- •Министерство здравоохранения Республики Беларусь
- •Введение
- •Химический эквивалент. Основы титриметрического метода анализа
- •Техника выполнения лабораторных работ и техника безопасности
- •Первая помощь при ожогах и отравлениях *
- •Фундаментальные единицы измерения
- •Лабораторная посуда
- •Методические указания к занятию № 2
- •Химический эквивалент
- •Молярная масса химического эквивалента
- •Количество вещества эквивалента
- •Молярная концентрация химического эквивалента
- •Закон эквивалентов
- •1. Примеры расчета молярной концентрации эквивалента (нормальной концентрации)
- •2. Контролирующие задания
- •3. Выполнение индивидуальных заданий
- •Методические указания к занятию № 3
- •Титриметрический анализ. Общая характеристика метода
- •Требования, предъявляемые к реакциям, которые используют в титриметрии
- •Способы титрования
- •Способы приготовления рабочих растворов
- •Правила работы с мерной посудой при проведении аналитических измерений
- •Мерные колбы
- •Пипетки
- •Бюретки
- •Проведение титрования
- •Методические указания к занятию № 4
- •Кислотно-основное титрование. Общая характеристика метода
- •Определение точки эквивалентности в кислотно-основном титровании. Кислотно-основные индикаторы
- •Подбор индикаторов при кислотно-основном титровании
- •Кривые титрования многоосновных (полипротонных) кислот, многокислотных оснований и их солей
- •Применение кислотно-основного титрования
- •Расчет: вычисляют средний объем (V) кислоты, пошедшей на титрование, с точностью до сотых мл
- •Методические указания к занятию № 5
- •Редоксиметрия. Общая характеристика и классификация методов
- •Кривые титрования в редоксиметрии
- •Способы определения точки эквивалентности
- •Перманганатометрия
- •Иодометрия
- •Расчет: вычисляют средний объем (V) kMnO4,, пошедшей на титрование с точностью до сотых мл
- •Тесты к теме: Закон эквивалентов. Титриметрия
- •Учение о растворах Методические указания к занятию № 6
- •1. Задачи для самостоятельного решения
- •Методические указания к занятию № 7
- •1. Задачи для самостоятельного решения
- •Тесты к теме: Растворы. Электролитическая диссоциация. Буферные растворы
- •Методические указания к занятию № 8
- •Лабораторная работа № 2: Прочность и разрушение комплексных ионов.
- •Тесты к теме: Комплексные соединения
- •Химическая кинетика и катализ Методические указания к занятию № 9
- •1. Задачи для самостоятельного решения
- •Тесты к теме: Скорость химических реакций
- •Методические указания к занятию № 10
- •Тесты к теме: Катализ
- •Электрохимия Методические указания к занятию № 11
- •Методические указания к занятию № 12
- •Тесты к теме: Электрохимия. Электропроводимость растворов
- •Поверхностные явления Методические указания к занятию № 13
- •Методические указания к занятию № 14
- •Тесты к теме: Поверхностные явления. Адсорбция
- •Физическая химия дисперсных систем Методические указания к занятию № 15
- •Методические указания к занятию № 16
- •Тесты к теме: Дисперсные системы. Коллоидные растворы
- •Методические указания к занятию № 17
- •Тесты к теме: Растворы биополимеров
- •Химия биогенных элементов Методические указания к занятию № 18
- •Общая характеристика биогенных элементов.
- •Общая характеристика групп элементов общая характеристика элементов VII а группы Нахождение в природе
- •Строение атомов галогенов, их физические и химические свойства
- •Общая характеристика элементов
- •VI а группы Нахождение в природе
- •Строение атомов, химические и физические свойства халькогенов
- •Общая характеристика элементов
- •V a группы Нахождение в природе
- •Строение атомов, физические и химические свойства пниктогенов
- •Общая харатеристика элементов
- •Ivа группы Нахождение в природе
- •Физические и химические свойства элементов iva группы
- •Общая характеристика элементов II а группы Нахождение в природе
- •Общая характеристика элементов iiа группы на основании строения их атомов и положения в таблице д.И. Менделеева
- •Общая харатеристика элементов
- •I а группы Нахождение в природе
- •Общая характеристика щелочных металлов на основании строения их атомов и положения в таблице д.И. Менделеева
- •Физические свойства простых веществ
- •Общая харатеристика d-элементов
- •Качественные реакции на важнейшие биогенные элементы
- •1. Химическая термодинамика
- •2. Строение атома, химическая связь
- •Тесты по темам кср Химическая термодинамика
- •Строение атома. Химическая связь
- •Вопросы для подготовки к экзамену по общей химии для лечебного и педиатрического факультетов
- •Вопросы для подготовки к экзамену по общей химии для медико-психологического факультета
- •Содержание
- •VI а группы 287
- •V a группы 290
- •Ivа группы 296
- •I а группы 303
- •Подписано в печать 20 .07.2011.
Общая характеристика элементов
VI а группы Нахождение в природе
В VI А группу входят следующие элементы: кислород O, сера S, селен Se, теллур Te и полоний Po, (последний является радиоактивным, период полураспада наиболее стабильного изотопа равен ≈ 140 суток). Все эти элементы (за исключением полония) носят общее название «халькогены», что означает «образующие руды». Халькогены относятся к семейству р-элементов.
Кислород и сера широко распространены в природе и встречаются как в свободном состоянии, так и в связанном виде. Селен и теллур представлены гораздо реже (их массовая доля в земной коре составляет, соответственно, 6 ∙ 10-5% и 1 ∙ 10-6%) и существуют, главным образом, в связанном виде.
