Содержание

Кислотные оксиды — получение и химические свойства » HimEge.ru

Кислотными называются оксиды, взаимодействующие с основаниями (или основными оксидами) с образованием солей.

Кислотные оксиды представляют собой оксиды неметаллов или переходных металлов в высоких степенях окисления, им соответствуют кислотные гидроксиды, обладающие свойствами кислот.
Например, S +6 O 3 → H 2 S +6 O 4 ; N 2 +5 O 5 → HN +5 O 3 , причем степень окисления элемента не изменяется при переходе от оксида к гидроксиду.

Получение кислотных оксидов

1. Окисление кислородом

4Р + 5О 2 = 2Р 2 О 5 ,

2. Горение сложных веществ

СН 4 + 2О 2 → СО 2 + 2 Н 2 О;

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO

2 ,

Химические свойства кислотных оксидов

1. Большинство кислотных оксидов непосредственно взаимодействуют с водой с образованием кислот:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 ,

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 ,

P 2

O 5 + H 2 O = 2HPO 3 ,

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4.

2. Наиболее типичными для кислотных оксидов являются их следующие реакции с образованием солей:

с основными оксидами: SO 3
+ Na 2 O = Na 2 SO 4
с амфотерными оксидами: P 2 O 5 + Al 2 O 3 = 2AlPO 4
со щелочами: CO 2 + 2KOH = K 2 CO
3
+ H 2 O

3. Кислотные оксиды могут вступать в многочисленные окислительно-восстановительные реакции, например,

СO 2 + C = 2CO,

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ,

SO 2 +2H 2 S = 3S + 2H 2 O,

4CrO

3 + C 2 H 5 OH = 2Cr 2 O 3 + 2CO 2 + 3H 2 O

4. Менее летучие кислотные оксиды вытесняют более летучие кислотные оксиды из их солей (сплавление):

Na 2 CO 3 + SiO 2 →    Na 2 SiO 3 + CO

2 ↑

Оксиды — получение и свойства


Хотелось бы дать возможно более простое определение оксида — это соединение элемента с кислородом. Но существуют кислоты и соли. Рассмотрим соединения h3O2 и BaO2. Перекись водорода является слабой кислотой (она диссоциирует в воде давая ионы водорода и анионы HO2- и O2-2). Пероксид бария — это бариевая соль перекиси водорода. У молекул h3O2 и BaO2 есть кислородный мостик -O-O-, поэтому степень окисления кислорода в этих соединениях -1. В неорганической химии обычно пероксиды к классу оксидов не относят и поэтому необходимо уточнить определение оксида таким образом, чтобы пероксиды в этот класс не попадали. Фтор самый активный неметалл и вслед за ним идет кислород. Формальная степень окисления атома кислорода в оксиде фтора +2, а во всех других оксидах -2. Следовательно, оксидами называют соединения элементов с кислородом, в которых кислород проявляет формальную степень окисления равную -2 (за исключением оксида фтора, где она равна +2).

Один и тот же химический элемент может образовывать с кислородом не один оксид, а несколько, например, у азота известны оксиды  N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5. Во всех этих оксидах степень окисления у кислорода -2, а у азота, соответственно, +1, +2, +3, +4, +4 и +5. У двух оксидов: NO2 и N2O4 степен окисления азота и кислорода совпадают. В названии веществ отражается история развития химии как науки. В период накопления экспериментальных данных в химии названия веществ отражали либо способ их получения (жженая магнезия: MgCO3 ® MgO + CO2), либо характер воздействия на человека (N2O — веселящий газ), либо сферу применения (пурпурно-красная краска «сурик» — Pb3O4) и т.д. По мере того как все большее число людей изучало химию, по мере того как все большее число веществ надо было охарактеризовать и запомнить возникла необходимость просто словами называть формулу вещества. Введение понятий валентность, степень окисления и т.д. влияло на названия веществ. Мы приведем таблицу, в которой даны названия оксидов азота при использовании различных стилей и номенклатур.

Получение оксидов

При изучении данной главы особое внимание будет уделено взаимосвязи «родственных» веществ из разных классов.

Как получить оксиды из простых веществ? Их окислением:

2Mg + O2 = 2MgO, 2C + O2 = 2CO, C + O2 = CO2.

Рассмотрим лишь принципиальную возможность получения оксида из простых веществ. Получение CO и CO2 будет рассмотрено в разделе «Углерод».

Можно ли получить оксиды из оксидов? Да:

2SO2 + O2 = 2SO3, 2SO3 = 2SO2 + O2, Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2.

Можно ли получить оксиды из гидроксидов ? Да:

Ca(OH)2 CaO + h3O, h3CO3 = CO2 + h3O.

Можно ли получить оксиды из солей ? Да:

CaCO3 CaO + CO2, 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2.

 

Свойства оксидов

Если посмотреть внимательно реакции, написанные выше, то те из них, в которых оксиды встречались в левой части уравнения, будут говорить нам о свойствах оксидов. Эти общие для всех оксидов свойства относятся к окислительно-восстановительным процессам:

2SO2 + O2 = 2SO3, 2SO3 = 2SO2 + O2, Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2, Al + Fe2O3 = Al2O3 + Fe, C + Fe2O3 = CO + 2FeO.

Но тем не менее, свойства оксидов обычно рассматриваются с учетом их классификации.

Свойства основных оксидов

Прежде всего надо показать, что отвечающие им гидроксиды являются основаниями:

CaO + h3O = Ca(OH)2, Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH-,

т.е. оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов при взаимодействии с водой дают растворимые в воде основания, которые называются щелочами.

Основные оксиды, реагируя с кислотными или амфотерными оксидами, дают соли:

CaO + SO3 = CaSO4, BaO + Al2O3 = Ba(AlO2)2.

Основные оксиды, реагируя с кислотными или амфотерными гидроксидами, дают соли:

CaO + h3SO4 = CaSO4 + h3O, K2O + Zn(OH)2 = K2ZnO2 + h3O.

Основные оксиды, реагируя с кислыми солями, дают средние соли:

CaO + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3 + h3O.

Основные оксиды, реагируя с нормальными солями, дают основные соли:

MgO + MgCl2 + h3O = 2Mg(OH)Cl.

Свойства кислотных оксидов

Отвечающие кислотным оксидам гидроксиды являются кислотами:

SO3 + h3O = h3SO4, h3SO4 = 2H+ + SO42- .

Многие кислотные оксиды, растворяясь в воде, дают кислоты. Но есть и такие кислотные оксиды, которые не растворяются в воде и с ней не взаимодействуют: SiO2.

Кислотные оксиды, реагируя с основными или амфотерными оксидами, дают соли:

SiO2 + CaO = CaSiO3, 3SO3 + Al2O3 = Al2(SO4)3.

Кислотные оксиды, реагируя с основными или амфотерными гидроксидами, дают соли:

SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + h3O, SO3 + Zn(OH)2 = ZnSO4 + h3O.

Кислотные оксиды, реагируя с основными солями, дают средние соли.

Кислотные оксиды, реагируя с нормальными солями, дают кислые соли:

CO2 + CaCO3 + h3O = Ca(HCO3)2.

Свойства амфотерных оксидов

Отвечающие амфотерным оксидам гидроксиды обладают амфотерными свойствами:

Zn(OH)2 = Zn2+ + 2OH-, h3ZnO2 = 2H+ + ZnO22-.

Амфотерные оксиды не растворяются в вводе.

Амфотерные оксиды, реагируя с основными или с кислотными оксидами, дают соли:

Al2O3 + K2O = 2KAlO2, Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3.

Амфотерные оксиды, реагируя с основными или кислотными гидроксидами, дают соли:

ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + h3O, ZnO + h3SO4 = ZnSO4 + h3O.


Разница между кислотными и основными оксидами | Сравните разницу между похожими терминами — Наука

Разница между кислотными и основными оксидами — Наука

Ключевое различие — кислотные и основные оксиды
 

Оксиды — это соединения, в которых по крайней мере один атом кислорода присоединен к другому элементу. Оксиды образуются, когда определенный элемент реагирует с кислородом. Поскольку кислород обладает высокой реакционной способностью по своей природе, он реагирует с металлическими и неметаллическими элементами и образует оксиды этих элементов. Этот кислород поступает из воздуха или воды. Из-за высокой электроотрицательности кислород может реагировать практически со всеми элементами, кроме благородных газов. Основные типы оксидов включают кислотные оксиды, основные оксиды, амфотерные оксиды и нейтральные оксиды. Эта классификация проводится в соответствии с природой и свойствами этих оксидов. Ключевое различие между кислотными и основными оксидами заключается в том, что кислотные оксиды образуют кислоты при растворении в воде в то время как основные оксиды образуют основания при растворении в воде.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое кислотные оксиды
3. Что такое основные оксиды
4. Параллельное сравнение — кислотные и основные оксиды
5. Резюме


Что такое кислотные оксиды?

Кислые оксиды образуются, когда неметалл реагирует с кислородом. Кислые оксиды реагируют с водой с образованием водных кислот.Эти кислотные соединения состоят из атомов кислорода, водорода и атомов этого конкретного неметалла, связанных ковалентными связями. Эти кислотные соединения называются ангидридами кислот, поскольку они производят кислотное соединение этого оксида при растворении в воде. Например, диоксид серы называется сернистым ангидридом, а триоксид серы — серным ангидридом. Оксиды кислот могут реагировать с основанием с образованием его соли. Обычно кислотные оксиды имеют низкие температуры плавления и низкие температуры кипения, за исключением оксидов, таких как диоксид кремния, которые имеют тенденцию образовывать гигантские молекулы. Эти оксиды растворяются в основаниях и образуют соль и воду. Когда кислый оксид растворяется в воде, это снижает pH пробы воды из-за образования H+ ионы. Некоторые распространенные примеры кислотных оксидов: CO2, П2О5, НЕТ2, ТАК3и т. д. Следующая реакция представляет собой пример растворения кислого оксида в воде.

ТАК3 (с) + H2О(l) → H2ТАК4 (водн.)

Что такое основные оксиды?

Основные оксиды образуются в результате реакции кислорода с металлами. Из-за разницы в электроотрицательности кислорода и металлов большинство основных оксидов имеют ионную природу. Таким образом, они имеют ионные связи между атомами. Эти оксиды активно реагируют с водой с образованием основных соединений. Эти оксиды также реагируют с кислотами и образуют соль и воду. Когда в воду добавляют основной оксид, pH воды увеличивается из-за образования гидроксильных ионов (OH). Некоторые примеры общих основных оксидов: Na2O, CaO, MgO и т. Д. Следующий пример показывает растворение основного оксида в воде.

Na2О(s) + H2О(l) → NaOH(водн.)


В чем разница между кислотными и основными оксидами?

Кислотные и основные оксиды

Кислые оксиды образуются, когда кислород вступает в реакцию с неметаллами.Основные оксиды образуются при взаимодействии кислорода с металлами.
Реакция с водой
Кислые оксиды реагируют с водой с образованием кислотных соединений. Основные оксиды реагируют с водой с образованием основных соединений.
Реакция с кислотой
Кислые оксиды не реагируют с кислотами.Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли.
Реакция с основанием
Кислые оксиды реагируют с основаниями с образованием соли.Основные оксиды не реагируют с основаниями.
Облигации
Кислые оксиды имеют ковалентные связи.Основные оксиды имеют ионные связи.
Влияние на pH
Когда кислые оксиды растворяются в воде, это снижает pH.Растворение основных оксидов вызывает повышение pH.
Другие имена
Кислотные оксиды также известны как ангидриды кислот.Основные оксиды также называют базовыми ангидридами.

Заключение — кислотные и основные оксиды

Оксиды — это соединения, в которых по крайней мере один атом кислорода связан с другим элементом. Этот элемент может быть металлическим или неметаллическим. В зависимости от свойств оксиды могут быть кислотными или основными. Если конкретный оксид может реагировать с кислотой, но не с основанием, он называется основным оксидом. Если оксид реагирует с основанием, но не с кислотами, это кислотный оксид. Ключевое различие между кислотными оксидами и основными оксидами заключается в том, что кислотные оксиды образуют кислоты при растворении в воде, тогда как основные оксиды образуют основания при растворении в воде.

Ссылки:
1. Дунк В., 2013. слайд-шоу. [В сети]
Доступно по адресу: https://www.slideshare.net/bsvab/acidic-and-basic-oxides-16541388 [дата обращения: 26.05.2017].
2. Чанг Р., 2010. Химия. 10-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
3. Хестра, Б., 2016. Либретексты. [Онлайн] Доступно по адресу: https://chem.libretexts.org/Core/Inorganic_Chemistry/Descriptive_Chemistry/Main_Group_Reactions/Compounds/Oxides [доступ 26 мая 2017 г.].

Изображение предоставлено:
1. «Диоксид азота при разных температурах» Эфрамгольдберг — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
2. «Оксид магния» Валкерма. Собственная работа (на основе заявлений об авторских правах) (общественное достояние) через Commons Wikimedia

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Acidic Oxides — Msrblog

Кислотный оксид вступает в реакцию с водой с образованием кислоты. Их также называют ангидридами кислот, которые представляют собой оксиды, реагирующие с водой с образованием кислоты или с основанием с образованием соли. Они представляют собой оксиды либо неметаллов, либо металлов в высоких степенях окисления. Оксид — это бинарное соединение, которое мы получаем при реакции кислорода с другими элементами. Их химический состав можно систематически понять, взяв оксокислоту и удалив из нее воду, пока не останется только оксид.Образовавшийся оксид относится к этой группе веществ. Обычно это оксиды неметаллов. Например, сернистая кислота (SO2), серная кислота (SO3) и угольная кислота (CO2) являются кислотными оксидами. Так, СО2 растворяется в воде с образованием угольной кислоты, а NO2 дает смесь азотистой и азотной кислот. Неорганический ангидрид (несколько архаичный термин) представляет собой ангидрид кислоты без органической части.

Кислотные оксиды в основном представляют собой оксиды неметаллов, и они растворяются в воде с образованием кислот. Они не являются кислотами Бренстеда-Лоури, потому что не отдают протоны; однако они являются кислотами Аррениуса, поскольку увеличивают концентрацию ионов водорода в воде.являются ковалентными соединениями, тогда как основные оксиды являются ионными соединениями. Например, углекислый газ увеличивает концентрацию ионов водорода в дождевой воде (pH = 5,6) в 25 раз по сравнению с чистой водой (pH = 7). Они реагируют с основаниями, образуя соли и воду. Они также являются кислотами Льюиса, потому что они принимают электронные пары от некоторых оснований Льюиса, в первую очередь ангидридов оснований. Точно так же основные оксиды легко реагируют с кислотами и растворяются в них, образуя соли и воду.

Оксиды элементов третьего периода демонстрируют периодичность в отношении кислотности.Кислотные оксиды создают ионы h4O+ при смешивании с водой. По мере продвижения по периоду оксиды становятся более кислыми. Оксиды натрия и магния являются щелочными. Оксиды алюминия амфотерны (реагируют как с основанием, так и с кислотой). Оксиды кремния, фосфора, серы и хлора являются кислыми. Некоторые оксиды неметаллов, такие как закись азота (N2O) и окись углерода (CO), не проявляют никаких кислотно-основных характеристик. Это оксиды неметаллических элементов, образующие кислые растворы при взаимодействии с водой.

Кислотные оксиды также могут реагировать с основными оксидами с образованием солей оксоанионов:

2 MgO + SiO2 → Mg2SiO4

Кислотные оксиды опасны для окружающей среды. Оксиды серы и азота считаются загрязнителями воздуха, поскольку они реагируют с водяным паром в атмосфере, вызывая кислотные дожди. Они имеют тенденцию образовывать кислый раствор в воде или действуют как кислота в определенных химических реакциях.

Оксиды группы 4

Оксиды группы 4


Углерод и диоксид кремния | Диоксиды Ge, Sn, Pb | Оксиды Ge, Sn, Pb | Pb 3 О 4

Диоксиды углерода и кремния кислые; в диоксиды и оксиды остатка группы 4 амфотерны.

1. оксиды углерода и кремния; кислотные оксиды.

CO часто рассматривается как нейтральный окись. Он не реагирует с водой с образованием прогнозируемого HCO 2 H или HCOOH, метановая кислота, хотя она будет реагировать с горячим концентрированным раствор гидроксида натрия под давлением с получением раствора метаноата ионы. Он действительно очень слабокислый.

СО (г) +  OH (водн.)

HCOO (водный)

Углекислый газ имеет кислую реакцию. молекула H 2 CO 3 лишь частично образуется в водный раствор.Реакция между водой и углекислым газом очень медленный, присутствует значительное количество CO 2 (водн):

СО 2 (водный) + H 2 O (л)

H + (водный) + ОХС 3 (водный)

Диоксид кремния является кислым, но настолько нерастворим в воде (из-за своей гигантской ковалентной структуры), что реагирует только с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия:

SiO 2 (т) + 2OH (водн. )

SiO 3 2 (водн.) + H 2 O (л)

Реакция кремнезема с оксид кальция в доменной печи представляет собой кислотно-щелочную реакцию реакции Льюиса. тип:

500 или С

SiO 2 (т) + CaO (т)

CaSiO 3 (л)

шлак

  Верх

2. Оксиды германия, олова и свинца; амфотерные оксиды.

Спецификация Edexcel, по-видимому, включает оксиды германия, полностью неважные, и исключить те из олова, которые, возможно, более важны. К счастью, они ведут себя более или менее одинаково для всех трех элементов, хотя баланс между кислотными и основными свойствами меняется с каждым элементом.

Важное примечание.

Растворы веществ, описанных как германаты, станнаты или плюмбаты, то есть продукты из реакции оксидов со щелочью часто не очень хорошо охарактеризованы.Формулы для них были предложены много десятилетий назад, но сделано мало. на них, и в любом случае их состав вполне может варьироваться в зависимости от того, насколько они сделаны. Таким образом, плюмбаты (II), полученные в результате реакции PbO с щелочь, может быть представлена ​​[Pb(OH) 6 ] 4 , HPbO 2 , PbO 2 2 , или PbO 3 4 . То, что учителя говорят о них, обычно связано с тем, что они учили или тому, что говорит их любимый учебник.Любой признанный представление допустимо на экзамене.

(a) Диоксиды MO 2 . Кислотность диоксидов уменьшается Ge < Sn < Pb.

тепло

ГеО 2 (т)  +  2OH (водн.) + 2H 2 O (л)

[Ge(OH) 6 ] 2 (водн.)

Соответствующая реакция для оксид олова (IV) требует концентрированного раствора щелочи:

тепло

СНО 2 (т)  +  2OH (водн. ) +  2H 2 O (л)

[Sn(OH) 6 ] 2 (водный)

Реакция с оксидом свинца(IV) требует расплавленной щелочи и дает несколько иной продукт:

PbO 2 (т) + 2NaOH(ж)

Na 2 PbO 3 (с) + H 2 O (г)


Основной характер диоксидов иллюстрируется их реакцией с концентрированная HCl. Применение концентрированной кислоты подавляет гидролиз производится хлорид.

ГеО 2 (s)  +  4HCl(водн.)

GeCl 4 (водн.) + 2H 2 O(л)

СНО 2 (s)  +  4HCl(водн.)

SnCl 4 (водн.) + 2H 2 O(л)

<0 или С

PbO 2 (s)  +  4HCl(водн. )

PbCl 4 (л) + 2H 2 O(л)

Верх

(б) оксиды МО. Их кислотные свойства проявляются по реакциям с водным раствором щелочи:

ГеО (т) + 2OH (водн.)

GeO 2 2 (водн.) + H 2 O (л)

СнО (т) + 2OH (водн.)

SnO 2 2 (водн. ) + H 2 O (л)

ПбО (т) + 2OH (водн.)

PbO 2 2 (водн.) + Н 2 О (л)

Их основные свойства проявляются в реакции с концентрированной HCl: кроме в случае PbO это показано просто как H + (водн.).

ГеО (т)  +  2H + (водн.)

GeCl 2 (водн. ) + H 2 O (л)

СнО (т)  +  2H + (водн.)

SnCl 2 (водн.) + H 2 O (л)

Хлорид свинца(II) нерастворим в вода; в присутствии концентрированной HCl образует растворимые комплексы:

ПбО (s)  +  2HCl(водн. )

PbCl 2 (с) + H 2 O (л)

PbCl 2 (с) + Cl (водный)

PbCl 3 (водный)

PbCl 2 (с) + 2Cl (водн.)

PbCl 4 2 (водный)

  Верх

(c) тетраоксид трисвинца, Pb 3 О 4 . Этот красивый алый порошок представляет собой смешанный оксид, содержащий ионы свинца (II) и свинца (IV). Это ведет себя как PbO 2 .2PbO.

С разбавленной азотной кислотой часть PbO реагирует как основание с образованием нитрата свинца (II); Остается PbO 2 , так как он недостаточно основный, чтобы реагировать с азотной кислотой. при этих условиях:

PbO 2 .2PbO (т)  +  4HNO 3 (водн.)

PbO 2 (с) + 2Pb(NO 3 ) 2 (водн.) + 2H 2 O(л)

Реакция со щелочью не имеет значения.

Верх


Содержание каталога неорганических веществ Содержание химии Домашняя страница


 

 


Элементы группы 16 (халькогены)

22.

4 Элементы группы 16 (халькогены) 90 938

Цель обучения

  1. Чтобы понять тенденции в свойствах и реакционной способности элементов группы 16: халькогены.

Халькогены — первая группа в блоке p , не имеющая стабильных металлических элементов. Все изотопы полония (Po), единственного металла в группе 16, радиоактивны, и только один элемент в группе, теллур (Te), может даже быть описан как полуметалл. Как и в группах 14 и 15, самый легкий элемент группы 16, кислород, встречается в природе в виде свободного элемента.

Из элементов 16 группы в древности была известна только сера; другие не были обнаружены до конца 18-го и 19-го веков.Сера часто встречается в виде желтых кристаллических отложений практически чистой S 8 в районах интенсивной вулканической деятельности или вокруг горячих источников. Еще в 15 веке до нашей эры сера использовалась в качестве фумиганта в гомеровской Греции, потому что при сгорании она выделяет пары SO 2 , токсичные для большинства организмов, включая паразитов, скрывающихся в стенах и под полами домов. Поэтому ссылки на серу часто встречаются в древней литературе, часто в контексте религиозного очищения.На самом деле ассоциация серы с божественным была настолько распространена, что префиксы thio — (что означает «сера») и theo — (что означает «бог») имеют один и тот же корень в древнегреческом языке. Хотя сера используется в основном в производстве серной кислоты, она также используется для производства пороха и в качестве сшивающего агента для каучука, который позволяет каучуку сохранять свою форму, но сохраняет свою гибкость.

Обратите внимание на шаблон

Группа 16 — первая группа в блоке p без стабильных металлических элементов.

Кислород не был открыт до 1771 года, когда шведский фармацевт Карл Вильгельм Шееле обнаружил, что при нагревании такие соединения, как KNO 3 , Ag 2 CO 3 и HgO, образуют бесцветный газ без запаха, который поддерживает горение лучше, чем воздух. Однако результаты не были опубликованы сразу, поэтому работа Шееле оставалась неизвестной до 1777 года. К сожалению, это произошло почти через два года в 90 946 году после того, как в 90 947 году была опубликована статья английского химика Джозефа Пристли, в которой описывалось выделение того же газа с помощью увеличительного стекла. стекло для фокусировки солнечных лучей на образце HgO.Кислород используется главным образом в сталелитейной промышленности при превращении необработанного железа в сталь с использованием бессемеровского процесса. (Для получения дополнительной информации о бессемеровском процессе см. главу 23 «The»). Другое важное промышленное использование кислорода — это производство TiO 2 , который обычно используется в качестве белого пигмента в красках, бумаге и пластмассах.

Месторождение кристаллической серы. Это месторождение серы расположено вокруг жерла вулкана в кратере Килауэа, Гавайи.

Теллур был случайно обнаружен в 1782 году австрийским химиком Францем Йозефом Мюллером фон Райхенштейном, главным инспектором рудников в Трансильвании, который также отвечал за анализ образцов руды. Серебристо-белый металл имел ту же плотность, что и сурьма, но совсем другие свойства. Поскольку его было трудно анализировать, Мюллер назвал его Metallum Problematicum (что означает «трудный металл»). Название теллур (от латинского tellus , что означает «земля») было придумано другим австрийским химиком, Мартином Клапротом, который в 1798 году продемонстрировал, что «трудный металл» Мюллера на самом деле был новым элементом.Теллур применяют для окрашивания стекла и керамики, при изготовлении капсюлей-детонаторов, в термоэлектрических устройствах.

Селен (Se) был впервые выделен в 1817 году шведским химиком Йонсом Якобом Берцелиусом, который также открыл кремний. Он вложил деньги в завод по производству серной кислоты и решил исследовать дурно пахнущее загрязняющее вещество, которое образовывало красный осадок. Хотя первоначально он думал, что загрязнителем был теллур, дальнейшее исследование показало, что на самом деле это был новый элемент, похожий на теллур. Чтобы подчеркнуть сходство, Берцелиус назвал новый элемент селеном (от греческого selene , что означает «луна»). Селен используется в основном в качестве второстепенного ингредиента для обесцвечивания стекла. Поскольку селен светочувствителен, его также используют для захвата изображений в процессе фотокопирования (рис. 22.12 «Химия фотокопирования»).

Йонс Якоб Берцелиус (1779–1848)

Берцелиус родился в хорошо образованной шведской семье, но оба родителя умерли, когда он был маленьким.Он изучал медицину в Университете Уппсалы, где его эксперименты с электрошоковой терапией заставили его интересоваться электрохимией. Берцелиус разработал систему химических обозначений, которую мы используем сегодня. Кроме того, он открыл шесть элементов (церий, торий, селен, кремний, титан и цирконий).

Рисунок 22.12 Химия фотокопирования

Поскольку аморфный селен является светочувствительным полупроводником, воздействие света на электростатически заряженную пленку Se приводит к разрядке положительного заряда на пленке во всех областях, которые в оригинале белые. Темные области оригинала блокируют свет и создают невидимое положительно заряженное изображение. Для создания изображения на бумаге отрицательно заряженные частицы тонера притягиваются к положительному изображению, переносятся на отрицательно заряженный лист чистой бумаги и сплавляются с бумагой при высокой температуре для получения постоянного изображения.

Самый тяжелый халькоген, полоний, был выделен Марией Кюри после экстраординарных усилий. (Дополнительную информацию о радиоактивности и полонии см. в главе 1 «Введение в химию», раздел 1.5 «Атом».) Хотя ей так и не удалось получить макроскопические количества элемента, который она назвала в честь своей родной страны Польши, она продемонстрировала, что его химический состав требует отнесения его к группе 16. Марии Кюри была присуждена вторая Нобелевская премия по химии 1911 года за открытие радия и полония.

Получение и общие свойства элементов группы 16

Кислород является самым распространенным элементом в земной коре и гидросфере (около 44% и 86% по массе соответственно). Тот же процесс, который используется для получения азота из атмосферы, дает чистый кислород. Кислород также можно получить электролизом воды, разложением пероксидов или супероксидов щелочных металлов или щелочноземельных металлов или термическим разложением простых неорганических солей, таких как хлорат калия, в присутствии каталитического количества MnO 2 :

Уравнение 22.33

2KClO3(т)⇌ΔMnO2(т)2KCl(т) +3O2(г)

(Дополнительную информацию об электролизе см. в главе 19 «Электрохимия».Для получения дополнительной информации о щелочных металлах и щелочноземельных металлах см. главу 21 «Периодические тенденции и «.)

В отличие от кислорода, сера не очень распространена, но она встречается в виде элементарной серы в горных породах, лежащих над соляными куполами, которые часто сопровождают нефтяные месторождения (рис. 2.22 «25 основных химических веществ, произведенных в США в 2002 г.*»). Серу также извлекают из H 2 S и сероорганических соединений в сырой нефти и угле, а также из сульфидных руд металлов, таких как пирит (FeS 2 ).

Пирит (FeS 2 ). Из-за блестящих золотисто-желтых кубических кристаллов FeS 2 иногда ошибочно принимают за золото, отсюда и его общее название «золото дураков». Однако настоящее золото намного плотнее, чем FeS 2 , а золото скорее мягкое и ковкое, чем твердое и хрупкое.

Поскольку селен и теллур химически подобны сере, они обычно обнаруживаются в качестве незначительных загрязнителей в рудах сульфидов металлов и обычно выделяются как побочные продукты.Тем не менее, их так же много в земной коре, как серебра, палладия и золота. Одним из лучших источников селена и теллура является «шлам», образующийся при электролитической очистке меди. Оба эти элемента печально известны неприятным запахом многих своих соединений. Например, когда организм поглощает даже следовые количества теллура, диметилтеллур [(CH 3 ) 2 Te] вырабатывается и медленно высвобождается с дыханием и потом, что приводит к интенсивному чесночному запаху, который обычно называют « теллуровое дыхание.

С их нс 2 нп 4 электронных конфигураций халькогенам не хватает двух электронов до заполненной валентной оболочки. Таким образом, в реакциях с металлами они имеют тенденцию приобретать два дополнительных электрона с образованием соединений в степени окисления -2. Эта тенденция больше всего проявляется у кислорода, халькогена с самой высокой электроотрицательностью. Более тяжелые, менее электроотрицательные халькогены могут терять либо четыре электрона np , либо четыре электрона np и два электрона np с образованием соединений в степени окисления +4 и +6 соответственно, как показано в таблице 22.4 «Выбранные свойства элементов группы 16». Как и в случае с другими группами, самый легкий член в группе, в данном случае кислород, сильно отличается от других по размеру, энергии ионизации, электроотрицательности и сродству к электрону, поэтому его химический состав уникален. Также, как и в других группах, второй и третий члены (сера и селен) обладают сходными свойствами из-за экранирующих эффектов. Только полоний является металлическим, образуя либо гидратированный ион Po 2+ , либо Po 4+ в водном растворе, в зависимости от условий.

Таблица 22.4 Отдельные свойства элементов группы 16

Собственность Кислород Сера Селен Теллур Полоний
атомный символ О С Se Те По
атомный номер 8 16 34 52 84
атомная масса (а. е.м.) 16.00 32.07 78,96 127,60 209
конфигурация валентного электрона* 2 с 2 2 р 4 3 с 2 3 р 4 4 с 2 4 р 4 5 с 2 5 р 4 6 с 2 6 р 4
температура плавления/кипения (°C) −219/−183 115/445 221/685 450/988 254/962
плотность (г/см 3 ) при 25°C 1. 31 (г/л) 2,07 4,81 6,24 9,20
атомный радиус (пм) 48 88 103 123 135
энергия первой ионизации (кДж/моль) 1314 1000 941 869 812
нормальные степени окисления −2 +6, +4, −2 +6, +4, −2 +6, +4, −2 +2 (+4)
ионный радиус (пм) 140 (−2) 184 (−2), 29 (+6) 198 (−2), 42 (+6) 221 (−2), 56 (+6) 230 (−2), 97 (+4)
сродство к электрону (кДж/моль) −141 −200 −195 −190 −180
электроотрицательность 3. 4 2,6 2,6 2.1 2,0 ​​
стандартный восстановительный потенциал ( E °, В) (E 0 → H 2 E в кислом растворе) +1,23 +0,14 −0,40 −0,79 −1.00
продукт реакции с O 2 SO 2 СеО 2 ТеО 2 PoO 2
тип оксида кислый кислый амфотерный базовый
продукт реакции с N 2 НЕТ, НЕТ 2 нет нет нет нет
продукт реакции с X 2 O 2 F 2 SF 6 , S 2 Cl 2 , S 2 Br 2 СеФ 6 , СеС 4 ТеФ 6 , ТеХ 4 PoF 4 , PoCl 2 , PoBr 2
продукт реакции с H 2 Н 2 О Н 2 С Н 2 Се нет нет
* Показанная конфигурация не включает заполненные корпуса d и f .
Значения, указанные для гексакатионов, относятся к шестикоординатным ионам и являются только оценочными значениями.

Реакции и соединения кислорода

Как и в группах 14 и 15, самый легкий член группы 16 имеет наибольшую склонность к образованию множественных связей. Таким образом, элементарный кислород встречается в природе в виде двухатомного газа, содержащего чистую двойную связь: O=O. Как и в случае с азотом, электростатическое отталкивание между неподеленными парами электронов на соседних атомах не позволяет кислороду образовывать стабильные цепные соединения.На самом деле, за исключением O 2 , все соединения, содержащие связи O–O, потенциально взрывоопасны. Озон, пероксиды и супероксиды потенциально опасны в чистом виде. Озон (O 3 ), один из самых сильных известных окислителей, используется для очистки питьевой воды, поскольку он не придает характерного вкуса, характерного для хлорированной воды. Перекись водорода (H 2 O 2 ) настолько термодинамически нестабильна, что имеет тенденцию к взрывному разложению в нечистом состоянии:

Уравнение 22.34

2h3O2(ж)→2h3O(ж) + O2(г)  ΔG°=-119 кДж/моль

Обратите внимание на шаблон

Как и в группах 14 и 15, самый легкий элемент в группе 16 имеет наибольшую склонность к образованию кратных связей.

Несмотря на силу связи O=O (DO2 = 494 кДж/моль), O 2 чрезвычайно реакционноспособен, напрямую реагируя почти со всеми другими элементами, кроме инертных газов. Некоторые свойства O 2 и родственных соединений, такие как ионы пероксида и супероксида, приведены в таблице 22.5 «Некоторые свойства O». За некоторыми исключениями, химия кислорода ограничена отрицательными степенями окисления из-за его высокой электроотрицательности (χ = 3,4). В отличие от других халькогенов кислород не образует соединений в степени окисления +4 или +6. Кислород уступает только фтору по способности стабилизировать высокие степени окисления металлов как в ионных, так и в ковалентных соединениях. Например, AgO — стабильное твердое вещество, содержащее серебро в необычном состоянии Ag(II), тогда как OsO 4 — летучее твердое вещество, содержащее Os(VIII).Поскольку кислород настолько электроотрицателен, связь O–H сильно полярна, создавая большой дипольный момент связи, что делает водородные связи гораздо более важными для соединений кислорода, чем для аналогичных соединений других халькогенов.

Таблица 22.5 Некоторые свойства O 2 и родственных двухатомных видов

Виды Ордер на залог Количество непарных e Расстояние O–O (м)*
О 2 + 2. 5 1 112
О 2 2 2 121
О 2 1,5 1 133
О 2 2− 1 0 149
*Источник данных: Лаури Васька, «Микрокислород-металлические комплексы: к единому взгляду», Accounts of Chemical Research 9 (1976): 175.

Оксиды металлов обычно являются основными, а оксиды неметаллов — кислотными, тогда как оксиды элементов, лежащих на диагональной полосе полуметаллов или рядом с ней, обычно являются амфотерными. Некоторые оксиды, такие как CO и PbO 2 , нейтральны и не реагируют с водой, водной кислотой или водным основанием. Оксиды неметаллов обычно представляют собой ковалентные соединения, в которых связи между кислородом и неметаллом поляризованы (E δ+ –O δ– ).Следовательно, неподеленная пара электронов на молекуле воды может атаковать частично положительно заряженный атом Е, в конечном итоге образуя оксокислоту. Примером может служить реакция триоксида серы с водой с образованием серной кислоты:

.

Уравнение 22.35

H 2 O(ж) + SO 3 (г) → H 2 SO 4 (водн.)

Оксиды полуметаллов и таких элементов, как Al, лежащие вблизи линии разделения металл/неметалл, как мы и ожидали, амфотерны:

Уравнение 22. 36

Al 2 O 3 (т) + 6H + (водн.) → 2Al 3+ (водн.) + 3H 2 O(л)

Уравнение 22.37

Al 2 O 3 (т) + 2OH (водн.) + 3H 2 O(ж) → 2Al(OH) 4 (водн.)

Обратите внимание на шаблон

Оксиды металлов имеют тенденцию быть основными, оксиды неметаллов имеют тенденцию быть кислыми, а оксиды элементов в диагональной полосе полуметаллов или рядом с ней обычно являются амфотерными.

Пример 7

Для каждой реакции объясните, почему образуются данные продукты.

  1. Ga 2 O 3 (т) + 2OH (водн.) + 3H 2 O(ж) → 2Ga(OH) 4 (1водн. )
  2. 3H 2 O 2 O 2 (AQ) + 2MNO 4 (AQ) + 2H + (AQ) → 3O 2 (G) + 2MNO 2 (ы) + 4H 2 О(л)
  3. KNO 3 (с) →Δ KNO (с) + O 2 (г)

Дано: сбалансированных химических уравнений

Вопрос: почему данные продукты образуют

Стратегия:

Классифицировать тип реакции.Используя периодические тенденции в атомных свойствах, термодинамике и кинетике, объясните, почему образуются наблюдаемые продукты реакции.

Решение:

  1. Галлий — это металл. Мы ожидаем, что оксиды металлических элементов будут основными и, следовательно, не будут реагировать с водным основанием. Однако при внимательном рассмотрении периодической таблицы видно, что галлий находится близко к диагональной линии полуметаллов. Более того, алюминий, элемент, находящийся непосредственно над галлием в группе 13, является амфотерным.Следовательно, мы прогнозируем, что галлий будет вести себя как алюминий (уравнение 22.37).
  2. Перекись водорода — это окислитель, который может принять два электрона на молекулу, образуя две молекулы воды. Однако с сильным окислителем H 2 O 2 также может действовать как восстановитель, теряя два электрона (и два протона) с образованием O 2 . Поскольку другим реагентом является перманганат, который является сильным окислителем, единственной возможной реакцией является окислительно-восстановительная реакция, в которой перманганат является окислителем, а пероксид водорода — восстановителем.Напомним, что восстановление перманганата часто дает MnO 2 , нерастворимое коричневое твердое вещество. Восстановление MnO 4 до MnO 2 представляет собой трехэлектронное восстановление, тогда как окисление H 2 O 2 до O 2 представляет собой двухэлектронное окисление.
  3. Это реакция термического разложения. Поскольку KNO 3 содержит азот в высшей степени окисления (+5) и кислород в самой низкой степени окисления (-2), вероятна окислительно-восстановительная реакция.Окисление кислорода в нитрате до атомарного кислорода представляет собой двухэлектронный процесс, приходящийся на один атом кислорода. Азот, вероятно, принимает два электрона, потому что оксоанионы азота известны только в +5 (NO 3 ) и +3 (NO 2 ) степени окисления.

Упражнение

Предскажите продукт(ы) каждой реакции и напишите сбалансированное химическое уравнение для каждой реакции.

