Ang Tellurium ay isa sa mga bihirang elemento: ang nilalaman nito sa crust ng lupa ay .
Sa malayang estado, ang selenium, tulad ng sulfur, ay bumubuo ng ilang allotropic modification, kung saan ang pinakakilala ay ang amorphous selenium, na isang pulang kayumanggi na pulbos, at gray na selenium, na bumubuo ng mga malutong na kristal na may metal na kinang.
Ang Tellurium ay kilala rin sa anyo ng isang amorphous na pagbabago at sa anyo ng mga light gray na kristal na may metal na kinang.
Ang selenium ay isang tipikal na semiconductor (tingnan ang § 190). Ang isang mahalagang pag-aari nito bilang isang semiconductor ay isang matalim na pagtaas sa electrical conductivity kapag naiilaw. Sa interface ng selenium na may metal conductor, nabuo ang isang barrier layer - isang seksyon ng circuit na may kakayahang magpasa ng electric current sa isang direksyon lamang. Dahil sa mga katangiang ito, ang selenium ay ginagamit sa teknolohiya ng semiconductor para sa paggawa ng mga rectifier at solar cell na may barrier layer. Ang Tellurium ay isa ring semiconductor, ngunit ang mga aplikasyon nito ay mas limitado. Ang selenide at tellurides ng ilang mga metal ay mayroon ding mga katangian ng semiconductor at ginagamit sa electronics. Sa maliit na dami, ang tellurium ay nagsisilbing isang alloying additive sa lead, na nagpapahusay sa mga mekanikal na katangian nito.
Ang hydrogen selenide at hydrogen telluride ay mga walang kulay na gas na may mabahong amoy. Ang kanilang mga may tubig na solusyon ay mga acid, ang mga constant ng dissociation na kung saan ay bahagyang mas malaki kaysa sa dissociation constant ng hydrogen sulfide.
Sa kemikal, ang hydrogen selenide at hydrogen telluride ay lubos na katulad ng hydrogen sulfide. Tulad ng hydrogen sulfide, mayroon silang mataas na pagbabawas ng mga katangian. Kapag pinainit, pareho silang nabubulok. Kasabay nito, ito ay hindi gaanong matatag kaysa sa: tulad ng nangyayari sa serye ng mga hydrogen halides, ang lakas ng mga molekula ay bumababa sa panahon ng paglipat. Ang mga asin ng hydrogen selenide at hydrogen telluride - selenides at tellurides - ay katulad ng sulfide sa mga tuntunin ng solubility sa tubig at mga acid. Sa pamamagitan ng paggamot sa mga selenides at tellurides na may malakas na acids, maaaring makuha ang hydrogen selenide at hydrogen telluride.
Kapag ang selenium at tellurium ay sinunog sa hangin o oxygen, ang mga dioxide ay nakuha, na nasa solidong estado sa ilalim ng normal na mga kondisyon at mga anhydride ng selenous at telluric acid.
Hindi tulad ng sulfur dioxide, ang mga ito ay nagpapakita ng nakararami na mga katangian ng oxidizing, na madaling nababawasan sa libreng selenium at tellurium, halimbawa:
Sa pamamagitan ng pagkilos ng mga malakas na ahente ng oxidizing, ang selenium at tellurium dioxide ay maaaring ma-convert sa selenic at telluric acid, ayon sa pagkakabanggit.
Ang elementong tellurium ay natuklasan ni Klaproth noong 1782 sa Hungarian gold ores. Ang pangalang tellurium ay nagmula sa Greek na "tellus" - lupa.Noong 1817, natuklasan ni Berzelius ang isang elemento na katulad ng mga katangian ng tellurium sa putik ng mga lead chamber ng isang sulfuric acid plant. Pinangalanan ito sa pangalan ng Greek para sa buwan - selenium.
Ang selenium at tellurium ay mga elemento ng pangkat VI ng periodic table. Ang kanilang mga kemikal na katangian ay malapit sa asupre, ngunit sila ay naiiba mula dito, lalo na ang tellurium, sa pagkakaroon ng natatanging mga katangian ng metal. Tulad ng sulfur, ang tellurium at sulfur ay bumubuo ng mga amorphous at crystalline na anyo.
Dalawang mala-kristal na pagbabago ng selenium ang kilala. Ang pinaka-matatag ay gray o metallic selenium, na may heksagonal na istraktura (a = 4.354 A, c = 4.949 A). Ito ay nakukuha sa pamamagitan ng dahan-dahang paglamig ng tinunaw na siliniyum. Kapag ang selenium ay namuo mula sa mga solusyon o ang singaw ay mabilis na pinalamig, ang selenium ay nakukuha sa anyo ng isang maluwag na pulang pulbos. Ang pulang selenium ay may monoclinic crystalline na istraktura. Kapag pinainit sa 120°, ang pulang selenium ay nagiging kulay abo.
Ang vitreous selenium ay nakukuha sa pamamagitan ng mabilis na paglamig ng molten selenium sa anyo ng isang malutong na grayish-lead mass. Sa temperatura na humigit-kumulang 50°, nagsisimulang lumambot ang malasalamin na selenium; sa mas mataas na temperatura ito ay nagiging mala-kristal na kulay abong selenium.
Ang crystalline tellurium ay nakukuha sa pamamagitan ng condensation ng tellurium vapor. Mayroon itong kulay pilak-puting kulay. Dalawang pagbabago ng tellurium ang kilala - α- at β-tellurium. Ang hexagonal na α-modification ay isomorphic hanggang gray na selenium (a = 4.445 A, c = 5.91 A). Transition point α⇔β-tellurium 354°. Mula sa may tubig na mga solusyon, ang pagbabawas ng mga ahente ay namuo ng kayumangging pulbos ng amorphous tellurium.
Mga pisikal na katangian ng selenium at tellurium
Ang selenium ay isang tipikal na semiconductor. Sa temperatura ng silid ito ay isang mahinang konduktor ng kuryente. Ang electrical conductivity ng selenium ay lubos na nakadepende sa light intensity. Sa liwanag, ang electrical conductivity ay 1000 beses na mas mataas kaysa sa dilim. Ang pinakamalaking epekto ay ibinibigay ng mga sinag na may haba ng daluyong na halos 700 ML.
Ang Tellurium ay may mas mataas na electrical conductivity kaysa selenium, at ang electrical resistance ay tumataas nang malaki sa mataas na presyon.
Ang parehong mga elemento ay malutong sa normal na temperatura, ngunit kapag pinainit sila ay madaling kapitan sa plastic deformation.
Sa ordinaryong temperatura, ang selenium at tellurium ay hindi tumutugon sa oxygen. Kapag pinainit sa hangin, nag-oxidize sila sa pagkasunog, na bumubuo ng SeO2 at TeO2. Ang selenium ay nasusunog na may asul na apoy, tellurium na may asul na apoy na may maberde na gilid. Ang pagkasunog ng siliniyum ay sinamahan ng isang katangian na amoy ("ang amoy ng bulok na labanos").
Ang tubig at mga non-oxidizing acid (dilute sulfuric at hydrochloric acid) ay walang epekto sa selenium at tellurium. Ang mga elemento ay natutunaw sa puro sulfuric acid, nitric acid, pati na rin sa mainit na puro alkali na solusyon.
Ang isang mahalagang pag-aari ng selenium at tellurium, na ginagamit sa teknolohiya ng kanilang produksyon, ay ang kanilang kakayahang matunaw sa sulfur alkalis upang bumuo ng polysulfides, na madaling mabulok ng mga acid upang palabasin ang selenium at tellurium, ayon sa pagkakabanggit.
Ang selenium ay natutunaw sa mga solusyon sa sodium sulfite upang bumuo ng isang thiosulfate-type na tambalan, Na2SeSO3, na nabubulok sa pag-aasido upang maglabas ng elemental na selenium.
Ang selenium at tellurium ay tumutugon sa lahat ng mga halogen sa ordinaryong temperatura. Sa mga metal ay bumubuo sila ng mga selenides at tellurides, katulad ng mga sulfide (halimbawa, Na2Se, Ag2Se, atbp.). Tulad ng sulfur, ang selenium at tellurium ay bumubuo ng hydrogen selenide (H2Se) at hydrogen tellurium (H2Te) na mga gas, na nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng mga acid sa selenides at tellurides.
Ang elementarya na tellurium ay hindi direktang pinagsama sa hydrogen, ngunit ang selenium ay tumutugon sa hydrogen sa mga temperatura na higit sa 400°.
17.12.2019
Ang serye ng Far Cry ay patuloy na nagpapasaya sa mga manlalaro nito sa katatagan. Pagkatapos ng napakaraming oras, nagiging malinaw kung ano ang kailangan mong gawin sa larong ito. Pangangaso, kaligtasan, paghuli...
16.12.2019
Kapag lumilikha ng disenyo ng isang living space, ang espesyal na pansin ay dapat bayaran sa loob ng sala - ito ang magiging sentro ng iyong "uniberso"....
15.12.2019
Imposibleng isipin ang pagtatayo ng bahay nang hindi gumagamit ng plantsa. Ang ganitong mga istraktura ay ginagamit din sa iba pang mga lugar ng aktibidad sa ekonomiya. MAY...
14.12.2019
Ang welding ay lumitaw bilang isang paraan ng permanenteng pagsali sa mga produktong metal mahigit isang siglo na ang nakalipas. Kasabay nito, imposibleng labis na timbangin ang kahalagahan nito sa sandaling ito. SA...
14.12.2019
Ang pag-optimize sa nakapalibot na espasyo ay napakahalaga para sa parehong maliit at malalaking bodega. Ito ay lubos na nagpapasimple sa trabaho at nagbibigay ng...
13.12.2019
Ang mga metal na tile ay mga metal na materyales sa bubong. Ang ibabaw ng mga sheet ay pinahiran ng mga materyales na polimer at sink. Ang mga natural na tile ay ginagaya ng materyal...
13.12.2019
Ang mga kagamitan sa pagsubok ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan. Ang kalidad nito ay dapat na hindi nagkakamali. Upang makamit ang layuning ito, nilagyan ang mga device...
13.12.2019
Ang istilong Pranses sa interior ay naging tanyag kamakailan sa mga mahilig sa sopistikadong at sa parehong oras simpleng solusyon....
13.12.2019
Ang artistic forging ay isang craft na nangangailangan ng mga espesyal na kasanayan at kakayahan mula sa master, pati na rin ang tiyaga at talento. Sa lahat ng panahon, ang pagbuo ng mga bahagi ng dekorasyon...
§8 Mga Elemento VI At ang mga grupo.
Oxygen, sulfur, selenium, tellurium, polonium.
Pangkalahatang impormasyon tungkol sa mga elemento Pangkat VI A:
Ang mga elemento ng Group VI A (maliban sa polonium) ay tinatawag na chalcogenides. Ang panlabas na elektronikong antas ng mga elementong ito ay naglalaman ng anim na valence electron (ns2 np4), kaya sa normal na estado ay nagpapakita sila ng valence na 2, at sa isang excited na estado -4 o 6 (maliban sa oxygen). Ang oxygen atom ay naiiba sa mga atomo ng iba pang mga elemento ng subgroup sa kawalan ng isang d-sublevel sa panlabas na electronic layer, na nagiging sanhi ng malaking gastos sa enerhiya para sa "pagpapares" ng mga electron nito, na hindi binabayaran ng enerhiya ng pagbuo ng mga bagong covalent bond. Samakatuwid, ang covalency ng oxygen ay dalawa. Gayunpaman, sa ilang mga kaso, ang isang atom ng oxygen na may nag-iisang pares ng elektron ay maaaring kumilos bilang isang donor ng elektron at bumuo ng mga karagdagang covalent bond sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor.
Ang electronegativity ng mga elementong ito ay unti-unting bumababa sa pagkakasunud-sunod na O-S-Se-Te-Po. Katayuan ng oksihenasyon mula -2+2+4+6. Ang radius ng atom ay tumataas, na nagpapahina sa mga di-metal na katangian ng mga elemento.
