blank

Задание 6 ЕГЭ по химии. Халькогены

Продолжаем наше путешествие по группам Периодической таблицы в рамках подготовки к успешной сдачи ЕГЭ по химии. Элементы главной подгруппы шестой группы имеют второе название – халькогены, что означает «рождающие руды». Такое наименование связано с тем, что основные месторождения руд – оксидные или сульфидные.

Это минералы халькозин, халькопирит. Так, сера по распространенности на Земле занимает 15 место, образуя соединения со многими металлами, в том числе и со ртутью. Большинство этих природных соединений – сульфиды: сульфид свинца, сульфид цинка, сульфид меди, сульфид железа. Уникальное месторождение соединения серы – сероводород – вода Черного моря. Так, на глубине 200 метров концентрация сероводорода уже может быть 100мг/л. Это – мертвая среда для всех животных, выжить могут только бактерии. Как раз последние активно используют сероводород. Некоторые для выработки энергии используют реакцию восстановления серы, превращая сульфат-ионы в сероводород, и иные используют реакцию окисления сероводорода с образованием серы.

В природе также встречается и самородная сера. Образуется в результате окисления выделяющегося из земных недр сероводорода. Это особенно частое явление в местах повышенной вулканической активности.

Основное состояние халькогенов – ns2np4 то есть у нас тут 2 неспаренных р-электрона. Степень окисления халькогенов в соединениях, как правило -2 и только в соединениях с кислородом сера, селен и теллур принимают положительные степени окисления +4 и(или) +6. Степень окисления +2 не характерна для халькогенов за исключением полония.

Присутствие двух неспаренных электронов в атоме дает возможность простым веществам образовывать либо кратную связь с двумя атомами в молекуле элемента, либо одинарной связи в цепочечной молекуле. В кислороде пи-связи аналогичны по прочности сигма-связям и образование кратной связи в молекуле энергетически выгоднее, нежели образование цепочечной структуры. Это обусловлено тем, что связанные ван-дер-ваальсовыми силами образуются более прочные и устойчивые виды простых веществ.

В случае серы наибольший энергетический выигрыш дает образование молекулы S8. Идет образование валентного угла между связями в цепи равным почти 90 градусам, за счет перпендикулярно расположенных р-орбиталей. Молекула имеет форму короны.

Кислород. Получение и химические свойства элемента.

blank

В земной коре кислорода порядка 55%, в водной оболочке -86% кислорода. Растворимость кислорода в воде невысока. При нормальных условиях в 100 литрах воды растворяется только 3 литра кислорода. Элемент входит в состав почти всех веществ, из которых построена живая природа. В организме человека порядка 65% этого важного элемента.

В промышленных масштабах кислород получают из воздуха. Методом фракционной перегонки сжиженного воздуха. Хранение кислорода происходит под давлением в 150 атмосфер в стальных баллонах. В лаборатории вещество можно получить путем термического разложения некоторых веществ (к примеру оксидов)

Элемент имеет электронную конфигурацию 1s22sp4 . Ядро атома состоит из восьми протонов и восьми или десяти нейтронов. При стандартных условиях самая термодинамически устойчивая форма элемента – молекулярный кислород – малорастворимый в воде, бесцветный газ без вкуса и запаха.

Химические свойства кислорода в реакциях объяснимы присутствием в атоме двух неспаренных электронов и двух неподеленных электронных пар.

Два неспаренные электроны участвуют в образовании двух ковалентных связей – кратной связи элемент-кислород и одинарной связи из двух атомов элемент-кислород-элемент. Атом кислорода выступает в качестве своеобразного мостика между атомами элементов.

Неподеленные электронные пары дают кислороду возможность выступать донором в соединениях. Прочная связь атомов в молекуле кислорода объясняет большую энергию активации реакций с участием кислорода, а значит реакции при обычных условиях протекают крайне медленно. Что объясняет присутствие катализаторов в реакциях с кислородом. К примеру, в реакциях окисления катализатор – вода.

Высокие значения электроотрицательности атома поясняет его отрицательную степень окисления в любых соединениях за исключением фторидов. То есть кислород выступает везде в роли окислителя и всегда восстанавливается в ходе реакции.

С кислородом реагирую все элементы за исключением благородных газов, галогенов, серебра, золота, платины, отметим, что большинство металлов вступают в реакцию с кислородом только на поверхности и образуют прочную оксидную пленку.

Еще одна модификация кислорода – озон. В переводе с греческого означает «пахнущий». Вы его наверняка ощущали в момент грозы, либо вблизи с работающими электромашинами. Высокая концентрация этого газа есть в воздухе при обработке ультрафиолетовыми и ртутными лампами. В чистом виде это очень ядовитый газ. Реакционная способность озона на порядки выше

сильноозонированного воздуха. Он способен разрушать органические красители. Это сильный окислитель. В реакциях окисления работает только один атом кислорода. Большинство органических веществ воспламеняются в атмосфере озона или даже в обычных условиях окисляет серебро, ртуть, большинство сульфидов.

Его основное применение – дезинфекция, обеззараживание воды, применение в качестве окислителя в синтезах.

Сера. Получение и химические свойства.

blank

Электронная конфигурация серы 1s22s2p63s2p43d10 Основной метод получения – окисление сероводорода, либо в рудной промышленности расплавом перегретым водяным паром и вытеснением на поверхность земли сжатым воздухом. Элемент входит в состав огромного количества белков в том числе альбумина. При разложении белка сера выделяется в виде сероводорода, именно поэтому тухлое яйцо имеет характерный запах сероводорода.

Сера представлена несколькими аллотропными модификациями (аллотропия – частный случай полиморфизма. Существование элемента в виде двух или нескольких простых веществ)

Ромбическая сера  — вещество желтого цвета, состоящая из кристаллов S8, синтезируется из кристаллов CS2 Нагревание до 96 градусов по шкале Цельсия ромбическую серу переводит в следующую полиморфную модификацию – моноклинную серу, образовываемую при кристаллизации расплава Последняя представляет собой кольца S8, устойчивые к воздействию до температуры 160 градусов по Цельсию. Выше этого предела происходит разрыв цепей на короткие фрагменты. Вязкость вещества резко снижается. При охлаждении полученного расплава (резком охлаждении) образуется пластическая сера – резиноподобное вещество черного цвета. При этом если эту массу оставить в покое на несколько дней, то мы снова получим ромбическую серу.

Какие реакции характерны для серы? Все твердофазные реакции с этим веществом в обычных условиях не протекают. На холоде сера реагирует с фтором, хлором, ртутью.

А вот в жидкой фазе или в газовой реакционная способность резко увеличивается. Так происходит реакция горения в атмосфере серы цинковой пыли и меди с железом.

При повышении температуры сера вступает в реакцию с водородом с образованием гидрида, с кислородом образует диоксид серы.

Не реагирует с азотом, золотом, платиной и благородными газами.

Основная масса серы идет на производство серной кислоты, еще часть используется в резиновой промышленности. Также важен синтез дисульфида углерода, применяемого в качестве растворителя. Сера важна в сельском хозяйстве и в медицине.

Оставить Комментарий