  1. SiO 2 (т) + H + (водн. ) →
  2. NO(г) + O 2 (г) →
  3. SO 3 (г) + H 2 O (ж) →
  4. H 2 O 2 (водн.) + I (водн.) →

Ответ:

  1. SiO 2 (т) + H + (водн.) → нет реакции
  2. 2NO(г) + O 2 (г) → 2NO 2 (г)
  3. SO 3 (g) + H 2 O(l) → H 2 SO 4 (водн.)
  4. H 2 O 2 (водн.) + 2I (водн.) → I 2 (водн.) + 2OH (водн.)

Реакции и соединения более тяжелых халькогенов

Поскольку большинство более тяжелых халькогенов (группа 16) и пникогенов (группа 15) являются неметаллами, они часто образуют сходные соединения. Например, оба элемента третьего периода этих групп (фосфор и сера) образуют катенированные соединения и образуют множественные аллотропы. В соответствии с периодическими тенденциями тенденция к цепной связи уменьшается по мере продвижения вниз по колонке.

Сера и селен образуют довольно обширный ряд цепных соединений. Например, элементарная сера образует кольца S 8 , упакованные вместе в сложную «коленчатую» конструкцию (рис. 18.15 «Две формы элементарной серы и термодинамический цикл, показывающий переход от одной формы к другой»), а расплавленная сера содержит длинные цепи. атомов серы, связанных связями S–S.Более того, и сера, и селен образуют полисульфиды (S n 2–) и полиселениды (Se n 2– ), при этом n стабилен в аллопериуме. серебристо-белое вещество, по свойствам и структуре сходное с одним из аллотропов селена. Полоний, напротив, не проявляет склонности к образованию катенированных соединений. Поразительное снижение структурной сложности от серы к полонию согласуется с уменьшением прочности одинарных связей и усилением металлического характера по мере продвижения вниз по группе.

Как и в группе 15, реакционная способность элементов в группе 16 уменьшается от самого легкого к самому тяжелому. Например, селен и теллур реагируют с большинством элементов, но не так легко, как сера. Как и ожидалось для неметаллов, сера, селен и теллур не реагируют с водой, водной кислотой или водным основанием, но все они растворяются в сильно окисляющих кислотах, таких как HNO 3 , с образованием оксокислот, таких как H 2 SO 4 . В отличие от других халькогенов полоний ведет себя как металл, растворяясь в разбавленной HCl с образованием растворов, содержащих ион Po 2+ .

Обратите внимание на шаблон

Так же, как и в других группах, склонность к катенированию, прочность одинарных связей и реакционная способность снижаются по группе.

Фтор непосредственно реагирует со всеми халькогенами, кроме кислорода, с образованием гексафторидов (YF 6 ), которые являются чрезвычайно стабильными и нереакционноспособными соединениями. Известны четыре дополнительных стабильных фторида серы; таким образом, степень окисления серы находится в диапазоне от +1 до +6 (рис. 22.13 «Структура известных фторидов серы»). Напротив, только четыре фторида селена (SeF 6 , SeF 4 , FSeSeF и SeSeF 2 ) и только три фторида теллура (TeF 4 , TeF 6 , Te 5

    10 ).

    Рисунок 22.13 Структуры известных фторидов серы

    Известно пять стабильных фторидов серы, содержащих серу в степенях окисления от +1 до +6.Все они представляют собой летучие молекулярные соединения, которые сильно различаются по стабильности и токсичности. Хотя и SF 6 , и S 2 F 10 очень стабильны, S 2 F 10 токсичен, а SF 6 — нет. Остальные три являются высокореактивными веществами.

    Прямая реакция более тяжелых халькогенов с кислородом при повышенных температурах дает диоксиды (YO 2 ), которые демонстрируют широкий спектр структур и свойств.Как и ожидалось, диоксиды приобретают все более металлический характер вниз по группе, а координационное число халькогена неуклонно увеличивается. Таким образом, SO 2 представляет собой газ, который содержит молекулы V-образной формы (как предсказывает модель отталкивания электронных пар валентной оболочки), SeO 2 представляет собой белое твердое вещество с бесконечной цепной структурой (каждый Se является трехкоординатным), TeO 2 представляет собой светло-желтое твердое вещество с сетчатой ​​структурой, в которой каждый атом Te имеет четырехкоординатную структуру, а PoO 2 представляет собой желтое ионное твердое вещество, в котором каждый ион Po 4+ имеет восьмикоординатную структуру.

    Диоксиды серы, селена и теллура реагируют с водой с образованием слабых дипротонных оксокислот (H 2 YO 3 — соответственно сернистая, селенистая и теллуровая кислоты). И серная кислота, и селеновая кислота (H 2 SeO 4 ) являются сильными кислотами, но теллуровая кислота [Te(OH) 6 ] совершенно другая. Поскольку теллур больше, чем сера или селен, он образует более слабые π-связи с кислородом. В результате наиболее стабильной структурой теллуровой кислоты является Te(OH) 6 с шестью связями Te–OH, а не связями Te=O.Поэтому теллуровая кислота ведет себя как слабая трипротонная кислота в водном растворе, последовательно теряя атомы водорода, связанные с тремя атомами кислорода. Как и ожидалось для соединений, содержащих элементы в наиболее доступной степени окисления (в данном случае +6), серная, селеновая и теллуровая кислоты являются окислителями. Поскольку стабильность высшей степени окисления снижается с увеличением атомного номера, теллуровая кислота является более сильным окислителем, чем серная кислота.

    Обратите внимание на шаблон

    Стабильность высшей степени окисления халькогенов снижается вниз по колонке.

    Сера и, в меньшей степени, селен реагируют с углеродом, образуя обширный ряд соединений, структурно сходных с их кислородными аналогами. Например, CS 2 и CSe 2 являются летучими жидкостями, которые содержат связи C=S или C=Se и имеют ту же линейную структуру, что и CO 2 . Однако, поскольку эти двойные связи значительно слабее связи C=O, CS 2 , CSe 2 и родственные соединения менее стабильны и более реакционноспособны, чем их кислородные аналоги.Халькогены также реагируют непосредственно почти со всеми металлами с образованием соединений с широким диапазоном стехиометрии и разнообразной структурой. Халькогениды металлов могут содержать либо простой халькогенид-ион (Y 2–), как в Na 2 S и FeS, либо полихалькогенид ионы (Y n 2– ), как в FeS 2 Na 2 S 5 .

    Обратите внимание на шаблон

    Диоксиды элементов группы 16 становятся все более основными, и координационное число халькогена неуклонно увеличивается вниз по группе.

    Ионные халькогениды, такие как Na 2 S, реагируют с водной кислотой с образованием бинарных гидридов , таких как сероводород (H 2 S). Поскольку прочность связи Y–H уменьшается с увеличением атомного радиуса, стабильность бинарных гидридов быстро снижается вниз по группе. Возможно, удивительно, что сероводород с его знакомым запахом тухлых яиц гораздо более токсичен, чем цианистый водород (HCN), газ, которым казнили заключенных в «душегубках».Сероводород в относительно низких концентрациях притупляет обонятельные рецепторы в носу, что позволяет ему достичь токсического уровня без обнаружения и делает его особенно опасным.

    Пример 8

    Для каждой реакции объясните, почему данный продукт образуется или реакция не происходит.

    1. SO 2 (г) + Cl 2 (г) → SO 2 Cl 2 (л)
    2. SF 6 (г) + H 2 O(ж) → нет реакции
    3. 2Se(т) + Cl 2 (ж) → Se 2 Cl 2 (л)

    Дано: сбалансированных химических уравнений

    Запрошено: почему данные продукты (или отсутствие продуктов) образуют

    Стратегия:

    Классифицировать тип реакции.Используя периодические тенденции в атомных свойствах, термодинамике и кинетике, объясните, почему образуются продукты реакции или почему реакция не происходит.

