Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 2 НЕМЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ

 

ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ГРУПИ (ХАЛЬКОГЕНИ)

 

До VIA групи періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва належать неметалічні елементи Оксиген O, Сульфур S, Селен Se, Телур Те і металічний елемент Полоній Po.

У природі Оксиген, Сульфур, Селен, Телур трапляються у вигляді сполук з металічними елементами, які утворюють руди. Тому ці елементи називають халькогенами (з грец. — «ті, що народжують руди»).

Хімічний елемент Оксиген (лат. — «той, що народжує кислоту») відкрив шведський хімік К. Шеєле у 1771 р. і незалежно від нього англійський хімік Д. Прістлі в 1774 р.; Сульфур (походження назви не з’ясовано) відомий з VIII ст. до н. е; Селен (від грец. Місяць) — шведський хімік Й. Берцеліус у 1817 р.; Телур (від лат. Земля) — угорський гірничий інспектор Ф. Мюллер фон Рейхенштейн у 1782 р.

Назви двох останніх елементів свідчать, що у природі вони є супутніми, часто містяться в одних гірських породах.

Полоній — радіоактивний хімічний елемент, відкритий у 1898 р. П. Кюрі та М. Склодовською-Кюрі. Названий на честь Польщі — батьківщини М. Склодовської-Кюрі.

 

§ 24. Загальна характеристика

 

Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

характеризувати і порівнювати хімічні елементи VIA групи за положенням у періодичній системі та будовою атомів, їх поширеність у природі;

наводити приклади основних природних сполук халькогенів;

оцінювати їх біологічне значення.

Електронна будова та властивості атомів елементів. Елементи VIA групи мають подібну будову зовнішнього енергетичного рівня їх атомів, на якому розміщуються шість валентних електронів, що забезпечує неметалічний характер і подібність їхніх властивостей (табл. 7).

Електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня атомів — ns2np4, де n — номер періоду:

- Чому елементи VIA групи належать до р-елементів?

Із зростанням атомного номера при переході від Оксигену до Полонію збільшуються атомні радіуси елементів, що послаблює притягання зовнішніх валентних електронів до ядра. Відповідно електронегативність зменшується, послаблюються неметалічні властивості й окиснювальна здатність і посилюються металічні властивості хімічних елементів.

Т а б л и ц я 7

Характеристика елементів VIA групи

Хімічний елемент

Період

Атомний номер

Відносна атомна маса

Радіус атома, нм

Електронегативність

Валентні електрони

Валентність

Ступені окиснення

Неметалічні властивості

Оксиген O

2

8

16

0,066

3,44

2s22p4

ІІ

-2, -1, 0, +2

Послаблюються <-----------

Сульфур S

3

16

32

0,104

2,58

3s23p4

ІІ, IV, VI

-2, -1, 0, +4, +6

Селен Se

4

34

79

0,117

2,55

4s24p4

ІІ, IV, VI

-2, 0, +4, +6

Телур Те

5

52

128

0,137

2,10

5s25p4

ІІ, IV, VI

-2, 0, +4, +6

Полоній Po

6

84

209

Немає

відомостей

2,0

6s26p4

ІІ, IV, VI

0, +2, +4, +6

До завершення зовнішнього енергетичного рівня халькогенам не вистачає двох електронів, тому в сполуках з менш електронегативними елементами, а саме Гідрогеном, металічними елементами вони виявляють найменший ступінь окиснення (-2).

У цих сполуках елементи VIA групи мають валентність ІІ за наявності двох неспарених р-електронів на зовнішньому енергетичному рівні, які утворюють два хімічні зв’язки.

Як Оксиген у гідроген пероксиді H2O2, пероксидах лужних металічних елементів (Na2O2), так і Сульфур у піриті FeS2 виявляють ступінь окиснення -1, тому що один ковалентний неполярний зв’язок витрачають на з’єднання між собою:

Усі елементи VIA групи, крім Оксигену, в сполуках з більш електронегативними неметалічними елементами мають ступені окиснення +4 або +6 і валентність IV та VI. Це зумовлено наявністю вільних орбіталей на d-підрівні відповідних зовнішніх енергетичних рівнів, на які в збудженому стані можуть переходити валентні електрони, як показано на схемі:

Оксиген виявляє позитивний ступінь окиснення (+2) тільки у сполуці з більш електронегативним Флуором

- Поясніть, чому сполука OF 2 має назву оксиген флуорид, а не флуор оксид.

Як і в галогенів, фізичні й хімічні властивості простих і складних речовин, утворених елементами VIA групи, закономірно змінюються зі збільшенням атомного номера елемента і радіуса.

