Загальна характеристика халькогенів - стор

Загальна характеристика халькогенів.

У головній підгрупі шостої групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва знаходяться елементи: кисень (О), сірка (S), селен (Se), телур (Te) та полоній (Po). Ці елементи мають загальну назву халькогени, що означає утворювальні руди.

У підгрупі халькогенів зверху донизу зі збільшенням заряду атома закономірно змінюються властивості елементів: зменшується їхній неметалічний характер і посилюються металеві властивості. Так кисень - типовий неметал, а полоній - метал (радіоактивний).

Порівняльні характе-ристики

…3d 10 4S 2 4p 4

…4d 10 5S 2 5p 4

…4f 14 5d 10 6S 2 6p 4

-1, -2, +2* * ― тільки в оксиді F 2 O

Знаходження у природі

У вільному стані ― в атмосфері ( О 2 ― кисень, О 3 ― озон), у зв'язаному ― у складі Н 2 О , SiO 2 , у складних сполуках

Самородна сірка; сульфіди: свинцевий блиск PbS, мідний блиск Сu2S, пірит FeS2, сірководень H2S; сульфати: гіпс CaSO 4 ∙2H 2 O , гірка сіль MgSO 4 ∙7H 2 O , білки

Рідкісний елемент міститься в малій кількості в самородній сірці, сульфідних рудах.

Рідкісний радіоактивний елемент

О 2 ― безбарвний газ без смаку та запаху, помірно розчинний у воді, парамагнітний. O 3 ― газ синього кольору, діамагнітний, сильний окислювач

S-ромбічна - жовті крихкі кристали без запаху, не розчинна у воді, ρ = 2 г/см 3 ; S-пластична ― коричнево-жовта, гумоподібна

Кристалічна речовина з металевим блиском, ρ = 4,8 г/см 3 темно-сірий, напівпровідник

ρ = 6,3 г/см 3 сріблясто-білий, тендітний з металевим блискомнапівпровідник

ρ = 9,3 г/см 3 м'який, сріблясто-білий, радіоактивний метал

За активністю поступається тільки фтору, реагує з усіма простими речовинами (виключення: галогени, Pt , Au, інертні гази) та з багатьма складними речовинами

І окисні, і відновлювальні властивості

Властивості типового неметалу

Se + Cl 2 → SeCl 2

Se + H 2 → H 2 Se

Слабо виражені металеві властивості

Виявляє властивості металу

Фракційна перегонка рідкого повітря; у лабораторії ― при термічному розкладанні CrO 3 , KNO 3 , RClO 3 , BaO 2

У промисловості: із самородних руд. У лабораторії: окисленням сірководню, сульфідів

З відходів кольорової металургії та сірчанокислої промисловості особливо чисті ― дистиляцією у вакуумі та зонною плавкою

Штучно опроміненням вісмуту в ядерних реакторах

Для отримання сірчаної та азотної кислот; для виплавки чавуну та сталі; для різання та зварювання металу; як окисник ракетного палива; в органічному синтезі.

Для одержання сірчаної кислоти; у сільському господарстві для боротьби зі шкідниками; виробництво сірників; вулканізація каучуку; у виробництві чорного пороху.

Виробництво фотоелементів та випрямлячів електричного струму

У напівпровідниковій техніці

Біологічна роль халькогенів

Сірка відіграє важливу роль у житті рослин, тварин та людини. У тваринних організмах сірка входить до складу майже всіх білків, в амінокислоти, що містять сірки, — цистеїн і метіонін, а також до складу вітаміну В 1 і гормону інсуліну. При нестачі сірки у овець уповільнюється ріст вовни, а у птахів відзначено погану оперність.

З рослин найбільше споживають сірку капуста, салат, шпинат. Багаті сіркою також стручки гороху та квасолі, брюква, редис,ріпа, цибуля, хрін, гарбуз, огірки; бідні сірий кавун і червоний буряк.

За хімічними властивостями селен і телур дуже схожі на сірку, але за фізіологічними є антагоністами. Для нормального функціонування організму потрібні дуже малі кількості селену. Селен позитивно впливає стан серцево-судинної системи, утворення червоних кров'яних тілець, підвищує імунні властивості організму. Підвищена кількість селену викликає у тварин захворювання, що проявляється у схудненні та сонливості. Нестача селену в організмі веде до порушення роботи серця, органів дихання, підвищується температура тіла і може навіть настати смерть. Істотний вплив селен робить на зір тварин. Наприклад, у оленів, які відрізняються високою гостротою зору, у сітківці очей селену міститься у 100 разів більше, ніж в інших частинах тіла. У рослинному світі багато селену містять усі бобові рослини. Особливо його кількість накопичує рослина астрагал.

