post

VIA група (Шеста главна подгрупа) – 16 група

VIA група на Периодичната система включва елементите: кислород (О), сяра (S), селен (Se), телур (Te) и полоний (Ро). Всички те са известни под названието халкогенни елементи.

Наименованието на кислорода идва от гръцки (оксис, оксигенао) и е свързано с неговото участие в киселините и буквално значи киселина образуващ. Името на сярата е с латински произход в английския език, с гръцки в съединията си (тио-), а в българския (руския) идва от санскрит и означава „светложълт“. Тя е сравнително добре разпространен елемент. Селенът носи названието си от гръцката богиня на Луната – Селена, а телурът от латинската дума за земя – tellus. Последният в групата е полоният, който е кръстен на Полша – родината на откривателката му Мария Кюри. Първите химични елементи в групата проявяват ясно изразени неметални химични свойства, а последните два и предимно полоният имат химични свойства с метален характер.

Кислород – VIA група

Той се среща в свободно състояние под формата на молекулен кислород2) – безцветен газ, който дишаме заедно с въздуха, а също и като молекулен озон (О3), най-вече в защитния озонов слой. Съединенията на кислорода се наричат оксиди и са изключително разпространени в природата. Дори водата може да се разглежда като водороден оксид.

Кислород има и в оксокиселините – например азотна, сярна и др. Органичните съединения също изобилстват от цели класове изградени въз основата на участието му в реактивните им групи (например -ОН. С=О, СООН и т.н.). Кислородът е най-разпространеният елемент на Земята.

Физични свойства

Атмосферният молекулен кислород е съставен от три изотопа и е газ без мирис и цвят. Той е слабо разтворим във вода, но достатъчно, за да се използва от водните обитатели за дишане. Озонът за разлика от него има специфичен мирис, синкав цвят и е токсичен.

Химични свойства

Кислородът е неметал, но взаимодейства както с метали, така и с неметали, като по този начин се получават бинeрни съединения наречени оксиди или други – нар. пероксиди. Пероксидите и кислородните съединения с флуора, не се числят към оксидите:

N2 + O2 → 2NO (неутрален оксид)

C + O2 → CO2 (киселинен оксид)

H2 + O2 → H2O (вода – водороден оксид)

4Li + O2 → 2Li2O (основен оксид)

2Na + О2 → Na2О2 (пероксид – не е оксид)

4Al + 3O2 → 2Al2O3 (амфотерен оксид)

В оксидите си кислородният атом има само втора отрицателна степен на окисление. Всъщност, единствено когато реагира с флуора, кислородът проявява положителна степен на окисление (+1 и +2):

O2 + F2-1F-O+1-O+1-F-1  (реакцията протича при много ниски температури и йонизиращо лъчение)

F2 + O2 → F2O (кислороден дифлуорид – получава се в условия на електричен разряд – не е оксид)

Супероксидите са съединения, които се образуват при взаимодействието на кислород с някои от алкалните метали и алкалоземните метали. Тези съединения съдържат супероксиден анион (O2-1) и имат обща формула за алкалните елементи – МО2, а за алкалоземните – М(О2)2.

Кислородът е невероятно силен окислител и дори самото понятие окисление, исторически е свързано с този химичен елемент. Разнообразието от съединенията му  – органични и неорганични е огромно и повечето ще бъдат разгледани в отделни публикации.

Получаване

Кислород промишлено се получава, чрез фракционна дестилация на втечнен въздух, а лабораторно посредством термично разлагане на кислородсъдържащи съединения като калиев перманганат. В природата най-голям източник на молекулен кислород е процеса фотосинтеза при зелените растения. Без него животът на Земята би бил немислим.

Сяра – VIA група

Сярата е следващият елемент от VIA група. Изотопите ѝ наброяват 25 (природните са само 4), а алотропните ѝ форми са над 30. В околната среда се среща под формата на сулфиди и сулфати в различни минерали, но също така и в свободно състояние. Тя има голямо разпространение и е позната на човека още от дълбока древност.