Ang mga elemento ng subgroup na ito ay bumubuo ng mga compound ng anyong H2 R (H2 O, H2 S, H2 Se, H2 Te, H2 Po) na may hydrogen. Ang mga compound na ito ay natutunaw sa tubig at bumubuo ng mga acid. Ang mga katangian ng acid ay tumataas sa direksyon H2 O→H2 S→H2 Se→H2 Te→H2 Po. Ang S, Se at Te ay bumubuo ng mga compound tulad ng RO2 at RO3 na may oxygen. Mula sa mga oxide na ito ay nabuo ang mga acid ng uri ng H2 RO3 at H2 RO4. Habang tumataas ang atomic number, bumababa ang lakas ng acid. Ang lahat ng mga ito ay may mga katangian ng oxidizing. Ang mga acid tulad ng H2 RO3 ay nagpapakita rin ng mga nagpapababang katangian.
Oxygen
Mga likas na compound at paghahanda: Ang oxygen ay ang pinakakaraniwang elemento sa crust ng lupa. Sa isang libreng estado, ito ay matatagpuan sa atmospheric air (21%); sa bound form ito ay bahagi ng tubig (88.9%), mineral, bato at lahat ng sangkap kung saan nabuo ang mga organismo ng mga halaman at hayop. Ang hangin sa atmospera ay pinaghalong maraming gas, ang pangunahing bahagi nito ay nitrogen at oxygen, at isang maliit na halaga ng mga marangal na gas, carbon dioxide at singaw ng tubig. Ang carbon dioxide ay nabuo sa kalikasan sa panahon ng pagkasunog ng kahoy, karbon at iba pang uri ng panggatong, paghinga ng hayop, at pagkabulok. Sa ilang lugar sa buong mundo, ang CO2 ay inilalabas sa hangin dahil sa aktibidad ng bulkan at gayundin mula sa mga pinagmumulan sa ilalim ng lupa.
Ang natural na oxygen ay binubuo ng tatlong matatag na isotopes: 816 O (99.75%), 817 O (0.04), 818 O (0.20). Ang mga isotopes 814 O, 815 O, at 819 O ay nakuha din sa artipisyal na paraan.
Ang oxygen ay unang nakuha sa purong anyo ni K.V. Scheele noong 1772, at pagkatapos noong 1774 ni D.Yu. Priestley, na naghiwalay nito sa HgO. Gayunpaman, hindi alam ni Priestley na ang gas na nakuha niya ay bahagi ng hangin. Pagkalipas lamang ng ilang taon, si Lavoisier, na nag-aral ng mga katangian ng gas na ito nang detalyado, ay itinatag na ito ang pangunahing bahagi ng hangin.
Sa laboratoryo, ang oxygen ay nakuha gamit ang mga sumusunod na pamamaraan:
E
electrolysis ng tubig. Upang madagdagan ang electrical conductivity ng tubig, isang alkali solution (karaniwan ay 30% KOH) o alkali metal sulfate ay idinagdag dito:
Sa pangkalahatang anyo: 2H2 O →2H2 +O2
Sa cathode: 4H2 О+4e¯→ 2H2 +4OH¯
Sa anode: 4OH−4e→2H2 O+O2
- Pagkabulok ng mga compound na naglalaman ng oxygen:
Thermal decomposition ng Berthollet salt sa ilalim ng pagkilos ng isang MnO2 catalyst.
KClO3 →2KCl+3O2
Thermal decomposition ng potassium permanganate
KMnO4 →K2 MnO4 +MnO2 +O2.
Thermal decomposition ng alkali metal nitrates:
2KNO3 →2KNO2 +O2.
Pagkabulok ng peroxide:
2H2 O2 →2H2 O+O2.
2BaO2 →2BaO+O2.
Thermal decomposition ng mercury (II) oxide:
2HgO→2HgO+O2.
Pakikipag-ugnayan ng alkali metal peroxide sa carbon monoxide (IV):
2Na2 O2 +2CO2 →2Na2 CO3 +O2.
Thermal decomposition ng bleach sa pagkakaroon ng isang katalista - cobalt salts:
2Ca(OCl)Cl →2CaCl2 +O2.
Oksihenasyon ng hydrogen peroxide na may potassium permanganate sa isang acidic na kapaligiran:
2KMnO4 +H2 SO4 +5H2 O2 →K2 SO4 +2Mn SO4 +8H2 O+5O2.
Sa industriya: Sa kasalukuyan, sa industriya, ang oxygen ay nakukuha sa pamamagitan ng fractional distillation ng likidong hangin. Kapag ang likidong hangin ay bahagyang pinainit, ang nitrogen ay unang hinihiwalay mula dito (tboil (N2) = -196ºC), pagkatapos ay ilalabas ang oxygen (tboil (O2) = -183ºC).
Ang oxygen na nakuha sa paraang ito ay naglalaman ng mga nitrogen impurities. Samakatuwid, upang makakuha ng purong oxygen, ang nagresultang timpla ay dinadalisay muli at sa huli ay gumagawa ng 99.5% na oxygen. Bilang karagdagan, ang ilang oxygen ay nakukuha sa pamamagitan ng electrolysis ng tubig. Ang electrolyte ay isang 30% KOH na solusyon.
Karaniwang nakaimbak ang oxygen sa mga asul na cylinder sa presyon na 15 MPa.
Mga katangian ng physicochemical: Ang oxygen ay isang walang kulay, walang amoy, walang lasa na gas, bahagyang mas mabigat kaysa sa hangin, bahagyang natutunaw sa tubig. Ang oxygen sa isang presyon ng 0.1 MPa at isang temperatura ng -183ºС ay nagiging isang likidong estado, at nagyeyelo sa -219ºС. Sa likido at solidong estado ito ay naaakit ng magnet.
Ayon sa paraan ng valence bond, ang istraktura ng molekula ng oxygen, na kinakatawan ng diagram -:Ö::Ö: , ay hindi nagpapaliwanag ng higit na lakas ng isang molekula na may mga katangiang paramagnetic, iyon ay, hindi magkapares na mga electron sa normal na estado.
Bilang resulta ng bono sa pagitan ng mga electron ng dalawang atomo, nabuo ang isang karaniwang pares ng elektron, pagkatapos nito ang hindi magkapares na elektron sa bawat atom ay bumubuo ng mutual bond na may hindi nakabahaging pares ng isa pang atom at nabuo ang tatlong electron bond sa pagitan nila. Sa isang nasasabik na estado, ang molekula ng oxygen ay nagpapakita ng mga diamagnetic na katangian, na tumutugma sa istraktura ayon sa pamamaraan: Ö = Ö: ,
Ang isang oxygen atom ay kulang ng dalawang electron upang punan ang isang antas ng elektron. Samakatuwid, ang oxygen sa mga reaksiyong kemikal ay madaling magdagdag ng dalawang elektron at nagpapakita ng estado ng oksihenasyon na -2. Ang oxygen lamang sa mga compound na may mas maraming electronegative na elementong fluorine ay nagpapakita ng estado ng oksihenasyon +1 at +2: O2 F2, ОF2.
Ang oxygen ay isang malakas na ahente ng oxidizing. Hindi lamang ito nakikipag-ugnayan sa mabibigat na inert gas (Kr, Xe, He, Rn), na may ginto at platinum. Ang mga oxide ng mga elementong ito ay nabuo sa ibang mga paraan. Ang oxygen ay pumapasok sa mga reaksyon ng pagkasunog at oksihenasyon na may parehong simple at kumplikadong mga sangkap. Kapag ang mga non-metal ay nakikipag-ugnayan sa oxygen, ang acidic o salt-forming oxide ay nabubuo, at kapag ang mga metal ay nakikipag-ugnayan, ang amphoteric o mixed oxides ay nabuo. Kaya, ang oxygen ay tumutugon sa phosphorus sa temperatura na ~ 60 ° C,
4P+5O2 → 2P2 O5
Sa mga metal - mga oxide ng kaukulang mga metal
4Al + 3O2 → 2Al2 O3
3Fe + 2O2 → Fe3 O4
Kapag ang mga alkali metal ay pinainit sa tuyong hangin, ang lithium lamang ang bumubuo sa oxide Li2O, at ang iba ay mga peroxide at superoxide:
2Na+O2 →Na2 O2 K+O2 →KO2
Ang oxygen ay tumutugon sa hydrogen sa 300 °C:
2H2 + O2 = 2H2 O.
Kapag nakikipag-ugnayan sa fluorine, nagpapakita ito ng mga katangian ng pagpapanumbalik:
O2 + F2 = F2 O2 (sa electrical discharge),
na may asupre - sa temperatura na humigit-kumulang 250 °C:
Ang oxygen ay tumutugon sa graphite sa 700 °C
C + O2 = CO2.
Ang pakikipag-ugnayan ng oxygen sa nitrogen ay nagsisimula lamang sa 1200°C o sa isang electrical discharge:
N2 + O22NO - Q.
Ang oxygen ay tumutugon din sa maraming kumplikadong mga compound, halimbawa, sa nitrogen oxide (II), ito ay tumutugon na sa temperatura ng silid:
2NO + O2 = 2NO2.
Kapag ang hydrogen sulfide ay nag-oxidize kapag pinainit, ang sulfur o sulfur oxide (IV) ay nabuo, depende sa ratio sa pagitan ng oxygen at hydrogen sulfide:
2H2 S + O2 = 2S + 2H2 O
2H2 S + 3О2 = 2SO2 + 2H2 O
Karamihan sa mga reaksyon ng oksihenasyon na kinasasangkutan ng oxygen ay naglalabas ng init at liwanag, isang proseso na tinatawag na combustion.
Ozone
Ang Ozone-O3 ay ang pangalawang allotropic modification ng elementong oxygen. Ang molekula ng O3 ay may angular na istraktura (ang anggulo sa pagitan ng mga bono ay 116º, ang haba ng O=O na bono, l = 0.1278 nm) Sa hindi. ito ay isang asul na gas. Ang likidong ozone ay madilim na asul. Ito ay lason at sumasabog lalo na sa likido at solidong estado). Ang ozone ay nabuo sa atmospera sa panahon ng paglabas ng kidlat at may tiyak na amoy ng pagiging bago.
Karaniwan, ang ozone ay ginawa sa mga ozonizer sa pamamagitan ng pagpasa ng isang tahimik na paglabas ng kuryente sa pamamagitan ng oxygen (ang reaksyon ay endothermic at lubos na nababaligtad; ang ozone yield ay 5%):
3O22O3 ΔH=-285 kJ. Sa mga kondisyon ng laboratoryo, ang ozone ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-acidify ng persulfate na may nitric acid
(NH4)2 S2 O8 →H2 S2 O8 +2NH4+
H2 S2 O8 →2SO2 +O3 +H2 O
Ang O3 ay nabuo sa mababang ani bilang resulta ng reaksyon:
3F2 +H2 O(g)→6HF+O3
Ang O3 ay ang pinakamalakas na ahente ng oxidizing, nag-oxidize sa lahat ng mga metal (maliban sa mga metal na ginto at platinum) at karamihan sa mga hindi metal. Pinapalitan nito ang mga mas mababang oksido sa mas mataas, at ang mga metal na sulfide sa kanilang mga sulpate. Ang mga reaksyong kinasasangkutan ng O3 ay karaniwang gumagawa ng O2, halimbawa:
2Ag+O3 →Ag2 O+O2
PbS+4O3 →PbSO4 +4O2
NH2 +3O3 →HNO2 +H2 O
Pb(OH)2 +O3 →PbO2 +H2 O+O2
Kapag nalantad sa O3, ang mga alkali metal ay maaaring makabuo ng mga ozonides, mga hindi matatag na compound na nabubulok:
2KO3 →2KO2 +O2
Bilang isang malakas na ahente ng oxidizing, pinapatay ng ozone ang bakterya at samakatuwid ay ginagamit upang disimpektahin ang hangin. Ang isang matatag na ozone layer ay matatagpuan sa atmospera sa taas na ~22 km. Pinoprotektahan ng ozone layer na ito ang Earth mula sa purong ultraviolet radiation na pumipinsala sa buhay.
