氧族元素
氧族元素 Chalcogen
氧族元素是元素周期表上ⅥA族元素,这一族包含氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、Uuh六种元素,其中钋、Uuh为金属,碲为准金属,氧、硫、硒是典型的非金属元素。在标准状况下,除氧单质为气体外,其他元素的单质均为固体。化合物中,氧、硫、硒、碲四种元素通常显-2氧化态,稳定性从氧到碲降低;硫、硒、碲最高氧化态可达+6。 氧、硫、硒的单质可以直接与氢气化合,生成氢化物。[1]
原子结构原子序数
元素
电子层结构
8
氧
2, 6
16
硫
2, 8, 6
34
硒
2, 8, 18, 6
52
碲
2, 8, 18, 18, 6
84
钋
2, 8, 18, 32, 18, 6
116
Unh
2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
相同点
·原子最外层有6个电子
·反应中易得到2个电子
·表现氧化性
不同点
·除氧外其它氧族元素d轨道可参与成健,形成配位数为6的络合物
·核电荷数依次增大
·电子层数依次增大
·原子半径依次增大,得电子能力依次减弱,氧化性依次减弱.
单质氧
氧气通常条件下是呈无色、无臭和无味的气体,密度1.429克/升,1.419克/立方厘米(液),1.426克/立方厘米(固),熔
氧点-218.4℃,沸点-182.962℃,在-182.962℃时液化成淡蓝色液体,在-218.4℃时凝固成雪状淡蓝色。固体在化合价一般为0和-2。电离能为13.618电子伏特。除惰性气体外的所有化学元素都能同氧形成化合物。大多数元素在含氧的气氛中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。氧分子在低温下可形成水合晶体O2.H2O和O2.H2O2,后者较不稳定。氧气在空气中的溶解度是:4.89毫升/100毫升水(0℃),是水中生命体的基础。氧在地壳中丰度占第一位。干燥空气中含有20.946%体积的氧;水有88.81%重量的氧组成。除了O16外,还有O17和O18同位素。
硫
单质物理性质:
通常为淡黄色晶体,它的元素名来源于拉丁文,原意是鲜黄色。单质硫有几种同素异形体,菱形硫(斜方硫)和单斜硫[1]是现在已知最重要的晶状硫。它们都是由S8环状分子组成。
密度 熔点 沸点 存在条件
菱形硫(S8) 2.07克/立方厘米 112.8℃ 444.674℃ 200℃以下
硫单斜硫(S8) 1.96克/厘米3 119.0℃ 444.6℃ 200℃以上
硫单质导热性和导电性都差。性松脆,不溶于水,易溶于二硫化碳(弹性硫只能部分溶解)。无定形硫主要有弹性硫,是由熔态硫迅速倾倒在冰水中所得。不稳定,可转变为晶状硫(正交硫),正交硫是室温下唯一稳定的硫的存在形式。
化学性质:
化合价为-2、+2、+4和+6。第一电离能10.360电子伏特。化学性质比较活泼,能与氧、金属、氢气、卤素(除碘外)及已知的大多数元素化合。还可以与强氧化性的酸、盐、氧化物,浓的强碱溶液反应。它存在正氧化态,也存在负氧化态,可形成离子化合物、共价化合成物和配位共价化合物。
硒
稀散元素之一。在已知的六种固体同素异形体中,三种晶体(α单斜体、β单斜体,和灰色三角晶)是最重要的。也以三种非晶态固体形式存在;红色和黑色的两种无定形玻璃状的硒。前者性脆,密度4.26克/厘米3;后者密度4.28克/厘米3。第一电离能为9.752电子伏特。硒在空气中燃烧发出蓝色火焰,生成二氧化硒(SeO2)。也能直接与各种金属和非金属反应,包括氢和卤素。不能与非氧化性的酸作用,但它溶于浓硫酸、硝酸和强碱中。溶于水的硒化氢能使许多重金属离子沉淀成为微粒的硒化物[1]。硒与氧化态为+1的金属可生成两种硒化物,即正硒化物(M2Se)和酸式硒化物(MHSe)。正的碱金属和碱
硒土金属硒化物的水溶液会使元素硒溶解,生成多硒化合物(M2Sen),与硫能形成多硫化物相似。
有结晶形和无定形两种同素异形体。电离能9.009电子伏特。结晶碲具有银白色的金属外观,密度6.25克/厘米3,熔点452℃,沸点1390℃,硬度是2.5(莫氏硬度)。不溶于同它不发生反应的所有溶剂,在室温时它的分子量至今还不清楚。无定形碲(褐色),密度6.00克/厘米3,熔点449.5±0.3℃,沸点989.8±3.8℃。碲在空气中燃烧带有蓝色火焰,生成二氧化碲;可与卤素反应,但不与硫、硒反应。溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。易传热和导电。
碲
元素来源:碲是稀散金属之一,有两种同素异形体,一种为结晶形、具有银白色金属光泽;另一种为无定
碲形,为黑色粉末。结晶形碲的熔点为449.8℃,密度为6.24克/厘米3。性脆。碲的化学性质与硒相似,在空气或氧中燃烧生成二氧化碲,发出蓝色火焰;易和卤素剧烈反应生成碲的卤化物,在高温下不与氢作用。
从电解铜的阳极泥和炼锌的烟尘等中回收制取。
钋
密度9.4克/立方厘米。熔点254℃,沸点962℃。所有钋的同位素都是放射性的。已知有两种同位素异形体:α-Po为单正方
钋体;β-Po为单菱形体。在约36℃时,发生α-Po转化为β-Po的相变。金属、质软。物理性质似铊、铅、铋。化学性质近似碲。溶于稀矿酸和稀氢氧化钾。钋的化合物易于水解并还原。化合价已有+2和+4价,也有+6价存在。钋是世界上最稀有的元素。
钋同位素中最普遍、最易得的是钋-210,其半衰期仅有138天,其放射性比镭大近5000倍。钋-210危险性很大,在操作时即便是很小量也要格外小心谨慎。
化学性质相似性
·能与大多数金属反应.
·均能与氢化合生成气态氢化物.
·均能在氧气中燃烧.
·氧化物对应的水化物为酸.
·都具有非金属性.
递变性
·气态氢化物的稳定性逐渐减弱.
·气态氢化物的还原性逐渐增强.
·气态氢化物水溶液的酸性逐渐增强.
·最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱.
·非金属性逐渐减弱.
化合物常见的氧族元素的化合物有:氧化物、硫化物、硫酸盐、亚硫酸盐、硒酸盐、碲酸盐
参见氮族元素(Pnictogen、Nitrogen group)
卤族元素(Halogen)
稀有气体(Noble gas)