халькогенов
Для всех халькогенов известны аллотропные видоизменения. Кислород и сера практически не проводят электрический ток (диэлектрики), селен и теллур – полупроводники.
Кислород – самый распространенный на Земле элемент. Это газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса. В воде плохо растворим. При понижении температуры до -184 градусов кислород превращается в голубую жидкость, а при температуре -218 градусов жидкость превращается в твердое вещество. Кислород обладает магнитными свойствами – жидкий кислород притягивается магнитом. Это объясняется тем, что молекула кислорода содержит два неспаренных электрона.
Аллотропная модификация кислорода – озон. O3 в стандартных условиях является газом голубого цвета, имеющий характерный резкий запах. Жидкий озон имеет синий цвет. Озон весьма взрывоопасен. Растворимость в воде выше, чем у кислорода. В природе озон существует в верхних слоях атмосферы, защищая Землю от ультрафиолетовых лучей.
Сера – при стандартных условиях представляет собой порошок или кристаллы желтого цвета. Имеет ряд аллотропных модификаций, отличающихся друг от друга составом и кристаллической решеткой. Ромбическая и моноклинная серы имеют молекулярную кристаллическую решетку, построенную из молекул состава S8, расположенных в пространстве в виде короны. Для ромбической серы характерна более плотная упаковка молекул. Если одну из этих сер нагреть и вылить в холодную воду, то получается аморфная пластическая сера, по свойствам напоминающая резину. Макромолекулы ее состоят из длинных зигзагообразных цепей.
В воде сера нерастворима и не смачивается ею. Лучше она растворима в бензине, спиртах и сероуглероде. Сера очень плохо проводит электрический ток и теплоту. В природе встречается как в свободном состоянии, так и в составе различных соединений (цистеин, метионин, цинковая обманка ZnS, киноварь HgS, сероводород и т.д.)
Селен – химический элемент с атомным номером 34 в периодической системе, обозначается символом Se (Selenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма – киноварно-красная).
Твёрдый селен имеет несколько аллотропных модификаций. Наиболее устойчивой модификацией является серый селен.
Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый.
Химически теллур менее активен, чем сера. Он растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо. С водой металлический теллур начинает реагировать при 100°С, а в виде порошка он окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид Te02.
При нагреве на воздухе теллур сгорает, образуя Te02. Это прочное соединение обладает меньшей летучестью, чем сам теллур. Поэтому для очистки теллура от оксидов их восстанавливают проточным водородом при 500-600 °С.
В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.