Общая характеристика
Главную подгруппу VI группы образуют элементы кислород (О), сера (S), селен (Se), теллур (Те) и полоний (Ро), имеющие групповое название «халькогены», что в переводе означает «рудообразователи».
Строение внешнего электронного слоя атомов этой подгруппы ns2np4. Одинаковая структура валентного уровня обусловливает сходство халькогенов: все они относятся к семейству р-элементов, являются неметаллами (кроме полония). Имея на внешнем слое по 6 электронов, атомы данных элементов присоединяют недостающие до октета 2 электрона, и в соединениях проявляют низшую степень окисления, равную (— 2).
Наличие двух неспаренных электронов обусловливает типичную для кислорода валентность, равную II.
Так как у атома кислорода валентными являются электроны второго уровня, не имеющие d-подуровня, то для атомов кислорода переход в возбужденное состояние невозможен. Поэтому кислород имеет постоянную валентность П.
В соединениях с водородом халькогены проявляют валентность, равную II (степень окисления —2).
H2S, H2Se и Н2Те представляют собой при обычных, условиях газообразные вещества с неприятным характерным запахом. Все они ядовиты. При растворении в воде слабо диссоциируют на ионы и поэтому являются слабыми кислотами. Степень диссоциации немного увеличивается при переходе от H2S к Н2Те. В этом же направлении уменьшается прочность молекул (при нагревании H2Se и Н2Те разлагаются).
Кислород и его соединения
В свободном состоянии кислород существует в виде двух аллотропных модификаций: О2 — кислород и О3 — озон.
Кислород О2 при обычных условиях — газ без цвета и запаха; Т = —183°С; немного тяжелее воздуха, плотность 1,43.
|
|
В воде малорастворим: в 1 л ее при н. у. растворяется =0,07 г. Жидкий кислород — подвижная, слегка голубоватая жидкость.
Озон О3 при обычных условиях — газ синего цвета, с резким запахом; Ткип = -112 °С. Растворимость в воде выше, чем у кислорода. Жидкий озон —вещество темно синего, почти черного цвета. Взрывоопасен во всех агрегатных состояниях, так как самопроизвольно разлагается с выделением большого количества энергии.
Получение свободного кислорода
Очень чистый кислород получают путем электролитического разложения воды в присутствии электролита (например, Ш"'
В лабораторных условиях кислород можно получить путем разложения при нагревании неустойчивых соединений, содержащих в своем составе кислород, например:
Озон образуется в верхних слоях атмосферы (на высоте около 50 км) из свободного кислорода. Под влиянием ультрафиолетового облучения молекулы кислорода диссоциируют с образованием атомарного кислорода:
Химически свойства кислорода
При взаимодействии О2 с простыми веществами — металлами и неметаллами — обычно образуются оксиды, например:
Однако имеются и исключения. Например, при окислении кислородом таких щелочных металлов, как натрий и калий, образуются главным образом пероксиды (а оксиды являются побочным продуктом):
Почти все реакции с участием О2 экзотермичны, за редким исключением:
Характерной особенностью многих реакций соединения с кислородом является выделение теплоты и света. Такие реакции называются горением.
Многие сложные вещества также окисляются кислородом. При взаимодействии О2 с водородными соединениями неметаллов образуется вода, и неметалл выделяется либо в свободном состоянии, либо в виде своего оксида, в зависимости от условий проведения реакции:
|
|
Под действием кислорода низшие оксиды и гидроксиды переходят в соответствующие соединения с более высокой степенью окисления:
В кислороде сгорают практически все органические
вещества. Продуктами полного окисления являются, главным образом, углекислый газ и вода.
Пероксид водорода
Представляет собой бесцветную жидкость с Тпл = -0,41ºС и Ткип = 150, 2ºС и плотностью 1,45 г/см3. В чистом виде пероксид водорода взрывоопасен.
Раствор пероксида водорода имеет кислую реакцию, что обусловлено диссоциацией его молекул по типу слабой кислоты:
Некоторые пероксиды металлов, например Na2O2, ВаО2, можно рассматривать как соли слабой кислоты пероксида водорода. Из них можно получать Н2О2 действием более сильных кислот:
Пероксиды характеризуются наличием в молекулах перекисной цепочки из атомов кислорода:
