Chemia/Pierwiastki grupy 16 - tlenowce: Różnice pomiędzy wersjami

Z Brain-wiki
Linia 57: Linia 57:
 
|8,46
 
|8,46
 
|}
 
|}
Powyższa tabela pochodzi z [[:Tlenowce|polskiej wikipedii]]  
+
Powyższa tabela pochodzi z [[Wikipedia:pl:Tlenowce|polskiej wikipedii]]  
  
  

Wersja z 10:44, 4 cze 2015

Próbki tlenowców
Właściwości fizyczne tlenowców
Tlenowiec Masa
atomowa [u]
Temperatura
topnienia [K]
Temperatura
wrzenia [K]
stan skupienia Elektroujemność
(wg. Paulinga)
Konfiguracja elektronowa

(podkreślono elektrony walencyjne)

Potencjał jonizacji
Tlen 16 54 90 gaz 3,5 [He] 2s22p4 13,61
Siarka 32 388 718 ciało stałe 2,5 [Ne]3s23p4 10,36
Selen 79 494 958 ciało stałe 2,4 [Ar]4s23d104p4 9,75
Tellur 128 723 1261 ciało stałe 2,1 [Kr]4d105s25p4 9,01
Polon 209 527 1235 ciało stałe 2,0 [Xe]4f145d106s26p4 8,46

Powyższa tabela pochodzi z polskiej wikipedii


Tlen różni się od pozostałych pierwiastków znacznie wyższą elektroujemnością. Dzieki temu w większości związków przyjmuje ujemne stopnie utlenienia (-2 w tlenkach lub -1 w ponadtlenkach). Pozostałe tlenowce przyjmują oprócz stopnia utlenienia -2, również dodatnie stopnie utlenienia, +4 i +6.

Właściwości fizyczne

  • Pierwsze 4 pierwiastki VI grupy są niemetalami, promieniotwórczy polon jest metalem.
  • Tlen w warunkach normalnych występuje w postaci gazowej, pozostałe pierwiastki są ciałami stałymi. Siarka występuje w przyrodzie zarówno w stanie wolnym, jak i w postaci minerałów. Selen i tellur są mało rozpowszechnione, występują w siarczkowych rudach srebra i złota. Polon występuje w minerałach uranu i toru jako produkt przemian promieniotwórczych.
  • Tlen występuje w dwóch odmianach alotropowych, w postaci trwałego ditlenu (O2) oraz nietrwałego ozonu (O3). Ozon powstaje w stratosferze pod wpływem promieniowania nadfioletowego (3O2 → 2O3). Ozon pełni rolę filtra pochłaniającego promieniowanie UVB (zakres 280-320 nm), które jest szkodliwe dla organizmów żywych.
  • Siarka występuje w kilku odmianach alotropowych. W warunkach normalnych siarka istnieje w postaci krystalicznej, zwanej odmianą rombową lub siarką a. Ogrzewana pod ciśnieniem 0,1 MPa przechodzi w siarkę jednoskośną (siarkę β). Dalsze ogrzewanie prowadzi do stopienia siarki. Powolne chłodzenie powoduje powrót do siarki rombowej, a gwałtowne — do powstania tzw. siarki plastycznej, która jest przechłodzoną cieczą.


Siarka rombowa (A) i jednoskośna (B)

Reaktywność tlenowców

  • Tlen w warunkach normalnych reaguje z nielicznymi pierwiastkami, (fosforem i metalami I grupy), a w podwyższonej temperaturze z większością metali i niemetali (z wyjątkiem fluoru i platyny).
  • W reakcjach tlenu z pozostałymi pierwiastkami VI grupy powstają odpowiednie ditlenki (SO2, SeO2, TeO2), które można utlenić w obecności katalizatorów do tritlenków:
EO2 + O2 → EO3 (E oznacza siarkę, selen lub tellur)
  • Tlenki pierwiastków VI grupy mają charakter kwasowy. W reakcji z wodą tworzą kwasy typu H2EO3 i H2EO4:
SO2 + H2O → H2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
  • Moc obu typów kwasów tlenowych maleje w miarę przechodzenia w dół grupy. Kwasy H2EO4 są mocniejsze od kwasów H2EO3.
  • Największe znaczenie ma kwas siarkowy. Jest to trwały kwas o właściwościach higroskopijnych (zdolność do wiązania wody). Wiązanie wody przez kwas siarkowy jest procesem silnie egzotermicznym, co powoduje znaczne ogrzewanie się roztworu podczas rozcieńczania.

Kwasy tlenowe siarki

  • H2SO4 — kwas siarkowy (VI)
  • H2SO3 — kwas siarkowy (IV)
  • H2SO2 — kwas siarkowy (II)
  • H2S2O8 — kwas nadtlenodisiarkowy (VI)
  • H2SO5 — kwas nadtlenomonosiarkowy (VI)
  • H2S2O3 — kwas tio(-II) siarkowy (VI)

Spośród wszystkich oksokwasów siarki tylko kwas siarkowy (VI) można otrzymać w stanie czystym, pozostałe kwasy istnieją wyłącznie w roztworach.

Wodorki

  • Wodorki pierwiastków VI grupy otrzymuje się w wyniku bezpośredniej reakcji z wodorem lub działania kwasów na siarczki, selenki i tellurki metali:
E + H2 → H2E
M2E + 2H+ → H2E + 2M+
  • H2S, H2Se, H2Te są silnie trującymi gazami o przykrym zapachu (H2S jest bardziej toksyczny niż HCN).
  • Trwałość termiczna wodorków maleje w miarę przechodzenia w dół grupy, wzrasta natomiast charakter kwasowy. Wszystkie wodorki dysocjują w wodzie dwustopniowo:
H2E + H2O → EH¯ + H3O+
EH¯ + H2O → E2- + H3O+
  • Oprócz wodorków typu H2E pierwiastki VI grupy tworzą połączenia nadtlenkowe

(H-O-O-H, M-O-O-M) oraz polisiarczkowe (H-S-S-H, Fe-S-S-Fe)

Związki tlenowców z fluorowcami

  • Siarka, selen i tellur łatwo reagują z fluorem tworząc odpowiednie heksafluorki EF6. Siarka tworzy ponadto SF4 oraz S2F10.
  • SF4 jest niezwykle reaktywnym gazem, w wodzie ulega natychmiastowej hydrolizie
SF4 + 2H2O → SO2 + 4HF
z wydzieleniem fluorowodoru, dzięki czemu jest wykorzystywany jako środek fluorujący.