Kapag ang ozone ay tumutugon sa isang solusyon ng potassium iodide, ang yodo ay inilabas, samantalang ang reaksyong ito ay hindi nangyayari sa oxygen:
2KI + O3 + H2 O = I2 + 2KOH + O2.
Ang reaksyon ay kadalasang ginagamit nang husay para sa pagtuklas ng mga I-ion o ozone. Upang gawin ito, ang almirol ay idinagdag sa solusyon, na nagbibigay ng isang katangian na asul na kumplikado na may inilabas na yodo, at ito rin ay may mataas na kalidad dahil ang ozone ay hindi nag-oxidize ng Cl - at Br - ions.
Tubig
Mga katangiang pisikal at kemikal ng tubig: Ang dalisay na tubig ay isang walang kulay, walang lasa, walang amoy, transparent na likido. Densidad ng tubig sa panahon ng paglipat kanya mula sa isang solid hanggang sa isang likidong estado ay hindi bumababa, tulad ng halos lahat ng iba pang mga sangkap, ngunit tumataas.
Ang tubig ay isang pamilyar at hindi pangkaraniwang sangkap. Walang anumang sangkap sa lupa na mas mahalaga para sa atin kaysa sa ordinaryong tubig, at kasabay nito ay walang ibang sangkap na ang mga katangian ay magkakaroon ng maraming kontradiksyon at anomalya gaya ng mayroon sa mga katangian nito.
Halos ¾ ng ibabaw ng ating planeta ay inookupahan ng mga karagatan at dagat. Ang solidong tubig - niyebe at yelo - ay sumasakop sa 20% ng lupain. Ang klima ng planeta ay nakasalalay sa tubig. Sinasabi ng mga geophysicist na matagal nang lumamig ang Earth at naging isang walang buhay na piraso ng bato kung hindi dahil sa tubig. Ito ay may napakataas na kapasidad ng init. Kapag uminit, sinisipsip nito ang init; kapag lumamig, inilalabas ito. Ang tubig ng daigdig ay parehong sumisipsip at nagbabalik ng maraming init, sa gayo'y nagpapapantay sa klima. Ang mga molekulang iyon na nakakalat sa atmospera - sa mga ulap at sa anyo ng mga singaw - ay nagpoprotekta sa Earth mula sa cosmic cold.
Malaki ang pagkakaiba ng mga pisikal na katangian ng tubig sa iba pang mga solvent: Sa 4ºC, ang tubig ay may pinakamataas na density, at sa karagdagang pag-init lamang bumababa ang density nito. Kung, sa pagbaba ng temperatura at sa panahon ng paglipat mula sa isang likido patungo sa isang solidong estado, ang tubig ay nagbago nang katulad sa iba pang mga sangkap, pagkatapos kapag ang taglamig ay papalapit, ang mga layer ng ibabaw ng natural na tubig ay lalamig sa 0ºC at lumubog hanggang sa buong masa. ng reservoir ay nakakuha ng temperatura na 0ºC. Ang tubig ay magyeyelo, ang mga ice floe ay lulubog sa ilalim, at ang reservoir ay magyeyelo sa buong lalim nito. Maraming anyo ng buhay sa tubig ang magiging imposible. Sa katotohanan, ang pinalamig na layer, na may mas mababang density, ay nananatili sa ibabaw, nagyeyelo, at sa gayon ay pinoprotektahan ang pinagbabatayan na mga layer mula sa paglamig.
Ang tubig ay may abnormal na mataas na kapasidad ng init (4.18 J/g∙K), kaya sa gabi, gayundin sa panahon ng paglipat mula sa tag-araw hanggang taglamig, ang tubig ay lumalamig nang dahan-dahan. At sa araw, o sa panahon ng paglipat mula sa taglamig patungo sa tag-araw, dahan-dahan din itong umiinit, kaya nagiging tagapagpabatid ng temperatura sa globo.
Ang tubig sa normal nitong estado ay isang likido, habang ang H2 S, H2 Se, H2 Te ay mga gas. Ang mga temperatura ng pagkikristal at pagsingaw ng tubig ay makabuluhang mas mataas kaysa sa kaukulang temperatura ng mga compound na ito.
Ang tubig ay may napakataas na dielectric constant (78.5 sa 298K).
Ang tubig ay isang mahusay na solvent para sa mga polar na likido at mga compound na may mga ionic bond; ito ay bumubuo ng mga crystalline hydrates na may maraming mga kemikal na compound.
Sa loob ng mahabang panahon, ang mga hindi pangkaraniwang katangian ng tubig ay isang misteryo sa mga siyentipiko. Pangunahin ang mga ito dahil sa mga sumusunod na dahilan:
Polar na katangian ng mga molekula;
Ang pagkakaroon ng hindi nakabahaging mga pares ng elektron sa oxygen atom;
Hydrogen bonds.
Ang bono sa pagitan ng mga atomo ng hydrogen at oxygen ay polar, na humahantong sa isang kawalaan ng simetrya sa pamamahagi ng mga elektronikong singil at, dahil dito, sa polarity ng molekula. Ang haba ng bono ay 96 nm, at ang anggulo sa pagitan ng mga bono ay ~105º.
Ang pagkakaroon ng nag-iisang pares ng mga electron sa oxygen at ang displacement ng mga pinagsasaluhang pares ng electron mula sa mga atomo ng hydrogen patungo sa oxygen ay nagiging sanhi ng pagbuo ng mga bono ng hydrogen. Ang nagbubuklod na enerhiya ay 25 kJ/mol. Ang oxygen atom sa isang molekula ng tubig ay nasa estado ng sp3 hybridization. Samakatuwid, ang anggulo ng bono ng HOH ay malapit sa anggulo ng tetrahedic (109.5º).
Ang molecular weight ng vapor water ay 18 at tumutugma sa pinakasimpleng formula nito. Gayunpaman, ang molekular na bigat ng likido ay lumalabas na mas mataas. Ipinapahiwatig nito na ang pagsasamahan ng mga molekula ay nangyayari sa likidong bahagi, i.e. pinagsasama ang mga ito sa mas kumplikadong mga pinagsama-samang dahil sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula.
Sa solidong tubig (yelo), ang oxygen atom ng bawat molekula ay nakikilahok sa pagbuo ng dalawang hydrogen bond na may mga kalapit na molekula ng tubig.
Ang istraktura ng yelo ay nabibilang sa hindi bababa sa siksik na mga istraktura; may mga voids sa loob nito, ang mga sukat nito ay bahagyang mas malaki kaysa sa mga sukat ng isang molekula ng tubig. Kapag ang yelo ay natutunaw, ang istraktura nito ay nawasak, ngunit ang mga bono ng hydrogen ay nananatili sa likidong yugto, ang mga kasama ay nabuo, ngunit sila ay umiiral sa loob ng maikling panahon: ang ilan ay patuloy na nawasak at ang iba pang mga pinagsama-sama ay nabuo. Ang mga void ng naturang "yelo" aggregates ay maaaring tumanggap ng mga solong molekula ng tubig, at ang pag-iimpake ng mga molekula ng tubig ay nagiging siksik. Iyon ang dahilan kung bakit, kapag ang yelo ay natutunaw, ang volume na inookupahan ng tubig ay bumababa at ang density nito ay tumataas. Kapag ang tubig ay pinainit, ang bahagi ng init ay ginugugol sa pagsira ng mga bono ng hydrogen. Ipinapaliwanag nito ang mataas na kapasidad ng init ng tubig. Ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng tubig ay ganap na nasisira lamang kapag ang tubig ay nagiging singaw.
Sa Earth mayroong isang deuterium atom para sa bawat 6800 protium atoms, at sa interstellar space mayroon nang isang deuterium atom para sa bawat 200 protium atoms.
Ang tubig ay isang napaka-reaktibong sangkap.
Ang tubig ay tumutugon sa marami mga metal sa paglabas ng hydrogen:
2Na + 2H2 O = H2 + 2NaOH (magulo)
2K + 2H2 O = H2 + 2KOH (magulo)
3Fe + 4H2 O = 4H2 + Fe3 O4 (lamang kapag pinainit)
Hindi lahat, ngunit ang mga sapat na aktibong metal lamang ang maaaring lumahok sa mga redox na reaksyon ng ganitong uri. Ang alkali at alkaline earth na mga metal ay pinakamadaling gumanti.
Mula sa di-metal Halimbawa, ang carbon at ang hydrogen compound nito (methane) ay tumutugon sa tubig. Ang mga sangkap na ito ay hindi gaanong aktibo kaysa sa mga metal, ngunit may kakayahang tumugon sa tubig sa mataas na temperatura:
C + H2 O ® H2 + CO
CH4 + 2H2 O ® 4H2 + CO2
Ang tubig ay nabubulok sa hydrogen at oxygen kapag nakalantad sa electric current. Isa rin itong redox reaction, kung saan ang tubig ay parehong oxidizing agent at reducing agent:
2H2O 
2H2 + O2
Ang tubig ay tumutugon sa marami mga oksido di-metal. Hindi tulad ng mga nauna, ang mga reaksyong ito ay hindi redox, ngunit mga reaksyon ng pagkabit:
P2 O5 +3H2 O→2H3 PO4 ; N2 O5 +H2 O→2HNO3
Ang mga oxide ng alkali at alkaline earth na mga metal ay tumutugon sa tubig upang bumuo ng kaukulang alkalis:
CaO+H2 O→Ca(OH)2
Hindi lahat ng metal oxide ay may kakayahang tumugon sa tubig. Ang ilan sa mga ito ay halos hindi matutunaw sa tubig at samakatuwid ay hindi tumutugon sa tubig. Ang mga ito ay ZnO, TiO2, Cr2 O3, kung saan, halimbawa, ang mga pintura na lumalaban sa tubig ay inihanda. Ang mga iron oxide ay hindi rin matutunaw sa tubig at hindi tumutugon dito. Maraming mga compound ng mga metal na may mga di-metal ay madaling tumutugon sa tubig upang mabuo ang mga katumbas na metal hydroxides at hydrogen compound ng mga di-metal:
PCl3 +3H2 O → H3 PO3 + 3HCl
Al2 S3 +6H2 O→2Al(OH)3 +3H2 S
Ca3 P2+6H2 O→3Ca(OH)2 +2PH3
Na3 N+3H2 O→3NaOH+NH3
KH+H2 O→KOH+H2
Ang tubig ay bumubuo ng maraming compound kung saan ang molekula nito ay ganap na napanatili. Ito ang mga tinatawag na hydrates. Kung ang hydrate ay mala-kristal, kung gayon ito ay tinatawag mala-kristal na hydrate, Halimbawa:
CuSO4 +5 H2 O→CuSO4 . 5H2O
H2 SO4 + H2 O = H2 SO4 . H2O (sulfuric acid hydrate)
NaOH + H2O = NaOH . H2O (caustic soda hydrate)
Ang mga compound na nagbubuklod ng tubig sa mga hydrates at crystalline hydrates ay ginagamit bilang mga desiccant. Sa kanilang tulong, halimbawa, ang singaw ng tubig ay inalis mula sa mahalumigmig na hangin sa atmospera.
Ang isang espesyal na reaksyon ng tubig-photosynthesis-ay ang synthesis ng mga halaman ng starch (C6 H10 O5)n at iba pang katulad na mga compound (carbohydrates), na nangyayari sa paglabas ng oxygen:
6n CO2 + 5n H2 O = (C6 H10 O5)n + 6n O2 (sa ilalim ng liwanag)
Ang tubig ay may catalytic na aktibidad. Sa kawalan ng mga bakas ng kahalumigmigan, ang mga ordinaryong reaksyon ay halos hindi nangyayari, halimbawa, ang sodium ay hindi nag-oxidize, ang puting posporus ay hindi nag-oxidize, ang klorin ay hindi nakikipag-ugnayan sa mga metal, ang hydrogen fluoride ay hindi nagpuputol ng salamin.
Hydrogen peroxide
Ang hydrogen peroxide H2 O2 ay isang compound ng hydrogen at oxygen, na naglalaman ng isang record na dami ng oxygen - 94% sa timbang. Ang mga molekula ng H2O2 ay naglalaman ng mga grupo ng peroxide –O–O–, na higit na tumutukoy sa mga katangian ng tambalang ito.
Dahil sa asymmetric distribution ng H-O bonds, ang H2 O2 molecule ay highly polar. Ang isang medyo malakas na bono ng hydrogen ay lumitaw sa pagitan ng mga molekula ng H2O2, na humahantong sa kanilang pagkakaugnay. Samakatuwid, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang hydrogen peroxide ay isang syrupy na likido ng maputlang asul na kulay (density 1.44) na may medyo mataas na punto ng kumukulo (150ºC). Kapag nakaimbak, ang H2 O2 ay nabubulok.
Ang selenium ay nakukuha mula sa basura mula sa sulfuric acid, pulp at paggawa ng papel at anode sludge mula sa electrolytic refining ng tanso. Ang selenium ay naroroon sa putik kasama ng sulfur, tellurium, mabibigat at marangal na metal. Upang mag-extract ng selenium, ang putik ay sinasala at sumasailalim sa alinman sa oxidative roasting (mga 700 °C) o pag-init gamit ang concentrated sulfuric acid. Ang nagreresultang pabagu-bago ng isip na SeO2 ay nakukuha sa mga scrubber at electrostatic precipitator. Ang teknikal na selenium ay namuo mula sa mga solusyon na may sulfur dioxide. Ginagamit din ang sintering ng putik na may soda, na sinusundan ng pag-leaching ng sodium selenate na may tubig at paghihiwalay ng selenium mula sa solusyon. Upang makakuha ng high-purity selenium na ginagamit bilang isang semiconductor material, ang krudo na selenium ay pinipino gamit ang vacuum distillation, recrystallization, at iba pang mga pamamaraan.
Mga katangiang pisikal at kemikal ng selenium. Ang pagsasaayos ng panlabas na shell ng elektron ng Se atom ay 4s2 4p4; dalawang p-electron ang may magkapares na spins, at ang dalawa pa ay may unpaired spins, kaya ang selenium atoms ay nagagawang bumuo ng Se2 molecules o chain ng Sen atoms. Ang mga chain ng selenium atoms ay maaaring isara sa ring Se8 molecules. Tinutukoy ng pagkakaiba-iba ng istruktura ng molekular ang pagkakaroon ng selenium sa iba't ibang mga pagbabago sa allotropic: amorphous (powdery, colloidal, glassy) at crystalline (monoclinic α- at β-form at hexagonal γ-forms). Amorphous (pula) powdered at colloidal selenium (density 4.25 g/cm3 sa 25 °C) ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas mula sa isang solusyon ng selenous acid H2 SeO3, mabilis na paglamig ng selenium vapor at iba pang mga pamamaraan. Ang malasalamin (itim) na selenium (density 4.28 g/cm3 sa 25 °C) ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-init ng anumang pagbabago ng selenium sa itaas ng 220 °C, na sinusundan ng mabilis na paglamig. Ang vitreous selenium ay may malasalamin na ningning at marupok. Thermodynamically, hexagonal (grey) selenium ang pinaka-stable. Ito ay nakuha mula sa iba pang mga anyo ng selenium sa pamamagitan ng pag-init hanggang sa pagtunaw, dahan-dahang paglamig sa 180-210 ° C at humahawak sa temperatura na ito. Ang sala-sala nito ay binuo mula sa parallel spiral chain ng mga atomo. Ang mga atomo sa loob ng mga kadena ay covalently bonded. Ang lahat ng mga pagbabago ng selenium ay may mga katangian ng photoelectric. Ang hexagonal selenium hanggang sa melting point ay isang impurity semiconductor na may hole conductivity. Ang selenium ay diamagnetic (ang mga singaw nito ay paramagnetic).
Ang siliniyum ay matatag sa hangin; Ang oxygen, tubig, hydrochloric at dilute na sulfuric acid ay walang epekto dito; natutunaw tayo nang maayos sa puro nitric acid at aqua regia; sa alkalis ito ay natutunaw nang hindi katimbang:
Se + 4HNO3 → H2 SeO3 + 4NO2 + H2 O
3Se + 6KOH → K2 SeO3 + 2K2 Se + 3H2 O
Ang selenium sa mga compound ay may mga estado ng oksihenasyon -2, + 2, + 4, +6. Sa oxygen, ang selenium ay bumubuo ng isang serye ng mga oxide: SeO, Se2 O3, SeO2, SeO3. Ang huling dalawa ay anhydride ng selenic H2 SeO3 at selenic H2 SeO4 acids (mga asin - selenites at selenates). Ang SeO2 ay ang pinaka-stable. Ang SeO2 at H2 SeO3 na may malakas na oxidizing agent ay nagpapakita ng mga katangian ng pagbabawas:
3H2 SeO3 + HClO3 → 3H2 SeO4 + HCl
Sa mga halogens, ang selenium ay nagbibigay ng mga compound na SeF6, SeF4, SeCl4, SeBr4, Se2 Cl2 at iba pa. Ang sulfur at tellurium ay bumubuo ng tuluy-tuloy na serye ng mga solidong solusyon na may selenium. Sa nitrogen, ang selenium ay nagbibigay ng Se4 N4, na may carbon -CSe2. Ang mga compound ng posporus P2 Se3, P4 Se3, P2 Se5 ay kilala. Nakikipag-ugnayan ang hydrogen sa selenium sa t>=200 °C, na bumubuo ng H2 Se; ang isang solusyon ng H2Se sa tubig ay tinatawag na hydroselenic acid. Kapag nakikipag-ugnayan sa mga metal, ang selenium ay bumubuo ng mga selenides. Maraming selenium complex compound ang nakuha. Ang lahat ng selenium compound ay nakakalason.
Paggamit ng selenium . Dahil sa mababang gastos at pagiging maaasahan nito, ang selenium ay ginagamit sa teknolohiya ng converter sa pagwawasto ng mga diode ng semiconductor, pati na rin para sa mga photoelectric na aparato (hexagonal), mga aparatong pangkopya ng electrophotographic (amorphous selenium), ang synthesis ng iba't ibang selenides, bilang mga phosphor sa telebisyon, optical at signal device, thermistors, atbp. n. Ang selenium ay malawakang ginagamit para sa pag-decolorize ng berdeng salamin at paggawa ng ruby glasses; sa metalurhiya - upang bigyan ang cast steel ng pinong butil na istraktura, pagbutihin ang mga mekanikal na katangian ng hindi kinakalawang na asero; sa industriya ng kemikal - bilang isang katalista; Ginagamit din ang selenium sa industriya ng parmasyutiko at iba pang industriya.
8.4 Tellurium
Mga likas na compound at produksyon. Basic. Ang mga pinagmumulan ng tellurium ay putik mula sa electrolytic refining ng tanso at putik mula sa produksyon ng sulfuric acid, pati na rin ang alkaline dross mula sa lead refining. Kapag nagpoproseso ng sulfuric acid sludge sa pamamagitan ng paraan ng pag-ihaw (tingnan ang Selenium), ang tellurium ay nananatili sa cinder, na nilagyan ng hydrochloric acid. Ang Se ay namuo mula sa hydrochloric acid solution sa pamamagitan ng pagpasa ng SO2, pagkatapos nito ang solusyon ay natunaw sa isang acid na nilalaman ng 10-12% at ang tellurium ay namuo kapag pinainit ng SO2.
Kapag ang putik ay na-sinter ng soda at kasunod na pag-leaching, ang tellurium ay pumasa sa solusyon at, sa neutralisasyon, ay idineposito sa anyo ng TeO2. Ang Tellurium ay nakukuha alinman sa pamamagitan ng direktang pagbawas ng TeO2 na may karbon, o sa pamamagitan ng pag-ulan sa ilalim ng pagkilos ng SO2 sa hydrochloric acid solution ng TeO2. Kapag nagpoproseso ng putik gamit ang sulfide method (leaching na may Na2 S solution), ang tellurium ay nahihiwalay sa solusyon (pagkatapos ng Se precipitation by aeration) sa pamamagitan ng pagkilos ng dry Na2 S2 O3:
Na2 TeS3 + 2Na2 SO3 → Te + 2Na2 S2 O3 + Na2 S
Kapag nagpoproseso ng copper-electrolyte sludge, ang tellurium ay pangunahing nagiging soda slag, na nakuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng mga nalalabi sa isang gintong-pilak na haluang metal ("Dore metal"). Kapag ginamit ang sulfatization, ang bahagi ng tellurium ay napupunta sa mga solusyon sa sulfate kasama ng Cu. Sa mga ito, ang tellurium ay pinasimulan ng pagkilos ng metal na tanso:
H2 TeO3 + 4H2 SO4 + 6Сu → Te + Cu2 Te + 4CuSO4 + 6H2 O
Ang Tellurium ay nakuha mula sa soda slag pagkatapos matunaw sa tubig alinman sa pamamagitan ng neutralization na may precipitation ng TeO2 (ito ay dinadalisay sa pamamagitan ng reprecipitation mula sa sulfide o acidic na solusyon, natunaw sa alkali at ang tellurium ay nahiwalay sa pamamagitan ng electrolysis), o ang krudo na tellurium ay direktang namuo mula sa soda solution sa pamamagitan ng electrolysis. Ito ay binabawasan ng A1 sa isang alkalina na solusyon:
6Te + 2A1 + SNaOH → 3Na2 Te2 + 2NaAlO2 + 4H2 O. Pagkatapos ang tellurium ay pinauulan ng aeration:
2Na2 Te2 + 2H2 O + O2 → 4Te + 4NaOH
Upang makakuha ng high-purity tellurium, ang mga volatile compound nito ay ginagamit, sa partikular na TeCl4, na dinadalisay sa pamamagitan ng distillation o rectification at pagkuha mula sa hydrochloric acid solution. Pagkatapos ng hydrolysis ng TeO2 chloride, ang H2 ay nabawasan. Minsan ginagamit din ang H2 Te para sa paglilinis. Sa mga huling yugto ng purification, ginagamit ang vacuum sublimation, distillation o rectification ng tellurium, pati na rin ang zone melting o directional crystallization.
Mga katangiang pisikal at kemikal. Ang Tellurium ay isang kulay-pilak na kulay-abo na sangkap na may metal na kinang, sa manipis na mga layer ito ay pula-kayumanggi sa kulay, sa singaw ito ay ginintuang-dilaw. Matunaw ang tellurium sa itaas ~ 700 °C ay may metallic conductivity. Ang Tellurium ay diamagnetic, mag. pagkamaramdamin - 0.31·10-9. Katigasan ayon sa Mohs 2.3, ayon sa Brinell 180-270 MPa; lakas ng makunat 10.8 MPa. Ang Tellurium ay malutong at nagiging ductile kapag pinainit.