Кисень і сірка — типові неметали, мають найбільшу окиснювальну здатність. Селен і телур подібно до сірки крихкі, але за зовнішньою ознакою — металічним блиском — подібні до металів; є напівпровідниками. Полоній — м’який, сріблясто-білий метал.

Халькогени як неметалічні елементи утворюють кислотні оксиди складу

Їм відповідають гідроксиди — кислоти складу

Загальною формулою летких сполук халькогенів з Гідрогеном є H2E. Це задушливі гази, при розчиненні яких у воді утворюються кислоти. Міцність хімічного зв’язку в ряду H2O—› H2S —› H2Se —› H2Te зі збільшенням атомного радіуса елементів VIA групи зменшується, що зумовлює збільшення сили кислот.

Поширеність у природі. За поширеністю на Землі Оксиген посідає перше місце. Він утворює дві прості речовини: кисень O2 та озон O3, які входять до складу земної атмосфери. Об’ємна частка кисню в атмосфері становить 20,95 %, масова частка — 23,12 %. Оксиген є найпоширенішим елементом літосфери (масова частка 47,4 %) і гідросфери (масова частка 85,82 %). Це один з основних елементіворганогенів, який входить до складу більшості органічних сполук.

Сульфур за поширеністю є 16 елементом у літосфері (майже 0,05 %), де міститься у вигляді самородної сірки й утворює різні руди: сульфідні — пірит, або залізний колчедан FeS2, цинкову обманку ZnS, свинцевий блиск PbS; сульфатні — гіпс CaSO4 • 2H2O (мал. 34) і барит BaSO4. У вигляді дигідроген сульфіду H2S є в природному та вулканічних газах, у нафті.

 

 

Мал. 34. Природні сполуки Сульфуру: а — самородна сірка; б — пірит; в — цинкова обманка; г — свинцевий блиск; ґ — гіпс

 

За поширеністю у природних водах посідає шосте місце. Морська вода містить 0,1 % Сульфуру у вигляді сульфат-іонів SO2-.

Масова частка Селену в літосфері становить 0,000005 %, Телуру — 0,0000001 %. Найчастіше вони містяться в сульфуровмісних рудах.

Біологічна значення. Оксиген — елемент, біологічне значення якого ви розглядали раніше на уроках хімії та біології.

 Схарактеризуйте біологічне значення Оксигену.

Як елемент-органоген Сульфур входить до складу амінокислот, з яких синтезуються білки. Становить 0,25 % маси людського тіла — міститься переважно у волоссі, шкірі, нігтях. Сполуки Сульфуру беруть участь практично в кожному метаболічному процесі організму, забезпечують здорові шкіру, нігті, волосся, мають протиалергічну й антиоксидантну дію. Сульфур міститься в різних сортах капусти, в цибулі, винограді, яблуках, зернових, пісному м’ясі, рибі. Добова потреба людини в цьому елементі становить 1 г.

Більшість живих істот містить від 0,01 до 1 мкг/кг (1 мкг = 1 10-6 г) Селену. Це важливий елемент, необхідний для підтримки імунної системи тварин і людини, має антиоксидантну дію, впливає на гостроту зору. Застосування сполук Селену дає позитивні результати в лікуванні ВІЛ-інфікованих. Своєрідні «чемпіони» за вмістом Селену — кокос і фісташки, менший вміст у свинячому салі та часнику. Однак його сполуки токсичні в завищених дозах. Отруєння живих організмів спричиняє антропогенне забруднення навколишнього середовища.

Сполуки Телуру токсичні, хоча в надзвичайно незначній кількості містяться у живих організмах. Біологічна роль поки ще не з’ясована.

Коротко про головне

До VIA групи належать неметалічні елементи-халькогени: Оксиген О, Сульфур S, Селен Se, Телур Те, на зовнішньому енергетичному рівні атомів яких розміщуються шість валентних електронів. Зі збільшенням атомного номера відповідно збільшуються атомні радіуси елементів, що послаблює їх неметалічні властивості й окиснювальну здатність. Валентність: ІІ; для Сульфуру, Селену, Телуру — IV,VI. Типові ступені окиснення: -2, 0; для Сульфуру, Селену, Телуру: +4, +6. Утворюють: прості речовини — неметали, кислотні оксиди складу ЕО2, ЕО3 та відповідні їм оксигеновмісні кислоти Н2ЕО3, Н2ЕО4; леткі водневі сполуки складу Н2Е, водні розчини яких є кислотами. Існують у природі як у вигляді простих речовин (О2, О3, S), так і складних. Мають велике біологічне значення.




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити