Реферат

Оглавление

введение	Стр 3
Общая характеристика элкментов	Стр 4
Физические свойства простых веществ	Стр7
Химические свойства простых веществ	Стр9
Гидриды	Стр21
Соединения кислорода с водородом.	Стр24
Халькогениды	Стр31
Оксиды халькогенидов	Стр 33
Сернистая селенистая и телуровая кислоты	Стр 40
Список используемой литературы	стр50

Введение

6А группу периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева составляют Халькогены (от греч. -- медь (в широком смысле), руда (в узком смысле) и генпт -- рождающий). Это такие химические элементы, как кислород (O), сера (S), селен (Se), теллур (Te), радиоактивный полоний (Po), и искусственно полученный ливерморий (Lv). Все эти элементы встречаются в природе (за исключением Lv), причем каждый из них имеет несколько природных изотопов (за исключением Po). Все они являются р-элементами. Строение валентного уровня их электронных оболочек соответствует формуле ns²np⁴.

Халькогены и их соединения имеют большое значение для живых организмов. Особая роль в существовании жизни на Земле принадлежит кислороду, не только как самому распространенному элементу Земли, но и как сильнейшему природному окислителю. Кислород входит в состав таких жизненно важных неорганических и органических веществ, как вода, жиры, белки, углеводы. В клетках живых организмов содержится около 65 % кислорода. Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Он играет важнейшую роль в процессах обмена веществ, в дыхании.

Сера входит в состав белков и аминокислот, содержащихся во всех животных тканях (особенно много серы содержится в волосах, шерсти, рогах, копытах). Соединения серы обнаружены в хрящах, костях, в желчи. Сера участвует в окислительно-восстановительных процессах организма. Вместе с тем повышенное содержание в окружающей среде таких соединений серы, как сероводород сернистый газ и др., губительно действует на растения и животных.

В отличие от серы, селен реже встречается в биологических системах. Вместе с тем он в микродозах обнаружен в большинстве растений. Недавно обнаружено, что в селене нуждаются человек и животные. Селен часто называют «элементом зрения», поскольку он входит в состав сетчатки глаза и влияет на остроту зрения. В глазах орла содержится в 100 раз больше селена, чем у человека. В концентрациях, намного превышающих потребности организма, селен токсичен, его летучие соединения ядовиты и опасны для жизни.

Общая характеристика элементов.

Кислород

O

15,999

2s²2p⁴

Кислород — самый распространённый элемент земной коры и человеческого организма. Образует две аллотропные модификации — кислород, O₂, и озон, O₃. Первый при нормальных условиях представляет собой газ без цвета, вкуса и запаха, мало растворяется в воде, а второй — газ голубого цвета, с резким специфическим запахом и «металлическим» вкусом, растворяется в воде в 10 раз лучше, чем кислород.

Кислород отличается от всех халькогенов. Это объясняется его положением в периодической системе. Кислород — халькоген второго периода, а это означает, что у него, в отличие от других элементов подгруппы, нет d-подуровня. Следовательно, элемент не способен переводить электроны подуровней s и p на подуровень d и поэтому проявляет, как правило, валентность 2. По электроотрицательности уступает только фтору. Образует оксиды, в которых проявляет степень окисления −2, пероксиды, степень окисления −1 (NaO, H2O2), надпероксиды, степень окисления равна -0.5 (KO2), и озониды, степень окисления -1/3 (RbO3).

S

32,06

3s²3p⁴

Сера — шестнадцатый элемент периодической системы. Встречается в природе как в виде свободной самородной серы, так и в виде соединений. Образует три основны́е аллотропные модификации: ромбическая, моноклинная и пластическая серы. Две первые представляют собой кристаллы жёлтого цвета состава S₈, а последняя — полупрозрачную тёмно-коричневую резиноподобную массу с молекулами в виде нерегулярных спиральных цепей состава S_n. При комнатной температуре устойчива только ромбическая модификация. Сера не растворяется в воде, а порошок серы плавает в ней за счёт микроскопических пузырьков воздуха.

В отличие от кислорода сера уже имеет d-подуровень и может проявлять валентность 4 и 6. Степени окисления: −2, −1, 0, +1, +2, +4, +6.

Селен

Se

78,971

3d¹⁰4s²4p⁴

Селен — типичный полупроводник. Мало распространён в природе. Содержание его в земной коре всего 6×10⁻⁵ % массы. Соединения селена встречаются в виде примесей к соединениям серы, и получают его из отходов производства серной кислоты. Как и сера, селен образует три аллотропные модификации. Все они твёрдые вещества чёрного (чёрный селен, Se), серого (серый полимер, Se) или красного (красный циклоселен, Se₈) цветов. Селен — микроэлемент в организме человека, способствует усваиванию иода. Многие его соединения, а также его аллотропные модификации ядовиты (в больших концентрациях). Имеет природный радиоактивный изотоп, ⁸²Se.Проявляет степени окисления −2, +2, +4, +6.

