ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
ELEMENTI 16.(VIa)GRUPE PSE– HALKOGENI ELEMENTI
OPŠTE KARAKTERISTIKE
 Elementi 16. (VIa) grupe PSE nazivaju se halkogenim elementima. Naziv potiče od
grčkih reči halkos genezis – grade rude.
 U ovu grupu spadaju nemetali: kiseonik i sumpor, metaloidi selen i telur i metal
polonijum.
2
2
4
kiseonik
8
O
1s 2s 2p
sumpor
16
S
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
selen
34
Se
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
telur
52
Te
polonijum 84
Po
2
2
6
2
6
2
10
4
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p4
2
2
6
2
6
2
10
6
2
10
6
2
14
10
4
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p
 Zajednička konfiguracija za elemente ove grupe je ns2 np4 , za sve elemente što
znači da imaju 2 sparena i 2 nesparena elektrona.
 Od svih elemenata 16. grupe, kiseonik je jedini koji se pri normalnim uslovima javlja
u obliku 2-atomnih molekula.
 Sumpor zbog veće zapremine atoma ne može da nagradi dvoatomni molekul tj. ne
može da dođe do bočnog preklapanja p-orbitala. U prirodi se javlja kao S8.
 Javlja se i kao S(n) n-atomnog molekula gde se atomi sumpora vezuju u dugačke
lance.
 Selen se javlja (u prirodi) kao Se8 ili kao n-atomni dugački lanac.
 Telur zbog još veće zapremine ne može da gradi 8-atomni molekul, pa se javlja u
obliku lančaste strukture.
 Pošto se kod ovih elemenata javljaju molekuli sa različitim brojem atoma, za njih je
karakteristična pojava alotropije tj. javljaju se u obliku kao više alotropskih
modifikacija.
 Sa porastom atomskog broja, raste jačina Vandervalsovih sila i menja se agregatno
stanje ovih elemenata. Kiseonik je gas, a ostali elementi su čvrstog agregatnog stanja.
 U grupi raste temperatura topljenja i ključanja.
 Ovi elementi su elektronegativni tj. imaju izraženi afinitet prema elektronu, kiseonik
je posle fluora najelektronegativniji. Elektronegativnost opada u grupi.
 Sem kiseonika koji je u svim jedinjenima negativnog oksidacionog broja -2,-1, svi
ostali grade jedinjenja sa oksidacionim brojem od -2 do +6.
1
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
KISEONIK
 Nalaženje u prirodi:
- Nalazi se u elementarnom stanju; u obliku 2-atomnog molekula O2 u kojem su
atomi kiseonika vezani dvostrukom nepolarnom kovalentnom vezom.
O2
-
..
..O. .. + . O ..
.
.
.. O. . . . O. . ..
. . ..
.. O.. .... O. . ..
O O
O2
Ne
u vazduhu je 21%.
Spada u najraprostranjenije elemente Zemljine kore 50%.
Voda takođe jedna od najrasprostranjenijih jedinjenja kiseonika.
 Dobijanje:
- Industrijsko dobijanje: elektrolizom vode (pri čemu se kiseonik izdvaja na anodi
procesom oksidacije).
- Frakcionom destilacijom tečnog vazduha.
- Laboratorijsko dobijanje: U laboratoriji, kiseonik se dobija termičkom
razgradnojm jedinjenja koja su bogata kiseonikom.
t0
2 HgO
2 Hg + O 2
t0
2 KClO 3
2 KCl + O 2
t0
2 KNO 3
2 KNO 2 + 3O 2
t0
2 KMnO 4
K 2MnO 4 + MnO 2
+
O2
VIDEO 1
DOBIJANJE KISEONIKA
 Fizičke osobine:
- Gas bez boje, mirisa i ukusa, relativno malo se rastvara u vodi.
- Na običnoj temperaturi je reaktivan zbog velike energije dvostruke veze.
VIDEO 2
ZAPALJIVOST KISEONIKA
 Hemijske osobine:
- Na povišenoj temperaturi, reaguje sa ostalim elementima gradeći okside.
