Смекни!
smekni.com

Курс лекций по дисциплине «неорганическая химия» (для студентов инженерно технологического факультета) (стр. 18 из 24)

У серы и остальных халькогенов возможен переход p и s-электронов в d–со­стояние. По­этому валентность их может быть 2,4,6.

У теллура радиус атома больше, чем у полония за счёт лантаноидного сжатия, т. к. по­лоний стоит за лантаном. У Po нет радиуса иона, т.к. это радиоактивный элемент. Электро­отрицательность элементов группы больше, чем у элементов V-A гр., от кислорода к тел­луру закономерно уменьшается. Неметаллические свойства ослабевают с увеличением по­рядкового номера элементов. Нет монотонного изменения t0C плавления - обусловлено особенно­стями кристаллической решётки.

С увеличением порядкового номера халькогенов понижается окислительная активность нейтральных атомов и растёт восстановительная активность отрицательных ионов.

Водородные соединения (гидриды).

При обычных условиях Н2О – жидкость, остальных –газы. Все гидриды обладают восстано­вительными свойствами.

Все оксиды ЭО2 и ЭО3 кислотные, им соответствуют кислоты.

Чем меньше угол, тем меньше полярность, Н2О – самая полярная

2. Химия кислорода

По электроотрицательности кислород уступает только фтору, степень окисления его в большинстве соединений равна –2, но может проявить +2 и +4, а также +1 и –1 в соедине­ниях со связью –O-O-. Подобно фтору образует соединения почти со всеми элементами (кроме гелия, неона и аргона).

Две аллотропные модификации: молекулярный кислород и озон. Наиболее устойчива молекула О2. Однозначного решения в изображении электронной структуры молекулы О2 еще не найдено. (По методу ВС).

Однако жидкий кислород – обладает парамагнитными свойствами, втягива­ется в магнитное поле, значит, у него есть неспареные электроны. Учитывая па­рамагнетизм молекулы О2 можно изобразить строение так:

- длинна связи между неспаренными электронами неодинакова.

Более правильно объясняет строение молекулы О2 ММО:

Два неспаренных электрона на π - разрыхляющих орбиталях обуславливают парамагнетизм молекулы кислорода.

Для молекулярных ионов:

О2+, О20, О2-, О2-2

N (кратность связи) 2,5 2 1,5 1

т.е. положительный молекулярный ион О2+ - самый прочный

При заполнении одной π·2pу орбитали образуются надпероксиды со связью O==O, имеющей кратность 1,5.

О2 + ē → О2-

Na + O2 Na+O2- надпероксид.

При заполнении обеих π*2p орбиталей происходит образование пероксидов с одинарной слабой связью :О−О:

:О≡О: + 2ē → [:OO :]2-

2Na + O2 Na2+O2-2 - пероксид

После заполнения 2х π*2p и σ*2p орбиталей четырьмя электронами связи молекулы О2 разрываются и образуются оксиды со степенями окисления-2.

:О≡О: + 4ē → 2О-2

О2 + 4Na → 2Na2O оксид.

Лабораторные способы получения О2

1.Термическое разложение солей

2 KNO3 = 2 KNO2 + O2

2 KСlO3 = 2 KCl + 3 O2

2 KMnO4 = K2 MnO4 + MnO2 + O2

BaO2 = BaO + ½ O2

Промышленные способы получения О2

1. Сжижение воздуха (tкип(O2)= -183oC), tкип(N2)= - 196oC)

2.Электролизом водных растворов щелочей, который сводится к электролизу H2O

Химические свойства О2

1.Плохо растворим в воде

2. Реагирует с большинством металлов и неметаллов

2Са + О2 = 2СаО

О2 + N2 эл. разряд 2 NO(t ≈ 3000oC)

4P + O2 = 2P2O5

H2S + O2 = SO2 + H2O

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

CH4 + O2 = CO2 + H2O

K + O2 = K[O2]- - надпероксид калия

2Na + O2 = Na2O2 - пероксид натрия

Чем сильнее выражены основные свойства, тем меньше значение энергии Гиббса для реакции с H2O

Na2O + H2O = 2 NaOH ∆G = -147 кДж/моль

MgO + H2O = Mg(OH)2 ∆G = - 17 кДж/моль

Al2O3 + H2O = Al(OH)3 ∆G = - 7 кДж/моль

Молекула озона О3.

О3 – голубоватый газ с сильным запахом, означает «пахучий»: в сосновых лесах его много, у морского побережья, после грозы. Образуется из О2 под действием УФ излучения и при грозовых разрядах:

2 3G = - 323 кДж

Озон – сильнейший окислитель, окислительная способность обусловлена нестойкостью его мо­лекул, которые при обычной температуре распадаются с образованием атомарного кислорода, который ак­тивнее молекулы кислорода О2, на этом и основано окислительное действие его

.

O3 O2 + O ΔH=-142 кДж/моль

Окисляет почти все металлы, действуют на неметаллы, обесцвечивает краси­тели, убивает микробы. При высоких концентрациях – яд. (Один кислород имеет с.о. равную +4).Молекула имеет угловое строение.

Связь трехцентровая ( центральный атом О+4 находится в sp2-гибридизации, связи его с двумя край­ними атомами кислорода неравноценны, одна двойная, одна одинарная).

Две sp2- гибридные орбитали образуют σ-связи, а 3-я гибридная орбиталь располо­жена перпендикулярно плоскости молекулы, образуя 3х-центровую 2х-электронную связь с крайними атомами кислорода. Предполагается что центральный aтом кислорода находится в возбу­жденном состоянии и по донорно-акцепторному механизму пара электронов помещается на пустую орбиталь.

Качественная реакция на озон, крахмальная бумага, смоченная раствором KI синеет в присутствии озона в результате выделения I2 ,озон более сильный окислитель, чем О2 с ним эта реакция не протекает.

Земля окружена слоем озона, располагающегося на высоте 25 км от её поверх­ности. Он образуется за счёт поглощения кислородом ультрафиолетового излучения Солнца. Озоновый слой ограничивает поток ультрафиолетового излучения, падающего на землю. Увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения, дости­гающего Землю, могло бы привести к возрастанию заболеваний раком кожи. Вызывает беспокойство возможное разрушение озонового слоя выхлопными газами реактивных самолётов. Сейчас этот вопрос актуален и широко освещается в печати.

Химичесие свойства О3