сяра - VIA група

сяра – VIA група

Физични свойства

Жълта на цвят, чистата сяра е добър изолатор и не провежда електричен ток. Най-разпространените алотропни форми са: ромбична α-сяра, която при температура над 95° се превръща в моноклинна β-сяра  и стопилка, която след бавно охлаждане се трансформира в моноклинна δ-сяра. Ако стопилка на сяра при 250 градуса, се излее в студена вода – получава се аморфна сяра с пластични свойства. Аморфната и моноклинната δ-сяра при стайна температура се превръщат в ромбична α-сяра.

Химични свойства

Сярата е типичен неметал. Интересен факт е, че тя, както и останалите елементи в групата, влиза в реакция с кислорода и се получават различнини оксиди (SO, SO2, SO3, S2O2, S2O и др.)

S + O2 → SO2 (серен диоксид)

2 SO2 + O2 → 2 SO3 (серен триоксид)

Едно от най-важните съединения на сярата е сярната киселина. Лабораторно тя може да се плучи чрез директно изгаряне на сяра, след което отделеният серен диоксид се разтваря в разтвор на водороден пероксид:

SO2 + H2O2 → H2SO4

Промишлено сярната киселина се получава от серен триоксид, но изходната суровина пак е простото вещество. Сярата реагира и с водорода, при което се получава токсичният диводороден сулфид (сероводород):

S + H2 ⇌ H2S

Сярата взаимодейства директно с желязото. Тази е причината за токсичността на сероводорода, тъй като той атакува хемоглобина в кръвта (хем – желязо):

S + Fe → FeS (железен сулфид)

Ако течният метал живак бъде разлят, тъй като парите му са токсични, сярата може да се използва за неговото неутрализиране, защото двете прости вещества реагират лесно при стайна температура:

Hg + S → HgS (живачен сулфид)

Сярата реагира и с алкали, като например натрий, а полученият динатриев сулфид може да се използва за получаване на полисулфиди:

2Na + S → Na2S (динатриев сулфид)

Халогенните елементи също взаимодействат със сяра.

Получаване и употреба

Сяра може да се добива от природните ѝ находища директно или от минерала пирит, който е естествен източник на железен сулфид. В живия свят, този химичен елемент има своето неизменно място, защото е съставна част от някои аминокиселини. В миналото сяра се е използвала при изработката на черен барут, а днес както вече беше споменато и при производството на сярна киселина. Сярата намира приложение и в органичния синтез – в това число и при направата на автомобилни гуми (в състава на каучука).

Селен и телур – VIA група

Селенът и телурът са сравнително слабо разпространени на Земята и се водят разсеяни елементи.

VIA група

VIA група – черен аморфен селен с покритие от сив селен, червен аморфен селен, кристален естествен телур; лиценз на изображението: CC BY-SA 3.0; източник: Уикипедия;

Селенът притежава няколко алотропни форми, като те и съединенията му са изключително токсични. Интересен парадокс е, че въпреки токсичността му, в изключително малки количества той е необходим за живите организми (биологично – ултрамикроелемент). Химически активен, селенът в дисперсно състояние при нагряване на въздуха гори, което всъщност е реакция с кислорода:

Se8 + 8 O2 → 8SeO2

Той проявява реактивоспособност и към халогенните елементи, а при нагряване реагира и с водата:

Se8 + 24F2 → 8SeF6

3Se + 3H2O → 2H2Se + H2SeO3

Телурът също влиза в заимодействие с халогените. При нагряване с кислорода образува оксид, а с водата телуриди и тиотелуриди. И двата химични елемента намират приложение при производството на полупроводникова техника. Селен се използва и в стъклолеярската промишленост.

Полоний – VIA група

Полоният е радиоактивен, не са известни негови стабилни изотопи и по физични свойства прилича на оловото и бисмута. Той не се добива от природни източници и е изключително отровен (250 000 пъти повече от водородния цианид). Заради последното си качество, полоният стана печално известен с отравянето на Александър Литвиненко.

За промишлени нужди, полоний се получава от бисмут (изотоп 209). Освен като отрова, той се използва и като източник на α-частици в научната и изследователската дейност. Смята се, че чрез челация (химически метод за отстраняване на тежки метали от организма) е възможно отровен човек да оцелее, макар и с тежки поражения.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Leave the field below empty!