Фізіологічна роль телуру для рослин, тварин та людини вивчена менше, ніж селену. Відомо, що телур менш токсичний порівняно з селеном і сполуки телуру в організмі швидко відновлюються до елементарного телуру, який у свою чергу поєднується з органічними речовинами.

Загальна характеристика елементів підгрупи азоту

До головної підгрупи п'ятої групи входять азот (N), фосфор (P), миш'як (As), сурма (Sb) та вісмут (Bi).

Зверху вниз у підгрупі від азоту до вісмуту неметалеві властивості зменшуються, а металеві властивості та радіус атомів збільшуються. Азот, фосфор, миш'як є неметалами, а сурма відноситься до металів.

…3d 10 4S 2 4p 3

…4d 10 5S 2 5p 3

…4f 14 5d 10 6S 2 6p 3

-1, -2, -3, +1, +2, +3, +4, +5

Знаходження у природі

У вільному стані - в атмосфері (N 2 - азот), у зв'язаному - у складі NaNO 3 - чилійська селітра; КNO 3 ― індійська селітра

Ca 3 (РО 4 ) 2 - фосфорит, Ca 5 (РО 4 ) 3 (ВІН) - гідрооксилапатит, Ca 5 (РО 4 ) 3 F - фторапатит

As 2 S 3 - аурипігмент, As 4 S 4 - рельгар, FeAsS - арсенопірит

Sb 2 S 3 - антимоніт або серйозний блиск

Bi 2 S 3 ― вісмутин чи вісмутовий блиск, Bi 2 Про 3 ― бісміт чи вісмутова охра

Зміст у земній корі, масова частка, %

Алотропічні форми за звичайних умов

Азот (одна форма)

Білий, червоний, чорний фосфор

Металевий (сірий) миш'як

Вісмут (одна форма)

Металоподібна кристалічна речовина

Найважливіші форми кислотних оксидів елементів цієї підгрупи Е 2 О 3 і Е 2 О 5 їм відповідають кислоти НЕО 2 або Н 3 ЕО 3 і НЕО 2 або Н 3 ЕО 4 :

N 2 +3 O 3 → HN +3 O 2 (Азотіста кислота);

N 2 +5 O 5 → HN +5 O 3 (азотна кислота);

Елементи підгрупи азоту утворюють газоподібні водневі сполуки (NH 3 ― аміак, РН 3 ― фосфін).

Водні розчини аміаку і фосфіну є слабкими основами:

NH 3 + Н 2 Про ↔ NH 4 ВІН ↔ NH 4 + + ВІН - (гідроксід амонію);

РH 3 + Н 2 Про ↔ РH 4 ОН ↔ РH 4 + + ОН - (гідроксид фосфонію).

Біологічна роль азоту та фосфору

Жоден з хімічних елементів не бере такої активної та різноманітної участі у життєвих процесах рослинних та тваринних організмів, як фосфор. Він є складовою нуклеїнових кислот, входить до складу деяких ферментів та вітамінів.

У тварин і людини у кістках зосереджено до 90 % фосфору, у м'язах – до 10 %, у нервовій тканині –близько 1% (у вигляді неорганічних та органічних сполук). У м'язах, печінці, мозку та інших органах фосфор знаходиться у вигляді фосфатидів та фосфорних ефірів. Фосфор бере участь у м'язових скороченнях та у побудові м'язової та кісткової тканини.

Людям, які займаються розумовою працею, необхідно вживати підвищену кількість фосфору, щоб не допустити виснаження нервових клітин, які функціонують із підвищеним навантаженням саме при розумовій праці. За нестачі фосфору знижується працездатність, розвивається невроз, порушується обмін речовин. Недолік фосфору може бути поповнений вживанням таких овочів та фруктів, як салат, шпинат, щавель, квасоля, морква, томати, баклажани, огірки, солодкий перець, полуниця, абрикоси. З продуктів тваринного походження найбільш багаті на фосфор м'ясо, мозок, яловича печінка, риба, яйця, молокопродукти.

Загальна характеристика підгрупи вуглецю

До головної підгрупи четвертої групи входять вуглець (С), кремній (Si), германій (Ge), олово (Sn) та свинець (Pb).

Зверху вниз у підгрупі від вуглецю до свинцю неметалеві властивості зменшуються, а металеві властивості та радіус атомів збільшуються. Вуглець і кремній є неметалами, германій виявляє властивості металу та неметалу, а олово та свинець відносяться до типових металів.