Каждый халькоген состоит из нескольких нерадиоактивных нуклидов, причем их число у элементов в группе возрастает сверху вниз. Так, для кислорода известны 3 стабильных нуклида, а для теллура – 8.
Строение атомов, химические и физические свойства халькогенов
Электронно-графическая формула внешнего энергетического уровня для атомов элементов VI A группы выглядит следующим образом.
Атомы кислорода отличаются от атомов всех остальных элементов VI А группы тем, что у них на внешнем слое отсутствует d-подуровень.
В невозбужденном состоянии атомы халькогенов имеют на внешнем слое по два неспаренных электрона, поэтому они могут образовать две ковалентные связи по обменному механизму. Их валентность в этом случае будет равна 2.
При возбуждении число неспаренных электронов увеличивается до 4 или 6 за счет распаривания электронных пар.
Соответственно, и возможные значения валентности также будут равны при этом 4 или 6.
Кислород, в отличие от всех остальных халькогенов, в соединениях обычно проявляет только валентность 2, так как у его атомов на внешнем слое нет вакантных d-орбиталей и электронные пары не могут распариться. Однако в некоторых соединениях (Н3О+) валентность кислорода может быть равна 3. Дополнительная третья связь образуется не по обменному, а по донорно-акцепторному механизму, причем атомы О выступают в роли донора электронной пары.
Все элементы VI А группы (кроме полония) типичные неметаллы, хотя и менее активные, чем галогены. Поэтому в своих соединениях они могут проявлять как положительную, так и отрицательную степень окисления.
Положительную степень окисления халькогены проявляют при взаимодействии с более электроотрицательными элементами, чем сами. В этом случае они выступают в роли восстановителей и отдают другим атомам с внешнего слоя свои неспаренные электроны. Величина степени окисления при этом может быть равна +2 (в невозбужденном состоянии), +4 или +6 (в возбужденном состоянии).
Степень окисления +2 для халькогенов мало характерна. Такие их соединения обычно неустойчивы, и в момент образования легко превращаются в соединения, где степень окисления данных элементов равна +4. Однако с увеличением порядкового номера элемента в группе устойчивость этих соединений несколько возрастает.
Кислород, как второй по электроотрицательности элемент, только в соединениях со фтором (F2O+2, F2О2+1) проявляет положительную степень окисления +2 или +1.
Отрицательную степень окисления атомы элементов VIА группы проявляют при взаимодействии с атомами менее электроотрицательных элементов, чем сами. В этом случае они выступают в роли окислителей и забирают от других атомов 2 недостающих до завершения своего внешнего слоя электрона. Величина их степени окисления при этом равна -2.
С водородом халькогены образуют соединения вида H2R. При обычных условиях это газообразные вещества. Исключение составляет Н2О, которая за счет межмолекулярных водородных связей находится в жидком агрегатном состоянии.
Термическая устойчивость водородных соединений в группе уменьшается сверху вниз.
При растворении в Н2О халькогеноводороды проявляют слабые кислотные свойства, отщепляя ионы Н+. Причем диссоциация протекает преимущественно по первой стадии:
H2R H+ + HR−
В группе сверху вниз сила этих кислот возрастает, что объясняется уменьшением прочности связи R-H из-за увеличения радиусов атомов халькогенов (табл. 5).
Так, Н2S является одной из самых слабых минеральных кислот (K1 дисс. = 6 ∙ 10-8), а для Н2Те величина K1 дисс. = 2 ∙ 10-3.
С кислородом халькогены могут образовать 3 вида оксидов: RO, RO2, RO3.
Оксид RO является для большинства халькогенов неустойчивым оксидом и в момент образования превращается в RO2. Так, выделенный SO уже при обычных условиях быстро распадается:
2SO → SO2 + S.
Оксиды RO2 и RO3 являются кислотными оксидами, которым соответствуют кислоты общего вида H2RO3 и H2RO4. Сила этих кислот в подгруппе сверху вниз закономерно уменьшается, что объясняется увеличением в аналогичном направлении металлических свойств у элементов и, как следствие этого, возрастанием основности их кислородсодержащих соединений. Причем для каждого элемента кислота H2RO4 является более сильной, чем кислота H2RO3, так как в первом случае халькогены имеют большую степень окисления (+ 6), чем во втором (+ 4).
Таблица 5. Некоторые физические свойства атомов элементов VI А группы и образуемых ими наиболее устойчивых аллотропных модификаций
Символ элемента |
O |
S |
Se |
Te |
Радиус атома, нм |
0,066 |
0,104 |
0,117 |
0,137 |
Энергия ионизации атома, кДж/моль |
1300 |
1000 |
940 |
870 |
Энергия сродства к электрону, кДж/моль |
140 |
200 |
195 |
190 |
Относительная электроотрицательность |
3,5 |
2,6 |
2,5 |
2,1 |
Плотность г/см3 простого вещества |
0,0014 |
2,06 |
4,82 |
6,25 |
Агрегатное состояние простого вещества при н.у. |
газ |
тв. тело |
тв. тело |
тв. тело |
Температура плавления простого вещества, оС |
-218,9 |
119,3 |
220 |
450 |
Как следует из таблиц 4 и 5, величины энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности у элементов VI А группы меньше, чем у галогенов, но, как и для галогенов, значения этих величин в группе сверху вниз уменьшаются, что свидетельствует об ослаблении неметаллических свойств элементов и их простых веществ (а, значит, и их окислительной и реакционной способности) при переходе от кислорода к теллуру.