    Решение:

    1. Один из реагентов (Cl 2 ) является окислителем. Если другой реагент может быть окислен, то вероятна окислительно-восстановительная реакция. Диоксид серы содержит серу в степени окисления +4, что на 2 меньше ее максимальной степени окисления.Также известно, что диоксид серы является мягким восстановителем в водном растворе, образуя серную кислоту в качестве продукта окисления. Следовательно, возможна окислительно-восстановительная реакция. Простейшей реакцией является образование SO 2 Cl 2 (сульфурилхлорид), представляющего собой тетраэдрическую форму с двумя связями S–Cl и двумя связями S=O.

    2. Гексафторид серы представляет собой галогенид неметалла. Такие соединения обычно энергично реагируют с водой с образованием оксокислоты неметалла и соответствующей галогеноводородной кислоты.Однако в этом случае мы имеем очень стабильный вид, по-видимому, потому, что все доступные орбитали серы являются связывающими орбиталями. Таким образом, SF 6 вряд ли будет реагировать с водой.
    3. Здесь мы имеем реакцию халькогена с галогеном. Галоген является хорошим окислителем, поэтому мы можем ожидать, что произойдет окислительно-восстановительная реакция. Только фтор способен окислять халькогены до степени окисления +6, поэтому мы должны выбрать между SeCl 4 и Se 2 Cl 2 в качестве продукта.Стехиометрия реакции определяет, что из двух получится: SeCl 4 или Se 2 Cl 2 .

    Упражнение

    Предскажите продукты каждой реакции и напишите сбалансированное химическое уравнение для каждой реакции.

    1. Te(s) + Na(s) →Δ
    2. SF 4 (г) + H 2 O(л) →
    3. CH 3 SeSeCH 3 (раствор) + K(s) →
    4. Li 2 Se(s) + H + (водн. ) →

    Ответ:

    1. Te(s) + 2Na(s) → Na 2 Te(s)
    2. SF 4 (г) + 3H 2 O(ж) → H 2 SO 3 (водн.) + 4HF (водн.)
    3. CH 3 SeSeCH 3 (раствор) + 2K(s) → 2KCH 3 Se(раствор)
    4. Li 2 Se(тв) + 2H + (водн.) → H 2 Se(г) + 2Li + (водн.)

    Резюме

    Поскольку электроотрицательность халькогенов уменьшается вниз по группе, уменьшается и их тенденция приобретать два электрона с образованием соединений в степени окисления -2.Самый легкий член, кислород, имеет наибольшую склонность к образованию множественных связей с другими элементами. Однако он не образует стабильных цепных соединений из-за отталкивания между неподеленными парами электронов на соседних атомах. Из-за его высокой электроотрицательности химия кислорода обычно ограничивается соединениями, в которых он имеет отрицательную степень окисления, а его связи с другими элементами имеют тенденцию быть сильно полярными. Оксиды металлов обычно являются основными, а оксиды неметаллов — кислотными, тогда как оксиды элементов, расположенных вдоль границы между металлами и неметаллами, являются амфотерными.Реакционная способность, прочность множественных связей с кислородом и склонность к образованию катенированных соединений снижаются вниз по группе, тогда как максимальные координационные числа увеличиваются. Поскольку связи Te=O сравнительно слабы, наиболее устойчивая оксокислота теллура содержит шесть связей Te–OH. Стабильность высшей степени окисления (+6) снижается вниз по группе. Двойные связи между S или Se и атомами второго ряда слабее, чем аналогичные связи C=O, из-за меньшего перекрытия орбиталей. Стабильность бинарных гидридов снижается вниз по группе.

    Ключевые выводы

    • Халькогены не содержат стабильных металлических элементов.
    • Склонность к цепной связи, прочность одинарных связей и реакционная способность уменьшаются при движении вниз по группе.

    Концептуальные проблемы

    1. В отличие от других халькогенов кислород не образует соединений в степени окисления +4 или +6.Почему?

    2. Классифицируйте каждый оксид как основной, кислотный, амфотерный или нейтральный.

      1. СаО
      2. SO 2
      3. НЕТ
      4. Руб 2 О
      5. PbO 2
    3. Классифицируйте каждый оксид как основной, кислотный, амфотерный или нейтральный.

      1. ВаО
      2. Бр 2 О
      3. СНО
      4. Б 2 О 3
      5. Сб 2 О 3
    4. Поляризация оксида влияет на его растворимость в кислотах или основаниях.Исходя из этого, вы ожидаете, что RuO 2 будет кислотным, основным или нейтральным оксидом? Является ли соединение ковалентным? Обоснуйте свои ответы.

    5. Расположите CrO 3 , Al 2 O 3 , Sc 2 O 3 и BaO в порядке возрастания основности.

    6. По мере увеличения атомного номера элементов группы 16 сложность их аллотропов уменьшается. Какие факторы определяют эту тенденцию? Какой халькоген, по вашему мнению, полимеризуется легче всего? Почему?

    7. Расположите H 3 BO 3 , HIO 4 и HNO 2 в порядке увеличения кислотной силы.

    8. OF 2 , SO 2 , P 4 O 6 , SiO 2 и Al 2 O 3 , который является наиболее ионным ?

    9. CO 2 , № 2 , O 2 , o 2 , CL 2 O, H 2 O, NH 3 , и CH 4 , который вы ожидаете есть

      1. наиболее полярная ковалентная(ые) связь(и)?
      2. наименее полярная ковалентная(ые) связь(и)?
    10. Из Na 2 O 2 , MgO, Al 2 O 3 и SiO 2 , какое из них наиболее кислое?

    11. Приведите пример

      1. ковалентный гидрид, образующий сильные водородные связи.
      2. амфотерный оксид.
    12. Связь Si–O короче и прочнее, чем ожидалось. Какие орбитали используются в этой связи? Ожидаете ли вы, что Si будет так же взаимодействовать с Br? Почему или почему нет?

    ответов

    1. Кислород занимает второе место по электроотрицательности среди всех элементов; следовательно, он предпочитает делиться или принимать электроны от других элементов.Только с фтором кислород образует соединения в положительных степенях окисления.

      1. базовый
      2. кислый
      3. амфотерный
      4. кислый
      5. амфотерный
    2. CrO 3 < Al 2 O 3 < Sc 2 O 3 < BaO

    3. Наиболее полярные: H 2 O; наименее полярный: O 2

      1. H 2 O, HF или NH 3
      2. SnO или Al 2 O 3

    Структура и реакционная способность

    1. Учитывая его положение в периодической таблице, предскажите следующие свойства селена:

      1. химические формулы его наиболее распространенного оксида, наиболее распространенного хлорида и наиболее распространенного гидрида
      2. растворимость его гидрида в воде и кислотность или основность полученного раствора
      3. основной ион, образующийся в водном растворе
    2. Используя аргументы, основанные на электроотрицательности, объясните, почему ZnO является амфотерным. Какой продукт вы ожидаете, когда ZnO реагирует с водным раствором

      ?
      1. кислота?
      2. база?
    3. Напишите сбалансированное химическое уравнение реакции серы с

      1. О 2 (г).
      2. S 2− (водн.).
      3. F 2 (г).
      4. HNO 3 (водн.).

    Ответить

      1. S 8  + 😯 2 →Δ 8SO 2 (г)
      2. S 8 (с) + 8S 2− (водн. ) → 8S 2 2− (водн.)
      3. S 8 (с) + 24F 2 (ж) → 8SF 6 (ж)
      4. S 8 (т) + 48HNO 3 (водн.) → 8H 2 SO 4 (водн.) + 48NO 2 (г) + 16H 6 O (л. 900)

    Кислотные, основные и амфотерные оксиды/гидроксиды

    оксиды и гидроксиды элементов могут быть классифицированы на основании их кислотно-основных свойств как кислотные, основные или амфотерные.

    Оксид и гидроксид элемента в определенной степени окисления эквивалентны для этой цели, потому что они связаны добавлением воды . Это показано в приведенных ниже реакциях, где присутствует только стехиометрическое количество воды.