Теллур

Te

127,60

4d¹⁰5s²5p⁴

Теллур распространён в природе ещё меньше, чем селен. Массовая доля его в земной коре оценивается в 10⁻⁶ %. Относится к семейству металлоидов. Внешне похож на металл, но таковым не является. В природе встречается в виде минералов и примесей к самородной сере (японская теллу́ристая сера содержит 0,17 % теллура). Встречается даже самородный теллур. Как и селен, он тоже полупроводник, но находит меньшее применение. Теллур и его соединения в целом менее ядовиты по сравнению с селеном. Применяется как легирующая добавка к свинцу, улучшающая его механические свойства.Проявляет степени окисления −2, +2, +4, +6.

Полоний

Po

(209)

4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁴

До сих пор ведутся споры о принадлежности полония. Одни авторы причисляют полоний к металлоидам, а другие — к металлам. Полоний представляет собой серебристо-белый мягкий радиоактивный полуметалл. Имеет две аллотропные модификации — низкотемпературный полоний, α-Po, образующий кубическую решётку, и высокотемпературный полоний, β-Po, образующий ромбическую решётку. Все его соединения чрезвычайно ядовиты ввиду радиоактивности всех изотопов полония. Самый стабильный изотоп (с атомной массой 209) имеет период полураспада 125 лет. В макроколичествах в природе отсутствует, однако семь радионуклидов полония (полоний-210, 211, 212, 214, 215, 216 и 218) входят в состав естественных радиоактивных рядов.

Проявляет степени окисления −2, +2, +4, +6.

Ливерморий

Lv

(293)

5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁴

Ливерморий — искусственно синтезированный элемент, не имеющий стабильных изотопов, в природе не встречается. Свойства ливермория мало изучены, однако считается, что металлические свойства ливермория выражены ещё сильнее, чем у полония

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]2s^22p^4	[Ne]3s^23p^4	[Ar]3d^104s^24p^4	[Kr]4d^105s^25p^4	[Xe]4f^145d^106s^26p^4
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

Физические свойства простых веществ

Кислород — химически активный неметалл, является самым лёгким элементом из группы халькогенов.

Как простое вещество (при нормальных условиях) кислород — газ без цвета, вкуса и запаха, молекула которого состоит из двух атомов (формула — O₂). Систематическое название: дикислород. Жидкий кислород (при низких температурах) имеет светло-голубой цвет, а твёрдый (при низких температурах) представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

Существуют и другие аллотропные формы кислорода, например, озон — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода (формула O₃). Систематическое название: трикислород. Часто можно почувствовать запах озона после грозы. Озон образует озоновый слой в стратосфере, который образуется там за счёт ионизации кислорода ультрафиолетом. При нормальных условиях — голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, серые, практически чёрные кристаллы. Обе связи O—O в молекуле озона имеют одинаковую длину 1,278 Å. Угол между связями составляет 116,8°. Центральный атом кислорода sp²-гибридизован, имеет одну неподелённую пару электронов. Порядок каждой связи — 1,5, резонансные структуры — с локализованной одинарной связью с одним атомом и двойной — с другим, и наоборот. Молекула полярна, электрический дипольный момент — 0,5337 Д.

Простое вещество сера — это светло-жёлтый порошкообразный неметалл. В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образуя многие кислоты и соли. Практически нерастворима в воде. Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде.

Сера является шестнадцатым по химической распространённости элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и в связанном виде. Важнейшие природные минералы серы: FeS₂ — железный колчедан, или пирит, ZnS — цинковая обманка, или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск, или галенит, HgS — киноварь, Sb₂S₃ — антимонит, Cu₂S — халькозин, CuS — ковеллин, CuFeS₂ — халькопирит. Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обусловливает «постоянную» жёсткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны циклические молекулы S₈, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S₄, S₆) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами. В воде сера нерастворима, но хорошо растворяется в органических растворителях, например, в сероуглероде, скипидаре.

Плавление серы сопровождается заметным увеличением объёма (примерно 15 %). Расплавленная сера представляет собой жёлтую легкоподвижную жидкость, которая выше 160 °C превращается в очень вязкую тёмно-коричневую массу. Наибольшую вязкость расплав серы приобретает при температуре 190 °C; дальнейшее повышение температуры сопровождается уменьшением вязкости и выше 300 °C расплавленная сера снова становится подвижной. Это связано с тем, что при нагревании серы она постепенно полимеризуется, увеличивая длину цепочки с повышением температуры. При нагревании серы свыше 190 °C полимерные звенья начинают рушиться.

Сера может служить простейшим примером электрета. При трении сера приобретает сильный отрицательный заряд.

Природная сера состоит из четырёх стабильных изотопов:

³²S (95,02 %), ³³S (0,75 %), ³⁴S (4,21 %), ³⁶S (0,02 %).

Получены также искусственные радиоактивные изотопы

³¹S (T_½ = 2,4 с), ³⁵S (T_½ = 87,1 сут), ³⁷S (Т_½= 5,04 мин) и другие

Химические свойства простых веществ.