Para sa tellurium, ang normal na potensyal ng elektrod ay 0.56 V. Ang Tellurium, kahit na dispersed, ay matatag sa hangin, ngunit kapag pinainit ito ay nasusunog (asul na apoy na may berdeng halo) na may pagbuo ng TeO2. Ang crystalline tellurium ay tumutugon sa tubig na higit sa 100°C, ang amorphous na tellurium ay tumutugon sa itaas ng 50°C. Ang mga konsentradong solusyon ng alkalis ay natutunaw ang tellurium upang bumuo ng telluride at tellurite. Ang hydrochloric acid at dilute H2 SO4 ay walang epekto sa tellurium, conc. Ang H2 SO4 ay natutunaw ito, ang mga nagresultang pulang solusyon ay naglalaman ng kation. Ang HNO3 ay nag-oxidize ng tellurium sa telluric acid H2 TeO3 (tellurite salts):
Te + HNO3 → H2 TeO3 + 4NO2 + H2 O
Ang mga malakas na ahente ng oxidizing (HClO3, KMnO4, atbp.) ay na-oxidize sa telluric acid H2 TeO4 (tellurate salts):
4Te + 3HClO4 + 4H2 O → 4H2 TeO4 + 3HCl
Te + 3H2 O2 → H2 TeO4 + 2H2 O
Ang Tellurium ay natutunaw sa mga solusyon ng alkali metal sulfides at polysulfides (na may pagbuo ng thiotellurides at thio-tellurites). Tumutugon sa mga solusyon ng Ag salts. Hindi natutunaw sa CS2. Ito ay tumutugon sa Cl2, F2 at Br2 sa temperatura ng silid, na may I2 kapag pinainit, nagsasama sa S, P (hindi bumubuo ng mga compound), As (nagbibigay ng As2 Te3), sa Si (upang bumuo ng Si2 Te3 at SiTe), na may Se ( bumubuo ng mga solidong solusyon sa panahon ng pagkikristal). Hindi ito direktang nakikipag-ugnayan sa boron at carbon; kapag pinainit, ito ay bumubuo ng gas na hindi matatag na carbonyl TeCO kapag pinainit. Kapag pinagsama sa mga metal, nakuha ang tellurides.
Ang hydrogen telluride H2 Te ay isang walang kulay na gas na may hindi kanais-nais na amoy; sa likidong estado maberde-dilaw, mala-kristal na lemon-dilaw; t. bale - 2°C, mp. - 51 °C; siksik 5.81 g/l; para sa gas; at sa tuyong hangin sa temperatura ng silid ay dahan-dahan itong nabubulok, sa mahalumigmig na hangin ito ay nag-oxidize sa tellurium; kapag pinainit sa hangin ito ay nasusunog, na nagbibigay ng TeO2; solubility sa tubig 0.1 M, may tubig solusyon ay isang mahina acid, K1 2·10-3; malakas na ahente ng pagbabawas; nakuha sa pamamagitan ng pagtugon sa Al2 Te3 na may hydrochloric acid, pati na rin sa pamamagitan ng electrolysis ng isang solusyon ng H2 SO4 na may tellurium cathode sa 0°C; ginamit upang makagawa ng mataas na kadalisayan na tellurium.
Ang TeF6 hexafluoride ay isang walang kulay na gas; m.p. - 37.8°C, napakaganda -38.6°C; siksik 10.7 g/l; matatag sa tuyong hangin, hindi nakakaapekto sa salamin; natutunaw sa tubig, unti-unting nag-hydrolyzing upang bumuo ng mga fluorotelluric acid na TeFn (OH)6-n, kung saan ang n ay mula 1 hanggang 4, at sa huli ay telluric acid; bumubuo ng mga compound na may metal fluoride, halimbawa. Ag at Ba; nakuha sa pamamagitan ng fluoridation ng tellurium kapag pinainit. Tetrafluoride TeF4 - mga kristal ng orthorhombic system; m.p. 129.6°C, bp. 194°C (na may pagkabulok); density 4.22 g/cm3; napaka hygroscopic, madaling hydrolyzed; na may alkali metal fluoride ay bumubuo ng pentafluorotellurates M; nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng SeF4 sa TeO2. Ang mga fluoride ay mga ahente ng tellurafluorinating.
TeC14 tetrachloride - dilaw na kristal; m.p. 224°C, bp. 381.8°C; siksik 3.01 g/cm3; antas ng pagdepende sa temperatura ng presyon ng singaw \gp (mm Hg) = 8.791 - - 3941/T (497 – 653); napaka hygroscopic, hydrolyses sa tubig; sa puro HC1 matunaw, na bumubuo ng chlorotelluric acid H2 TeC16; nahango mula sa mga solusyon sa hydrochloric acid na may tributyl phosphate at iba pang mga organikong solvent; na may alkali metal chlorides ito ay bumubuo ng hexa-M2 [TeCl6] at pentachlorotellurates M[TeC15], na may mga chlorides ng Al, Fe(III), Zr at iba pang mga complex na may mga cations, halimbawa, TeC13; nakuha sa pamamagitan ng chlorination ng tellurium; Ang TeCl4 ay ang panimulang materyal para sa paggawa ng high purity tellurium. Ang brown dichloride TeC12 ay matatag sa singaw at maaaring i-condensed sa isang likido. Dalawang crystalline lower chloride ang nakuha din: silver-gray Te2 Cl3 at metastable black na may metallic luster na Te2 Cl.
Sa pamamagitan ng pag-ulan mula sa mga solusyon sa tubig, ang mga sulfide na TeS2 at TeS3 ay maaaring makuha, na nabubulok kapag pinainit; Kilala ang TeS7 at Te7 S10. Ang mga thiotellurates (halimbawa, Na2 TeS3) ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng tellurium sa isang solusyon ng alkali metal polysulfides o sulfur sa mga solusyon ng polytellurides, gayundin sa pamamagitan ng pagsasanib. Ang mga thiotellurates ay mga intermediate sa ilang proseso ng pagkuha ng tellurium.
Aplikasyon. Ang pinakamahalagang lugar ng aplikasyon ng tellurium ay ang synthesis ng decomposition ng tellurides na may mga katangian ng semiconductor. Ang Tellurium ay ginagamit din sa metalurhiya para sa alloying cast iron at steel, Pb, Cu (upang mapataas ang kanilang mekanikal at kemikal na pagtutol). Ang Tellurium at ang mga compound nito ay ginagamit sa paggawa ng mga catalyst, espesyal. baso, insecticides, herbicides, atbp.
Polonium
Mga likas na compound at paggawa ng polonium. Radioactive na elemento ng kemikal ng pangkat VI ng periodic table, isang analogue ng tellurium. Atomic number 84. Walang matatag na isotopes. Mayroong 27 kilalang radioactive isotopes ng polonium na may mass number mula 192 hanggang 218, kung saan pito (na may mass number mula 210 hanggang 218) ang nangyayari sa kalikasan sa napakaliit na dami bilang mga miyembro ng radioactive series ng uranium, thorium at actinium, ang natitirang Ang mga isotopes ay nakuha sa artipisyal na paraan. Ang pinakamahabang buhay na isotopes ng polonium ay artipisyal na ginawa 209 Po ( t 1/2 = 102 taon) at 208 Rho ( t 1/2 = 2.9 taon), pati na rin ang 210 Po na nasa radium-uranium ores ( t 1/2 = 138.4 na araw). Ang nilalaman ng 210 Po sa crust ng lupa ay 2·10–14% lamang; Ang 1 tonelada ng natural na uranium ay naglalaman ng 0.34 g ng radium at isang bahagi ng isang milligram ng polonium-210. Ang pinakamaikling buhay na kilalang isotope ng polonium ay 213 Po ( t 1/2 = 3·10–7 s). Ang pinakamagaan na isotopes ng polonium ay purong alpha emitters, habang ang mas mabibigat ay sabay-sabay na naglalabas ng alpha at gamma ray. Ang ilang isotopes ay nabubulok sa pamamagitan ng pagkuha ng elektron, at ang mga pinakamabigat ay nagpapakita rin ng napakahinang aktibidad ng beta. Ang iba't ibang isotopes ng polonium ay may mga makasaysayang pangalan na pinagtibay noong unang bahagi ng ika-20 siglo, nang makuha ang mga ito bilang resulta ng isang kadena ng pagkabulok mula sa "elemento ng magulang": RaF (210 Po), AcC" (211 Po), ThC" ( 212 Po), RaC" (214 Po), AcA (215 Po), ThA (216 Po), RaA (218 Po).
Ang Polonium-210 ay na-synthesize sa pamamagitan ng pag-irradiate ng natural na bismuth (naglalaman lamang ito ng 208 Bi) na may mga neutron sa mga nuclear reactor (ang beta-active isotope ng bismuth-210 ay intermediate na nabuo): 208 Bi + n→210 Bi → 210 Po + e. Kapag ang bismuth ay na-irradiated ng pinabilis na mga proton, ang polonium-208 ay nabuo, ito ay nahiwalay sa bismuth sa pamamagitan ng sublimation sa isang vacuum - tulad ng ginawa ni M. Curie. Sa USSR, ang pamamaraan para sa paghihiwalay ng polonium ay binuo ni Zinaida Vasilievna Ershova (1905–1995). Noong 1937, ipinadala siya sa Paris sa Radium Institute sa laboratoryo ng M. Curie (pinamunuan noong panahong iyon ni Irène Joliot-Curie). Bilang resulta ng business trip na ito, sinimulan siyang tawagin ng kanyang mga kasamahan na "Russian Madame Curie." Sa ilalim ng siyentipikong pamumuno ni Z.V. Ershova, isang permanenteng, environment friendly na produksyon ng polonium ang nilikha sa bansa, na naging posible na ipatupad ang domestic program para sa paglulunsad ng mga lunar rovers, kung saan ginamit ang polonium bilang isang mapagkukunan ng init.
Ang mahabang buhay na isotopes ng polonium ay hindi pa nakatanggap ng makabuluhang praktikal na paggamit dahil sa pagiging kumplikado ng kanilang synthesis. Ang mga reaksyong nuklear ay maaaring gamitin upang makagawa ng mga ito.
207 Pb + 4 He ® 208 Po + 3n,
208 Bi + 1 H ® 208 Po + 2n,
208 Bi + 2 D ® 208 Po + 3n,
208 Bi + 2 D ® 208 Po + 2n,
kung saan 4 Siya ay mga alpha particle, 1 H ay pinabilis na mga proton, 2 D ay pinabilis na mga deuteron (deuterium nuclei).
Mga katangian ng polonium. Ang tellurium ay bahagyang nagpapakita ng mga katangian ng metal, habang ang polonium ay isang malambot na kulay-pilak-puting metal. Dahil sa malakas na radioactivity, kumikinang ito sa dilim at nagiging sobrang init, kaya kailangan ang tuluy-tuloy na pag-alis ng init. Ang punto ng pagkatunaw ng polonium ay 254 ° C (bahagyang mas mataas kaysa sa lata), ang punto ng kumukulo ay 962 ° C, samakatuwid, kahit na may bahagyang pag-init, ang mga polonium sublimes. Ang density ng polonium ay halos kapareho ng sa tanso - 9.4 g/cm3. Sa pagsasaliksik ng kemikal, ang polonium-210 lamang ang ginagamit; ang mga isotopes na may mahabang buhay ay halos hindi ginagamit dahil sa kahirapan na makuha ang mga ito na may parehong mga katangian ng kemikal.
Ang mga kemikal na katangian ng metal na polonium ay malapit sa mga katangian ng pinakamalapit na analogue nito, tellurium; ito ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon ng -2, +2, +4, +6. Sa hangin, ang polonium ay dahan-dahang nag-oxidize (mabilis kapag pinainit hanggang 250 ° C) na may pagbuo ng pulang dioxide PoO2 (kapag pinalamig, ito ay nagiging dilaw bilang isang resulta ng muling pagsasaayos ng kristal na sala-sala). Ang hydrogen sulfide mula sa mga solusyon ng polonium salts ay namuo ng itim na sulfide PoS.
Ang malakas na radioactivity ng polonium ay nakakaapekto sa mga katangian ng mga compound nito. Kaya, sa dilute hydrochloric acid, ang polonium ay dahan-dahang natutunaw upang bumuo ng mga pink na solusyon (ang kulay ng Po2+ ions):
Po + 2HCl ® PoCl2 + H2,
gayunpaman, sa ilalim ng impluwensya ng sarili nitong radiation, ang dichloride ay nagiging dilaw na PoCl4. Ang dilute na nitric acid ay nagpapalipas ng polonium, habang ang concentrated nitric acid ay mabilis na natutunaw ito:
Po + 8HNO3 → Po(NO3)4 + 4NO2 + 4H2 O
Ang polonium ay nauugnay sa mga di-metal ng pangkat VI sa pamamagitan ng reaksyon sa hydrogen upang mabuo ang volatile hydride PoH2 (mp -35°C, bp +35°C, madaling mabulok), reaksyon sa mga metal (kapag pinainit) upang bumuo ng itim na solidong polonides (Na2 Po, MgPo, CaPo, ZnPo, HgPo, PtPo, atbp.) at reaksyon sa molten alkalis upang bumuo ng polonides:
3Po + 6NaOH ® 2Na2 Po + Na2 PoO3 + H2 O.
Ang polonium ay tumutugon sa murang luntian kapag pinainit upang bumuo ng maliwanag na dilaw na mga kristal ng PoCl4, na may mga bromine na pulang kristal ng PoBr4 ay nakuha, na may yodo, na nasa 40 ° C, ang polonium ay tumutugon sa pagbuo ng itim na volatile iodide PoI4. Ang puting polonium tetrafluoride PoF4 ay kilala rin. Kapag pinainit, ang mga tetrahalides ay nabubulok upang bumuo ng mas matatag na mga dihalides:
PoCl4 ® PoCl2 + Cl2 .
Sa mga solusyon, ang polonium ay umiiral sa anyo ng mga cation Po2+, Po4+, anion PoO32–, PoO42–, pati na rin ang iba't ibang mga kumplikadong ion, halimbawa, PoCl62–.
Paggamit ng polonium. Ang Polonium-210 ay nagpapalabas ng mga alpha ray na may enerhiya na 5.3 MeV, na pinapabagal sa solid matter, na pumasa lamang sa ika-1000 ng isang milimetro at binibigyan ang kanilang enerhiya. Ang buhay nito ay ginagawang posible na gamitin ang polonium bilang pinagmumulan ng enerhiya sa mga nukleyar na baterya ng mga sasakyang pangkalawakan: upang makakuha ng lakas na 1 kW, sapat na 7.5 g ng polonium lamang. Sa bagay na ito, ito ay nakahihigit sa iba pang mga compact na "nuclear" na pinagmumulan ng enerhiya. Ang gayong mapagkukunan ng enerhiya ay nagtrabaho, halimbawa, sa Lunokhod 2, na nagpainit ng kagamitan sa mahabang gabi ng lunar. Siyempre, ang kapangyarihan ng mga pinagmumulan ng enerhiya ng polonium ay bumababa sa paglipas ng panahon - sa kalahati bawat 4.5 na buwan, ngunit ang mga isotopes ng mas matagal na buhay ng polonium ay masyadong mahal. Ang polonium ay maginhawa ring gamitin para sa pag-aaral ng mga epekto ng alpha radiation sa iba't ibang sangkap. Bilang isang alpha emitter, ang polonium na hinaluan ng beryllium ay ginagamit upang gumawa ng mga compact na mapagkukunan ng neutron:
9 Maging + 4 Siya ® 12 C + n.
Sa halip na beryllium, boron ay maaaring gamitin sa naturang mga mapagkukunan. Naiulat na noong 2004, natuklasan ng mga inspektor mula sa International Atomic Energy Agency (IAEA) ang isang programa sa paggawa ng polonium sa Iran. Ito ay humantong sa hinala na maaari itong gamitin sa isang pinagmumulan ng beryllium upang "mag-trigger" sa mga neutron ng isang nuclear chain reaction sa uranium, na humahantong sa isang nuclear explosion.
Ang polonium, kapag natutunaw, ay maaaring ituring na isa sa mga pinaka-nakakalason na sangkap: para sa 210 Po ang maximum na pinapayagang nilalaman sa hangin ay 40 bilyon lamang ng isang microgram bawat 1 m3 ng hangin, i.e. Ang polonium ay 4 trilyong beses na mas nakakalason kaysa sa hydrocyanic acid. Ang pinsala ay sanhi ng mga particle ng alpha (at sa mas mababang lawak din ng gamma ray) na ibinubuga ng polonium, na sumisira sa tissue at nagdudulot ng mga malignant na tumor. Ang mga atomo ng polonium ay maaaring mabuo sa mga baga ng tao bilang resulta ng pagkabulok ng radon gas sa kanila. Bilang karagdagan, ang polonium metal ay madaling makabuo ng maliliit na particle ng aerosol. Samakatuwid, ang lahat ng trabaho sa polonium ay isinasagawa nang malayuan sa mga selyadong kahon.
Pagtuklas ng polonium. Ang pagkakaroon ng isang elemento na may serial number 84 ay hinulaan ni D.I. Mendeleev noong 1889 - tinawag niya itong dvitellurium (sa Sanskrit - "pangalawang" tellurium) at ipinapalagay na ang atomic mass nito ay malapit sa 212. Siyempre, hindi mahulaan ni Mendeleev iyon ito ang elemento ay magiging hindi matatag. Ang Polonium ay ang unang radioactive na elemento, na natuklasan noong 1898 ng Curies sa kanilang paghahanap para sa pinagmulan ng malakas na radyaktibidad sa ilang mga mineral. Nang lumabas na ang uranium resin ore ay nag-radiated nang mas malakas kaysa sa purong uranium, nagpasya si Marie Curie na kemikal na ihiwalay ang isang bagong radioactive na elemento ng kemikal mula sa tambalang ito. Bago ito, dalawang mahinang radioactive na elemento ng kemikal lamang ang kilala - uranium at thorium. Nagsimula si Curie sa tradisyonal na qualitative chemical analysis ng mineral ayon sa standard scheme, na iminungkahi ng German analytical chemist na si K.R. Fresenius (1818–1897) noong 1841 at ayon sa kung saan maraming henerasyon ng mga mag-aaral sa halos isang siglo at kalahati tinutukoy ang mga cation gamit ang tinatawag na "hydrogen sulfide method" " Sa simula mayroon siyang halos 100 g ng mineral; pagkatapos ay binigyan ng mga Amerikanong geologist si Pierre Curie ng isa pang 500 g. Sa pagsasagawa ng isang sistematikong pagsusuri, si M. Curie sa bawat pagkakataon ay sumusubok ng mga indibidwal na praksyon (precipitates at solusyon) para sa radyaktibidad gamit ang isang sensitibong electrometer na naimbento ng kanyang asawa. Ang mga hindi aktibong fraction ay itinapon, ang mga aktibo ay sinuri pa. Siya ay tinulungan ng isa sa mga pinuno ng chemical workshop sa School of Physics and Industrial Chemistry, si Gustav Bemon.
Una sa lahat, nilusaw ni Curie ang mineral sa nitric acid, nag-evaporate ng solusyon sa pagkatuyo, natunaw ang nalalabi sa tubig at nagpasa ng isang stream ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng solusyon. Sa kasong ito, nabuo ang isang precipitate ng metal sulfide; alinsunod sa pamamaraang Fresenius, ang sediment na ito ay maaaring maglaman ng mga hindi matutunaw na sulfide ng lead, bismuth, tanso, arsenic, antimony at ilang iba pang mga metal. Ang precipitate ay radioactive, kahit na ang uranium at thorium ay nanatili sa solusyon. Ginamot niya ang itim na precipitate na may ammonium sulfide upang paghiwalayin ang arsenic at antimony - sa ilalim ng mga kondisyong ito ay bumubuo sila ng mga natutunaw na thiosalts, halimbawa, (NH4)3 AsS4 at (NH4)3 SbS3. Ang solusyon ay hindi nagpakita ng radyaktibidad at itinapon. Ang lead, bismuth at copper sulfide ay nanatili sa sediment.
Natunaw ni Curie ang bahagi ng precipitate na hindi natunaw sa ammonium sulfide sa nitric acid, idinagdag ang sulfuric acid sa solusyon at pinasingaw ito sa apoy ng burner hanggang lumitaw ang makapal na puting SO3 vapor. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang pabagu-bago ng nitric acid ay ganap na inalis, at ang mga metal nitrates ay na-convert sa mga sulfate. Pagkatapos ng paglamig ng timpla at pagdaragdag ng malamig na tubig, ang sediment ay naglalaman ng hindi matutunaw na lead sulfate PbSO4 - walang radioactivity sa loob nito. Itinapon niya ang namuo at nagdagdag ng malakas na solusyon sa ammonia sa na-filter na solusyon. Kasabay nito, muling bumagsak ang isang precipitate, sa pagkakataong ito ay puti; naglalaman ito ng pinaghalong basic bismuth sulfate (BiO)2 SO4 at bismuth hydroxide Bi(OH)3. Ang kumplikadong tansong ammonia SO4 ng isang maliwanag na asul na kulay ay nanatili sa solusyon. Ang puting precipitate, hindi katulad ng solusyon, ay naging mataas na radioactive. Dahil ang tingga at tanso ay pinaghiwalay na, ang puting precipitate ay naglalaman ng bismuth at isang admixture ng bagong elemento.
Muling pinalitan ni Curie ang puting precipitate sa dark brown sulfide Bi2 S3, pinatuyo ito at pinainit sa isang evacuated ampoule. Ang bismuth sulfide ay hindi nagbago (ito ay lumalaban sa init at natutunaw lamang sa 685 ° C), gayunpaman, ang ilang mga singaw ay pinakawalan mula sa sediment, na nanirahan sa anyo ng isang itim na pelikula sa malamig na bahagi ng ampoule. Ang pelikula ay radioactive at tila naglalaman ng isang bagong elemento ng kemikal - isang analogue ng bismuth sa periodic table. Ito ay polonium - ang unang natuklasang radioactive na elemento pagkatapos ng uranium at thorium, na nakasulat sa periodic table (sa parehong 1898, natuklasan ang radium, pati na rin ang isang pangkat ng mga marangal na gas - neon, krypton at xenon). Sa paglaon, ang polonium ay madaling sumikat kapag pinainit - ang pagkasumpungin nito ay halos pareho sa zinc.
Hindi nagmamadali ang mga Curies na tawaging bagong elemento ang itim na patong sa salamin. Ang radioactivity lamang ay hindi sapat. Ang kasamahan at kaibigan ni Curie, ang French chemist na si Eugene Anatole Demarsay (1852–1903), isang dalubhasa sa larangan ng spectral analysis (natuklasan niya ang europium noong 1901), sinuri ang emission spectrum ng black coating at walang nakitang mga bagong linya dito. na maaaring magpahiwatig ng pagkakaroon ng isang bagong elemento. Ang spectral analysis ay isa sa mga pinaka-sensitibong pamamaraan, na nagpapahintulot sa pagtuklas ng maraming mga sangkap sa mga mikroskopikong dami na hindi nakikita ng mata. Gayunpaman, sa isang artikulong inilathala noong Hulyo 18, 1898, isinulat ng mga Curies: “Sa palagay namin ang sangkap na aming nahiwalay sa uranium tar ay naglalaman ng hindi pa kilalang metal, na isang analogue ng bismuth sa mga katangian ng pagsusuri nito. Kung nakumpirma ang pagkakaroon ng isang bagong metal, iminumungkahi naming tawagan itong polonium, pagkatapos ng tinubuang-bayan ng isa sa atin" (Polonia sa Latin - Poland). Ito ang tanging kaso kung saan ang isang bagong elemento ng kemikal na hindi pa nakikilala ay nakatanggap na ng pangalan. Gayunpaman, hindi posible na makakuha ng mga dami ng timbang ng polonium - napakaliit nito sa uranium ore (sa kalaunan ay nakuha ang polonium sa artipisyal na paraan). At hindi ang elementong ito ang nagpasikat sa Curies, ngunit ang radium.