 Primena:
- Koristi se u medicini za disanje (tamo gde nedostaje) kod astronauta, ronioca…
- Tečan kiseonik se koristi kao ratno gorivo, eksploziv.
- Upotrebljava se u industriji kao oksidaciono sredstvo.
2
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
JEDINJENJA KISEONIKA
-
Oksidi su jedinjenja kiseonika sa drugim elementima i imaju oksidacioni broj -2.
Okside grade svi elementi osim plemenitih gasova.
Na osnovu kiselo-baznih karakteristika okside delimo na:
1. Kisele (SO2, SO3, CO2, P2O3, P2O5, N2O3, N2O5)
 To su jedinjenja kiseonika sa izrazitim nemetalima i nekim metaloidima.
 U ovu grupu spadaju i viši oksidi nekih prelaznih metala.
 Oni u reakciji sa vodom grade kiseline (anhidridi kiselina), a u reakciji sa
bazama daju so i vodu.
Cl2O
+
H2O
Cl2O
+
NaOH
2 HClO
2 NaClO
+
H2O
2. Bazne (Na2O, K2O, CaO, MgO, FeO, Fe2O3, Bi2O3)
 To su jedinjenja kiseonika sa izrazitim metalima.
 Bazni oksidi su anhidridi baza.
 Bazni oksidi prve i druge grupe se rastvaraju u vodi i daju baze, a u
reakciji sa kiselinama daju so i vodu.
Na2O
H2O
2 NaOH
Na2O + 2HCl
2 NaCl
+
+
H2O
3. Amfoterne (Al2O3, BeO, ZnO, PbO, Sb4O6)
 Jedinjenja kiseonika sa manje izrazitim metalima.
 Slabo se rastvaraju u vodi.
 Dobro se rastvaraju u kiselinama i bazama.
4. Neutralne (CO, N2O, NO)
 Jedinjenja kiseonika sa nekim nemetalima.
 Ne reaguju sa vodom, kiselinama i bazama.
3
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
-
Peroksidi su jedinjenja kiseonika sa oksidacionim brojem -1. Oni sadrže dva
atoma kiseonika koja su međusobno vezana jednostrukom vezom i naziva se
peroksidna veza.
-1 -1
O O
-2
O2
- peroksidni jon
-
Vodonik-peroksid H2O2 se dobija dejstvom sumporne kiseline na čvrste
perokside:
BaO2 + H2SO4
H2O2 + BaSO4
-
Vodonik-peroksid je bezbojna tečnost dobro rastvorljiva u vodi (hidrogen) i
ponaša se kao slaba kiselina.
H2O2
+
H2O2
H3O+
+
HO2-
H2O
H3O+
+
-2
O2
H+
HO2-
-
+
Soli vodonik-peroksida su peroksidi. Najznačajniji je natrijum-peroksid.
+1 -1 -1 +1
Na2O2
Na O O Na
o
-1 -2
-1 -1
-2
O2
( O2 )
2O
BaO2
O O
-1
Ba
+2
-
O
-1
O
H2O2
Peroksidni jon može da se koristi i kao oksidaciono i kao redukciono sredstvo.
Ako se koristi kao oksidaciono sredstvo, kiseonik iz -1 se redukuje u -2.
Ako se koristi kao redukciono sredstvo oksiduje se iz -1 u 0.
4
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
-
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
Ozon (O3) je druga alotropska modifikacija kiseonika.
Nestabilniji od molekulskog kiseonika.
U prirodi nastaje u višim slojevima atmosfere električnim pražnjenjem.
O2-2O
O + O2  O3
3O2 2O3
-
Dobijanje ozona zasniva se na tome da se na molekulskom kiseoniku raskida
dvostruka veza i nastaje atomski kiseonik; on je izuzetno reaktivan i reaguje sa
molekulskim kiseonikom i gradi se ozon.
Na isti način se dobija veštačkim putem u ozonizatorima.
Ozon je gas svetlo-zelene boje prijatnog mirisa.
U vodi se mnogo bolje rastvara od molekulskog kiseonika. Nestabilan je.
Raspada se na O2 i O.
Dobro je dezinfekciono sredstvo.