    Na 2 O (S) + H 2 O 2NAOOH ( S )
    AL 2 O 3 (S) + 3H 2 O 2AL (OH) 3 (S )

    Совет 1 по уравнению балансировки: сначала сбалансируйте ион металла, затем кислород, затем водород.


    Основные оксиды/гидроксиды либо растворяют в избытке воды с образованием гидроксид-иона , либо, если нерастворимы в воде, реагируют с водной кислотой для растворения .

    Na 2 O(тв) + H 2 O 2Na + (водн.) + 2OH (водн.)
    Mg(OH) 2 (тв.) + 2H + 90 )  Mg 2+ (водн.) + 2H 2 O

    Совет по уравнению балансировки 2.  Для всех сбалансированных уравнений общий заряд справа и слева равен!!


    Амфотерные оксиды/гидроксиды являются нерастворимыми , но реагируют с растворяющимися либо в водной кислоте, либо в щелочи .

    Zn(OH) 2 (т) + 2OH (водн.) Zn(OH) 4 2– (водн.)

    Совет по написанию формулы продукта 1. Металлосодержащий продукт растворения в ион избыточного водного гидроксида представляет собой анион с металлом в той же степени окисления, что и в той же степени окисления, что и в реагенте гидроксиде металла.


    Zn(OH) 2 (т) + 2H + (водн.) Zn 2+ (водн.) + 2H 2 O Совет по написанию формулы продукта 2: Металлосодержащий продукт растворения гидроксид металла в кислоте представляет собой катион, содержащий металл в той же степени окисления, что и гидроксид реагента.

    В реакции с OH (водн.), Zn(OH) 2 действует как Кислота Льюиса
    Кислоты Льюиса реагируют с донорами электронной пары (в данном случае ионом гидроксида) с образованием ковалентных связей .

    В реакции с H + (водн.) Zn(OH) 2 действует как основание Бренстеда (акцептор протонов).

    Разница между кислотными и основными оксидами

    Кислотный оксид — это оксид, который при соединении с водой дает кислоту.Основной оксид — это оксид, который при соединении с водой дает основание. Когда вещество вступает в химическую реакцию как с основанием, так и с кислотой, его называют амфотерным раствором.

    1. В чем разница между кислотой и щелочью?
    2. Какие кислотные и основные оксиды приведите примеры?
    3. В чем разница между нейтральными оксидами и амфотерными оксидами?
    4. Какие оксиды являются основными?
    5. Является ли молоко кислотой или основанием?
    6. В чем три различия между кислотами и основаниями?
    7. Является ли b2o3 кислотным или основным?
    8. Со2 кислотный или щелочной?
    9. Является ли MGO кислотным или основным?
    10. Что такое 7 нейтральных оксидов?
    11. Какой из этих оксидов является наиболее основным?
    12. Какой из оксидов является нейтральным?

    В чем разница между кислотой и щелочью?

    Кислота — это разновидность химического соединения, которое при растворении в воде дает раствор с активностью ионов Н+ больше, чем в очищенной воде.Основание представляет собой водное вещество, которое отдает электроны, принимает протоны или выделяет ионы гидроксида (ОН-). Кислота является донором протона. В то время как основание является акцептором протона.

    Какие кислотные и основные оксиды приведите примеры?

    Оксиды натрия и магния являются щелочными. Оксиды алюминия амфотерны (реагируют как с основанием, так и с кислотой). Оксиды кремния, фосфора, серы и хлора являются кислыми. Некоторые оксиды неметаллов, такие как закись азота (N 2 O) и окись углерода (CO), не проявляют никаких кислотно-основных характеристик.

    В чем разница между нейтральными оксидами и амфотерными оксидами?

    Амфотерный оксид ведет себя как кислота в присутствии оснований и как основание в присутствии кислот. С другой стороны, нейтральный оксид не ведет себя ни как основание, ни как кислота.

    Какие оксиды являются основными?

    Все оксиды элементов групп 1 и 2 являются основными (кроме BeO), они реагируют с водой с образованием основания:

    • Оксид лития реагирует с водой с образованием гидроксида лития: Li 2 O(s) + H 2 O(ж) → 2 Li + (водн. ) + 2 OH (водн.)
    • Оксид натрия реагирует с водой с образованием гидроксида натрия: Na 2 O(т) + H 2 O (l) → 2 NaOH(водн.)

    Является ли молоко кислотой или основанием?

    Молоко коровье

    Молоко — пастеризованное, консервированное или сухое — является кислотообразующим продуктом.Его уровень pH ниже нейтрального примерно от 6,7 до 6,9. Это потому, что он содержит молочную кислоту. Помните, однако, что точный уровень pH менее важен, чем то, является ли он кислотообразующим или щелочеобразующим.

    В чем три различия между кислотами и основаниями?

    Кислоты кислые, дают ощущение жжения, обычно липкие, реагируют с металлами с образованием газообразного водорода. Хотя основания противоположны, так как они горькие, обычно без запаха (кроме аммиака), они скользкие; основания реагируют с жирами и маслами.В фенолфталеине индикаторные кислоты остаются бесцветными, а основания дают розовую окраску.

    Является ли b2o3 кислотным или основным?

    триоксид бора, т. е. b2o3 представляет собой ангидрид (при взаимодействии с водой становится борной кислотой) борной кислоты, т. е. b(oh)3 или h4bo3. Поэтому говорят, что он кислый.

    Со2 кислотный или основной?

    Углекислый газ, обладающий слабой кислотностью, является побочным продуктом переработки (метаболизма) кислорода и питательных веществ (в которых нуждаются все клетки) и поэтому постоянно вырабатывается клетками.Затем он переходит из клеток в кровь. Кровь переносит углекислый газ в легкие, где он выдыхается.

    Является ли MGO кислотным или основным?

    Оксид магния является простым основным оксидом, так как он содержит ионы оксида. Он реагирует с водой с образованием гидроксида магния, который является основанием.

    Что такое 7 нейтральных оксидов?

    Список нейтральных оксидов

    • азота азота (N 2 o)
    • Оксид азота (NO)
    • Оксид углерода (CO)
    • Вода (H 2 o)
    • Марганец (IV) оксид ( MnO 2 )

    Какой из этих оксидов является наиболее основным?

    • Na2​O — самый основной оксид.
    • Al2​O3​ является амфотерным.
    • P2​O5​ представляет собой кислотный оксид.
    • SiO2 — слабокислотный оксид. Следовательно, вариант (D) является правильным ответом.

    Какой из оксидов является нейтральным?

    Нейтральный оксид – это окись углерода CO, правильный вариант D.

    Бикарбонат и Карбонат

    Бикарбонат и карбонат




    Бикарбонат

    Бикарбонат является сопряженным основанием угольной кислоты.Рассмотрим 0,1 М раствор NaHCO 3 в чистой воде.

    Мы знаем K a угольной кислоты, поэтому мы можем рассчитать K b , потому что K w = K a x K b или 14 = pK a + pK b . Бикарбонат является слабым основанием. Будем считать, что он слабо реагирует с водой и его конечная концентрация примерно такая же, как и исходная.

    Проблема! Мы не учитывали:

    1. равновесие между угольной кислотой и растворенным диоксидом углерода
    2. равновесие между бикарбонатом и карбонатом
    3. равновесие с газовой фазой
    Каково влияние этих факторов?

    Карбонат

    Бикарбонат также является слабой кислотой с карбонатом в качестве сопряженного основания:

    Кислотные и основные оксиды

    Оксиды элементов, которые имеют прочные ковалентные связи с кислородом, обычно дают кислые растворы в воде.Вода действует как нуклеофил и атакует электрофильный элемент. Примерами кислотных оксидов являются CO 2 , SO 3 и B 2 O 3 .

    Оксиды элементов, представляющие собой соли или подобные соли, образуют основные растворы в воде. Вода протонирует анионы оксидов. Примеры основных оксидов включают Na 2 O, CaO и MgO.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.