Ang mga transargonoid hydroxy compound ng sulfur ay mas matatag kaysa sa kaukulang mga chlorine compound, at ang mga compound ng phosphorus ay mas matatag. Ang perchloric acid at perchlorates ay malakas na oxidizing agent, habang ang sulfuric acid at sulfates ay mahinang oxidizing agent, at mas mahina ang phosphoric acid at phosphates. Ang pagkakaibang ito sa mga katangian ay tumutugma sa mga halaga ng electronegativity X= 3 para sa Cl, 2.5 para sa S, 2.1 para sa P, at Δх(kamag-anak sa oxygen) ay 0.5 para sa Cl, 1.0 para sa S, 1.4 para sa P. Ang mga katangiang halaga ng mga init ng reaksyon na ibinigay sa ibaba ay nagpapakita ng pagtaas sa mga halaga Δх:
HCl (g.) + 2O 2 (g.) → HClO 4 (l.) + 8 kJ mol -1
H 2 S (g.) + 2O 2 (g.) → H 2 SO 4 (l.) + 790 kJ mol -1
H 3 R (g.) + 2O 2 (g.) → H 3 PO 4 (l.) + 1250 kJ mol -1
Ang mga matatag na compound ng sulfur, selenium at tellurium ay tumutugma sa ilang mga estado ng oksihenasyon mula -2 hanggang +6, tulad ng ipinapakita sa nakalakip na diagram:
6 SO 3 , H 2 SO 4 , SF 6 H 2 SeO 4 , SeF 6 TeO 3 , Te(OH) 6 , TeF 6
4 SO 2, H 2 SO 3 SeO 2, H 2 SeO 3 TeO 2
0 S 8 , S 2 Se Te
2 H 2 S, S 2- H 2 Se H 2 Te
Mga sulfur oxide
Normal na valence sulfur oxide(monoxide) SO ay makabuluhang hindi gaanong matatag kaysa sa mga trans-argonoid oxide na SO 2 at SO 3. Ang mga init ng kanilang pagbuo ay may mga sumusunod na halaga:
1/8S 8 (k.) + 1/2O 2 (g.) → SO (g.) - 7 kJ mol -1
1/8S 8 (k.) + O 2 (g.) → SO 2 (g.) + 297 kJ mol -1
1/8S 8 (k.) + 3/2O 2 (g.) → SO 3 (g.) + 396 kJ mol -1
Mula sa unang dalawang equation ay sumusunod na ang agnas ng sulfur oxide sa sulfur dioxide at sulfur ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init
2SO (g.) → 1/8S 8 (k.) + SO 2 (g.) + 311 kJ mol -1
Kaya't hindi nakakagulat na ang sulfur oxide ay hindi kilala bilang isang matatag na tambalan, ngunit umiiral lamang bilang lubhang reaktibong mga molekula sa isang napakabihirang estado ng gas o sa mga frozen na matrice. Ang oxide na ito ay may istraktura
na may dalawang electron na may parallel spins, at kahawig ng O 2 at S 2 molecules.
Sulfur dioxide Ang SO 2 ay nabuo sa panahon ng pagkasunog ng sulfur o sulfides, tulad ng pyrite (FeS 2)
S + O 2 → SO 2
FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
Ito ay isang walang kulay na gas na may katangian na masangsang na amoy. Ang mga natutunaw at kumukulo na punto ng sulfur dioxide ay -75 at -10 °C, ayon sa pagkakabanggit.
Sa laboratoryo, ang sulfur dioxide ay kadalasang ginagawa sa pamamagitan ng pagkilos ng isang malakas na acid sa solid sodium acid sulfite
H 2 SO 4 + NaHSO 3 → NaHSO 4 + H 2 O + SO 2
Maaari itong linisin at tuyo sa pamamagitan ng pagbubula sa pamamagitan ng puro sulfuric acid. Ang sulfur dioxide ay may sumusunod na elektronikong istraktura:
Ang istrukturang ito ay gumagamit ng isa 3 d-orbital pati na rin 3 s-orbital at tatlo 3 p-mga orbital. Ang eksperimento na tinutukoy na haba ng sulfur-oxygen bond ay 143 pm; ito ay medyo mas mababa kaysa sa 149 pm na halaga na inaasahan para sa isang double bond. Ang anggulo ng O-S-O ay 119.5°.
Ang malalaking dami ng sulfur dioxide ay ginagamit upang makagawa ng sulfuric acid, sulfurous acid at sulfites. Ang SO 2 ay pumapatay ng fungi at bacteria at ginagamit ito sa pagde-lata at pagpapatuyo ng prun, aprikot at iba pang prutas. Ang isang solusyon ng acid calcium sulfite Ca(HSO 3) 2, na nakuha sa pamamagitan ng reaksyon ng sulfur dioxide na may calcium hydroxide, ay ginagamit sa paggawa ng pulp ng papel mula sa kahoy. Tinutunaw nito ang lignin, ang sangkap na pinagsasama-sama ang mga hibla ng selulusa, at inilalabas ang mga hibla na ito, na pagkatapos ay ipoproseso sa papel.
Trioxide (trioxide) ang sulfur SO 3 ay nabubuo sa napakaliit na dami kapag nasusunog ang asupre sa hangin. Karaniwan itong ginagawa sa pamamagitan ng pag-oxidize ng sulfur dioxide na may hangin sa pagkakaroon ng isang katalista. Ang reaksyon ng pagbuo ng tambalang ito mula sa mga simpleng sangkap ay exothermic, ngunit mas kaunting exothermic (bawat oxygen atom) kaysa sa reaksyon ng pagbuo ng sulfur dioxide. Tampok ng balanse
SO 2 (g.) + 1/2O 2 (g.) → SO 3 (g.)
ay ang isang kasiya-siyang ani ng SO 3 ay maaaring makuha sa mababang temperatura; ang reaksyon ay nagpapatuloy halos ganap. Gayunpaman, sa mababang temperatura ang rate ng reaksyon ay napakababa na ang direktang kumbinasyon ng mga reactant ay hindi maaaring gamitin bilang batayan para sa isang prosesong pang-industriya. Sa mataas na temperatura, kapag ang isang kasiya-siyang rate ng reaksyon ay nakamit, ang ani ay mababa dahil sa hindi kanais-nais na posisyon ng ekwilibriyo.
Ang solusyon sa problemang ito ay ang pagtuklas ng naaangkop na mga katalista (platinum, vanadium pentoxide), na nagpapabilis sa reaksyon nang hindi naaapektuhan ang ekwilibriyo nito. Ang catalytic reaction ay hindi nangyayari sa isang gas mixture, ngunit sa ibabaw ng catalyst kapag ang mga molecule ay nakipag-ugnayan dito. Sa pagsasagawa, ang sulfur dioxide, na nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng sulfur o pyrite, ay hinahalo sa hangin at ipinapasa sa isang katalista sa temperatura na 400-450°C. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, humigit-kumulang 99% ng sulfur dioxide ay na-convert sa sulfur trioxide. Ang pamamaraang ito ay pangunahing ginagamit sa paggawa ng sulfuric acid.
Ang sulfur trioxide ay isang lubhang kinakaing unti-unti na gas; masigla itong pinagsama sa tubig upang magbigay ng sulfuric acid
SO 3 (g.) + H 2 O (l.) → H 2 SO 4 (l.) + 130 kJ mol -1
kanin. 8.3. Sulfur trioxide at ilang sulfur oxygen acid.
Ang sulfur trioxide ay madaling natutunaw sa sulfuric acid upang mabuo oleum, o umuusok na sulfuric acid pangunahing binubuo ng disulfuric acid H 2 S 2 O 7 (tinatawag ding pyrosulfuric acid)
SO 3 + H 2 SO 4 ⇔ H 2 S 2 O 7
Sa 44.5°C, ang sulfur trioxide ay namumuo sa isang walang kulay na likido, na nagpapatigas sa 16.8°C upang bumuo ng mga transparent na kristal. Ang sangkap na ito ay polymorphic, at ang mga kristal na nabuo sa 16.8°C ay isang hindi matatag na anyo (α-form). Ang matatag na anyo ay malasutla na mga kristal, katulad ng asbestos, na nabubuo kapag ang mga alpha crystal o likido ay pinananatili sa maikling panahon sa pagkakaroon ng mga bakas ng kahalumigmigan (Larawan 8.3). Mayroon ding ilang iba pang mga anyo ng sangkap na ito, ngunit mahirap silang pag-aralan dahil sa napakabagal na conversion ng isang anyo patungo sa isa pa. Sa temperaturang higit sa 50°C, ang mga mala-asbestos na kristal ay dahan-dahang sumingaw, na bumubuo ng SO 3 na singaw.
Ang mga molekula ng sulfur trioxide sa gas phase, sa likido at sa mga alpha crystal ay may elektronikong istraktura
Ang molekula ay may patag na istraktura na may parehong haba ng bono (143 pm) tulad ng sa molekula ng sulfur dioxide.
Ang mga katangian ng sulfur trioxide ay maaaring higit na maipaliwanag sa pamamagitan ng mas mababang katatagan ng sulfur-oxygen double bond kumpara sa dalawang solong bono sa pagitan nila. Kaya, bilang resulta ng reaksyon sa tubig, ang isang dobleng bono sa sulfur trioxide ay pinalitan ng dalawang solong bono sa nagreresultang sulfuric acid.
Ang tumaas na katatagan ng produkto ay pinatunayan ng malaking halaga ng init na inilabas sa panahon ng reaksyon.
Sulfurous acid
Ang isang solusyon ng sulfurous acid H 2 SO 3 ay inihanda sa pamamagitan ng pagtunaw ng sulfur dioxide sa tubig. Ang parehong sulfurous acid at ang mga asing-gamot nito, sulfites, ay malakas na mga ahente ng pagbabawas. Bumubuo sila ng sulfuric acid H 2 SO 4 at mga sulfate kapag na-oxidize sa oxygen, halogens, hydrogen peroxide at mga katulad na oxidizing agent.
Ang sulfurous acid ay may istraktura
Sulfuric acid at sulfates
Ang sulfuric acid H 2 SO 4 ay isa sa pinakamahalagang produktong kemikal na ginagamit sa industriya ng kemikal at mga kaugnay na industriya. Ito ay isang mabigat na madulas na likido (density 1.838 g cm -3), bahagyang umuusok sa hangin dahil sa paglabas ng mga bakas ng sulfur trioxide, na pagkatapos ay pinagsama sa singaw ng tubig upang bumuo ng mga droplet ng sulfuric acid. Ang purong sulfuric acid, kapag pinainit, ay gumagawa ng singaw na mayaman sa sulfur trioxide, at pagkatapos ay kumukulo sa 338 ° C, na nagpapanatili ng pare-parehong komposisyon (98% H 2 SO 4 at 2% H 2 O). Ito ay ordinaryong pang-industriya na "concentrated sulfuric acid".
Ang puro sulfuric acid ay lubhang kinakaing unti-unti. Siya ay sakim na kumonekta sa tubig; ang paghahalo sa tubig ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init bilang resulta ng pagbuo ng hydronium ion
H 2 SO 4 + 2H 2 O → 2H 3 O + + SO 4 2-
Para sa diluting puro sulfuric acid dapat itong ibuhos sa tubig sa isang manipis na sapa habang hinahalo ang solusyon; hindi maaaring idagdag ang tubig sa acid, dahil magdudulot ito ng pagkulo at malakas na pagsabog ng acid. Ang isang diluted acid ay sumasakop sa isang mas maliit na volume kaysa sa mga bahagi nito, at ang epekto ng pagbawas ng volume ay pinakamataas sa ratio H 2 SO 4: H 2 O = 1: 2 [(H 3 O +) 2 (SO 4) 2-].
Mga kemikal na katangian at paggamit ng sulfuric acid
Ang paggamit ng sulfuric acid ay tinutukoy ng mga kemikal na katangian nito - ginagamit ito bilang isang acid, bilang isang dehydrating agent at isang oxidizing agent.