5
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
SUMPOR
 Nalaženje u prirodi:
- Nalazi se u velikim količinama u elementarnom stanju u vidu naslaga u zemlji;
- Ima ga i u vezanom stanju u obliku sulfida i sulfata (FeS2- pirit; CuFeS2halkopirit; CaSO4.2H2O- gips).
 Dobijanje:
- Eksploatiše se iz Zemlje, pošto se nalazi na velikoj dubini 200 m od Zemljine
površine, ne može se dobiti uobičajenim rudarskim postupkom. Naučnik Freš je
došao na ideju da sumpor istopi ispod površine i da ga u tako istopljenom stanju
izvuče na površinu zemlje pomoću specijalnih cevi Frešove pumpe.
- Zahvaljujući niskoj temperaturi topljenja u maloj specifičnoj težini, ovaj postupak
je urodio plodom.
- Frešova pumpa se postavi u naslage sumpora kroz spoljašnju cev, uduvava se
pregrejana vodena para koja topi sumpor koji se skida na dnu Frešove pumpe.
Kroz najužu cev, uduvava se vazduh pod pritiskom koji sa istopljenim sumporom
gradi penu, čini ga još lakšim i izbacuje ga kroz središnje cevi.
 Fizičke osobine:
- Sumpor je žuta supstanca, pliva po vodi i ne rastvara se u njoj.
- Jedini rastvarač koji rastvara sumpor je CS2- ugljendisulfid.
- Na običnoj temperature je nereaktivan u 8-atomnom je obliku S8. Sa porastom
temperature smanjuje se broj atoma u molekulu.
 Hemijske osobine:
- Na povišenoj temperaturi, reaguje sa ostalim elementima gradeći okside i sulfide.
H2
-
+ S
Fe
+ S
O2
+ S
to
to
to
H2S
FeS
SO 2
Sumpor se javlja u tri alotropske modifikacije:
1. Rombični sumpor- najstabilnija modifikacija (kristalna modifikacija);
2. Monoklinični sumpor (kristalna modifikacija);
3. Plastični sumpor (amorfna modifikacija).
 Primena:
- Koristi se za vulkanizaciju guma, za proizvodnju baruta, sumporne kiseline,
šibica.
- Koristi se i u poljoprivredi (fungicidi) i u medicini (sulfopreparati).
6
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
JEDINJENJA SUMPORA
 Sumpor gradi jedinjenja oksidacionog broja -2, +4, +6.
1. Vodonik-sulfid (sumpor-vodonik) H2S
- Nalaženje u prirodi: U prirodi se nalazi u malim količinama, na onim mestima gde
trule organska jedinjenja koja sadrže sumpor. Ima ga u vulkanskim gasovima I
nekim mineralnim vodama.
- Dobijanje: U industriji direktnom sintezom vodonika i sumpora na 600oC:
o
H2
+
S
600 C
H2S
U laboratoriji se dobija dejstvom hlorovodonične kiseline na sulfide teških
metala:
FeS
-
+
H2S
2 HCl
+
FeCl2
Osobine: bezbojan gas neprijatnog mirisa (na pokvarena jaja), u vodi se dobro
rastvara i gradi slabu dvobaznu kiselinu, disosuje na dva stupnja.
H2S
+
H2O
H3O+
+
HS-
hidrogen sulfid
HS-
+
H2O
H3O+
+
S-
sulfid
VIDEO 1
FIZIČKA SVOJSTVA SUMPORA
Na2S
natrijum sulfid
NaHS
natrijum hidrogen sulfid
Ca(HS)2
kalcijum hidrogen sulfid
CaS
kalcijum sulfid
-
H2S – dobro redukciono sredstvo.
7
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
2. Oksidi sumpora (kiseli oksidi)
a) Sumpor (IV) oksid, SO2
- Dobijanje:
Sagorevanjem elementa sumpora S + O2  SO2
Prženjem pirita
2FeS2 + 11/2O2  4SO2 + Fe2O3
4FeS2 + 11O2 8SO2 + 2Fe2O3
VIDEO 2a
DOBIJANJE SUMPOR (IV)-OKSIDA
-
Osobine: bezbojan gas, dobro se rastvara u vodi i daje sumporastu kiselinu.
