Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 9. ПОДГРУППА КИСЛОРОДА

§ 9.1. Общая характеристика подгруппы кислорода

В подгруппу кислорода входит пять элементов: кислород, сульфур, селен, теллур и полоний (полоний - радиоактивный элемент). Это р-элементы VI группы периодической системы Д. И. Менделеева. Они имеют групповое название - халькогени, что означает “образующие руды”.

Таблица 9.1. Свойства элементов подгруппы кислорода

У атомов халькогенам одинаковое строение внешнего энергетического уровня - ns²np^A (табл. 9.1, п. 2). Этим объясняется сходство их химических свойств. Все халькогени в соединениях с гідрогеном и металлами проявляют степень окисления -2, а в соединениях с оксигеном и другими активными неметаллами - конечно +4 и +6 (см. табл. 9.1, п. 5). Для кислорода, как и для фтора, не типичный степень окисления, равную номеру группы. Он проявляет степень окисления обычно -2, а в соединении с флуором +2. Такие значения степеней окисления вытекающие из электронного строения халькогенам:

У атома кислорода на 2р-подуровне есть два неспаренных электрона. Его электроны не могут розпаровуватись, поскольку нет d-підрівня на внешнем (втором) уровне, то есть нет свободных орбиталей. Поэтому валентность кислорода всегда равна двум, а степень окисления -2 и +2 (например, в Н₂О и OF₂). Такие сами валентность и степени окисления у атома серы в невозбужденном состоянии. При переходе в возбужденное состояние (что имеет место при подведении энергии, например при нагревании) у атома серы сначала разъединяются Зр-, а затем 3s-электроны (показано стрелками). Число неспаренных электронов, а следовательно, и валентность в первом случае равны четырем (например, SO₂), а во втором - шести (например, в SO₃). Очевидно, четные валентности 2, 4, 6 присущие аналогам серы - селена, теллура и полония, а их степени окисления могут равняться -2, +2, +4 и +6.

Водородные соединения элементов подгруппы кислорода соответствуют формуле H₂R (R - символ элемента): Н₂О, H₂S, Н₂Sе, Н₂То. Они называются хальководнями. При растворении их в воде образуются кислоты (формулы такие сами). Сила этих кислот возрастает с увеличением порядкового номера элемента, что объясняется уменьшением энергии связи в ряду соединений H₂R. Вода диссоциирует на ионы Н и ОН^-, есть амфотерним электролитом.

Сульфур, селен и теллур образуют одинаковые формы соединений с оксигеном типа RO₂ и RO₃. им соответствуют кислоты H₂RO₃ и H2RO4. С увеличением порядкового номера элемента сила этих кислот уменьшается. Все они проявляют окислительные свойства, а кислоты H₂RO₃ - также и восстановительные.

Закономерно изменяются свойства простых веществ: с увеличением заряда ядра ослабляются и усиливаются неметаллические металлические свойства. Так, кислород и теллур - неметаллы, но последний имеет металлический блеск и проводит электрический ток.