SO2 + H2O  H2SO3 - dokaz kiselosti
VIDEO 2b
SVOJSTVA SUMPOR (IV)-OKSIDA
b) Sumpor (VI) oksid, SO3
- Dobijanje: Dobija se oksidacijom SO2:
2SO2 + O2  2SO3
- Osobine: Bezbojan gas koji se dobro rastvara u vodi i daje sumpornu kiselinu:
SO3 + H2O  H2SO4
3. Kiseonične kiseline sumpora
a) Sumporasta (sulfitna) kiselina, H2SO3
- Dobijanje: Dobija se rastvaranjem SO2 u vodi
SO2 + H2O  H2SO3
- Osobine: Spada u umerene kiseline. Dvobazna je kiselina, disosuje u dva stupnja i
gradi jednu kiselinu i jednu neutralnu so. Soli se nazivaju sulfiti.
H2SO3
+
H2O
H+
+
HSO3- hidrogen sulfiti
HSO3-
+
H2O
H+
+
SO3 2- sulfiti
8
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
b) Sumporna (sulfatna) kiselina, H2SO4
- Dobijanje: Najznačajnija mineralna kiselina. Dobija se u velikim količinama u
industriji kontaktnim postupkom.
1. Dobijanje SO2
S + O2  SO2
2FeS2 + 11/2O2  4SO2 + Fe2O3
4FeS2 + 11O2 8SO2 + 2Fe2O3
2. Oksidacija SO2 u SO3- vrši se u kontaktnim pećima u prisustvu katalizatora
(vanadijm-pentoksida, V2O5)
2SO2 + O2  2SO3
3. Uvodi se u 98% sumpornu kiselinu u kojoj se kvantitativno apsorbuje i daje
pirosumpornu kiselinu.
SO3 + H2SO4  H2S2O7
4. Pirosumporna kiselina se meša sa vodom i daje sumpornu kiselinu.
-
-
Osobine: bezbojna uljasta tečnost, spada u jake dvobazne kiseline, disosuje u dva
stupnja i gradi dve vrste soli, kisele i neutralne.
H2SO4
+
H2O
H+
+
HSO4- hidrogen sulfati
HSO4-
+
H2O
H+
+
SO4 2- sulfati
Sumporna kiselina u zavisnosti od koncentracije različito rastvara metale
naponskog niza.
VIDEO 3
RAZBLAŽIVANJE KONCENTROVANE SUMPORNE KISELINE
a) Razblažena sumporna kiselina, razlaže samo levo od vodonika i istiskuje
vodonik.
Zn + (aq) H2SO4  H2 + ZnSO4
b) Koncentrovana sumporna kiselina rastvara sve metale naponskog niza uz
izdvajanje SO2.
Cu + 2 cc H2SO4  CuSO4 + SO2 + 2H2O
9
ELEMENTI 16. GRUPE PSE
2. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer
ELEMENTI 16. GRUPE PSE – pitanja i zadaci
1. Halkogeni elementi- opšte karakteristike.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Kiseonik- mesto u PSE.
Kiseonik- nalaženje u prirodi.
Kiseonik- dobijanje.
Kiseonik- fizičke osobine.
Kiseonik- hemijske osobine.
Kiseonik- primena.
Jedinjenja kiseonika (oksidi, peroksidi, ozon).
9. Sumpor- mesto u PSE.
10. Sumpor- nalaženje u prirodi.
11. Sumpor- dobijanje.
12. Sumpor- fizičke osobine.
13. Sumpor- hemijske osobine.
14. Sumpor- primena.
15. Jedinjenja sumpora (vodonik-sulfid, oksidi sumpora, kiseonične kiseline sumpora).
REFERATI ZA OBLAST HALKOGENI ELEMENTI
1.
2.
3.
4.
Kiseonik i njegova važnost za svet.
Ozon i ozonski omotač.
Voda.
Alotropske modigikacije sumpora.
10
Download

ELEMENTI 16. GRUPE PSE 2. razred gimnazije