Ang sulfuric acid ay may mataas na boiling point (330°C), na ginagawang posible itong gamitin para sa pagproseso ng mga salts ng mas volatile acids upang makuha ang mga acid na ito. Ang nitric acid, halimbawa, ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng pag-init ng sodium nitrate na may sulfuric acid
NaNO 3 + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HNO 3
Ang nitric acid ay distilled off sa 86°C. Ginagamit din ang sulfuric acid upang makagawa ng mga soluble phosphate fertilizers, ammonium sulfate na ginagamit bilang fertilizer, iba pang sulfate, at maraming kemikal at parmasyutiko. Ang bakal ay karaniwang nililinis ng kalawang sa pamamagitan ng paglulubog sa isang paliguan ng sulfuric acid ("pag-aatsara") bago pahiran ng zinc, lata, o enamel. Ang sulfuric acid ay nagsisilbing electrolyte sa mga karaniwang lead na baterya.
Ang sulfuric acid ay may napakalakas na kakayahang sumipsip ng tubig na maaari itong magamit bilang isang epektibong dehydrator. Ang mga gas na hindi tumutugon sa sulfuric acid ay maaaring matuyo sa pamamagitan ng pagpasa sa kanila sa pamamagitan nito. Ang dehydrating power ng concentrated sulfuric acid ay napakahusay na ang mga organic compound tulad ng asukal, sa ilalim ng pagkilos nito, ay nawawalan ng hydrogen at oxygen sa anyo ng tubig
$C_(12)H_(22)O_(11) \rightarrow 12C + 11H_(2)O$
Asukal (sucrose) H 2 SO 4
Maraming mga pampasabog, tulad ng nitroglycerin, ang nagagawa ng reaksyon sa pagitan ng mga organikong compound at nitric acid, na nagreresulta sa pagbuo ng paputok at tubig, hal.
C 3 H 5 (OH) 3 + 3HNO 3 → C 3 H 5 (NO 3) 3 + 3H 2 O
Glycerol H 2 SO 4 Nitroglycerin
Upang gawin ang mga nababaligtad na reaksyon na ito mula kaliwa hanggang kanan, ang nitric acid ay halo-halong may sulfuric acid, na, dahil sa dehydrating effect nito, ay nagtataguyod ng pagbuo ng mga produkto ng reaksyon. (Dalawang iba pang halimbawa ang ibinigay sa Seksyon 7.7.)
Ang mainit na puro sulfuric acid ay isang malakas na ahente ng oxidizing; ang produkto ng pagbabawas nito ay sulfur dioxide. Ang sulfuric acid ay natutunaw ang tanso at maaari pang mag-oxidize ng carbon
Cu + 2H 2 SO 4 → CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2
C + 2H 2 SO 4 → CO 2 + 2H 2 O + 2SO 2
Ang pagtunaw ng tanso sa mainit na puro sulfuric acid ay naglalarawan ng pangkalahatang reaksyon - paglusaw ng isang hindi aktibong metal sa isang acid na may sabay-sabay na pagkilos ng isang oxidizing agent. Ang mga aktibong metal ay na-oxidized sa mga cation sa pamamagitan ng pagkilos ng isang hydrogen ion, na pagkatapos ay nabawasan sa elemental na hydrogen, halimbawa.
Zn + 2Н + → Zn 2+ + Н 2 (g.)
Ang isang katulad na reaksyon ay hindi nangyayari sa tanso. Gayunpaman, ang tanso ay maaaring ma-oxidize sa Cu 2+ ion sa pamamagitan ng pagkilos ng isang malakas na oxidizing agent, tulad ng chlorine o nitric acid, o, tulad ng ipinapakita sa itaas, na may mainit na concentrated sulfuric acid.
Mga sulpate
Ang sulfuric acid ay pinagsama sa mga base upang bumuo ng mga medium sulfate, tulad ng K 2 SO 4 (potassium sulfate), at acid sulfate (minsan ay tinatawag na bisulfates), tulad ng potassium acid sulfate KHSO 4.
Ang mga bahagyang natutunaw na sulfate ay matatagpuan sa anyo ng mga mineral, na kinabibilangan ng CaSO 4 2H 2 O (gypsum), SrSO 4, BaSO 4 (barite) at PbSO 4. Ang hindi bababa sa natutunaw sa lahat ng sulfate ay barium sulfate; samakatuwid, ang pagbuo nito bilang isang puting precipitate ay nagsisilbing isang husay na reaksyon sa sulfate ion.
Ang pinakakaraniwang natutunaw na sulfate ay kinabibilangan ng: Na 2 SO 4 10H 2 O, (NH 4) 2 SO 4, MgSO 4 7H 2 O (mapait na asin), CuSO 4 5H 2 O (copper sulfate), FeSO 4 7H 2 O, ( NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O (isang well-crystallizing at madaling purified na asin na ginagamit sa analytical chemistry para sa paghahanda ng mga karaniwang solusyon ng divalent iron), ZnSO 4 7H 2 O, KAl(SO 4) 2 12H 2 O (alum), (NH 4)Al(SO 4) 2 12H 2 O (aluminum-ammonium alum) at KCr(SO 4) 2 12H 2 O (chromium alum).
Thio- o sulfonic acid
Ang sodium thiosulfate Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O (maling tinatawag na “sodium hyposulfite”) ay isang substance na ginagamit sa photography. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagpapakulo ng solusyon ng sodium sulfite na may purong asupre
SO 3 2- + S → S 2 O 3 2-
Bisulfite ion Thiosulfate ion
Ang Thiosulfuric acid H 2 S 2 O 3 ay hindi matatag; Kapag ang thiosulfate ay ginagamot sa acid, ang sulfur dioxide at sulfur ay nabuo.
Ang istraktura ng thiosulfate ion S 2 O 3 2- ay kawili-wili dahil ang dalawang sulfur atom ay hindi katumbas. Ang ion na ito ay isang sulfate ion SO 4 2-, kung saan ang isa sa mga atomo ng oxygen ay pinapalitan ng isang sulfur atom (Larawan 8.4). Ang gitnang sulfur atom ay maaaring italaga ng isang estado ng oksihenasyon na +6, at ang nakalakip na sulfur atom ay maaaring italaga ng isang estado ng oksihenasyon na -2.
Ang thiosulfate ion ay madaling ma-oxidize, lalo na ng iodine, sa tetrathionate ion S 4 O 6 2-
2S 2 O 3 2- → S 4 O 6 2- +2 e
2S 2 O 3 2- +I 2 → S 4 O 6 2- + 2I -
Ang reaksyong ito sa pagitan ng thiosulfate ion at iodine ay malawakang ginagamit sa quantitative analysis ng mga substance na may oxidizing o reducing properties.
kanin. 8.4. Thiosulfate at tetrathionate ions.
Selenium at tellurium
Ang mga transargonoid selenium compound ay malapit na kahawig ng mga katumbas na sulfur compound. Ang mga selenate, mga asin ng selenic acid H 2 SeO 4 ay halos kapareho sa mga sulfate. Ang Telluric acid ay may formula na Te(OH) 6, at ang malaking gitnang atom ay may numero ng koordinasyon hindi 4, ngunit 6, tulad ng iodine atom sa H 5 IO 6 na molekula.
Slide 2
Ang sulfur, selenium at tellurium ay mga elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat VI, mga miyembro ng pamilyang chalcogen.
Slide 3
Sulfur
Ang asupre ay isa sa mga sangkap na kilala sa sangkatauhan mula pa noong una. Maging ang mga sinaunang Griyego at Romano ay nakahanap ng iba't ibang praktikal na gamit para dito. Ang mga piraso ng katutubong asupre ay ginamit upang isagawa ang ritwal ng pagpapaalis ng masasamang espiritu.
Slide 4
Tellurium
Sa isa sa mga rehiyon ng Austria, na tinawag na Semigorye, isang kakaibang mala-bughaw-puting mineral ang natuklasan noong ika-18 siglo.
Slide 5
siliniyum
Ang selenium ay isa sa mga elemento na alam ng tao bago pa man ang opisyal na pagtuklas nito. Ang elementong kemikal na ito ay napakahusay na natakpan ng iba pang mga elemento ng kemikal na katulad ng mga katangian sa selenium. Ang mga pangunahing elemento na nagtatakip dito ay asupre at tellurium.
Slide 6
Resibo
Ang paraan ng pag-oxidize ng hydrogen sulfide sa elemental sulfur ay unang binuo sa Great Britain, kung saan natutunan nilang makakuha ng malaking halaga ng sulfur mula sa natitirang Na2CO3 pagkatapos ng produksyon ng soda gamit ang paraan ng French chemist na si N. Leblanc ng calcium sulfide CaS. Ang pamamaraan ni Leblanc ay batay sa pagbabawas ng sodium sulfate na may karbon sa pagkakaroon ng limestone CaCO3. Na2SO4 + 2C = Na2S + 2CO2; Na2S + CaCO3 = Na2CO3 + CaS
Slide 7
Ang soda ay binuhusan ng tubig, at ang may tubig na suspensyon ng mahinang natutunaw na calcium sulfide ay ginagamot ng carbon dioxide
CaS + CO2 + H2O = CaCO3 + H2S Ang nagreresultang hydrogen sulfide H2S na hinaluan ng hangin ay ipinapasa sa isang furnace sa ibabaw ng catalyst layer. Sa kasong ito, dahil sa hindi kumpletong oksihenasyon ng hydrogen sulfide, ang asupre ay nabuo 2H2S + O2 = 2H2O + 2S
Slide 8
Kapag pinainit ng hydrochloric acid, ang selenic acid ay nababawasan sa selenous acid. Pagkatapos, ang sulfur dioxide SO2 H2SeO3 + 2SO2 + H2O = Se + 2H2SO4 ay ipinapasa sa nagresultang solusyon ng selenous acid. Upang maglinis, ang selenium ay sinusunog sa oxygen na puspos ng mga singaw ng umuusok na nitric acid HNO3. Sa kasong ito, purong selenium dioxide SeO2 sublimates. Mula sa isang solusyon ng SeO2 sa tubig, pagkatapos magdagdag ng hydrochloric acid, ang selenium ay muling nauuna sa pamamagitan ng pagpasa ng sulfur dioxide sa solusyon.
Slide 9
Upang paghiwalayin ang Te mula sa mga putik, ang mga ito ay sintered na may soda na sinusundan ng leaching. Ang Te ay napupunta sa isang alkaline na solusyon, kung saan, kapag neutralisasyon, ito ay namuo sa anyo ng TeO2 Na2TeO3+2HC=TeO2+2NaCl. Upang linisin ang tellurium mula sa S at Se, ang kakayahan nito, sa ilalim ng pagkilos ng isang reducing agent (Al) sa isang alkaline medium, na mag-transform sa natutunaw na ditelluride disodium Na2Te2 6Te+2Al+8NaOH=3Na2Te2+2Na ay ginagamit.
Slide 10
Upang mamuo ang tellurium, ang hangin o oxygen ay dumaan sa solusyon: 2Na2Te2+2H2O+O2=4Te+4NaOH. Upang makakuha ng tellurium ng espesyal na kadalisayan, ito ay chlorinated: Te+2Cl2=TeCl4. Ang resultang tetrachloride ay dinadalisay sa pamamagitan ng distillation o rectification. Pagkatapos ang tetrachloride ay hydrolyzed sa tubig: TeCl4 + 2H2O = TeO2Ї + 4HCl, at ang resultang TeO2 ay nabawasan ng hydrogen: TeO2 + 4H2 = Te + 2H2O.
Slide 11
Mga katangiang pisikal
Slide 12
Mga katangian ng kemikal
Sa hangin, ang sulfur ay nasusunog, na bumubuo ng sulfur dioxide - isang walang kulay na gas na may masangsang na amoy: S + O2 → SO2 Ang pagbabawas ng mga katangian ng asupre ay ipinapakita sa mga reaksyon ng asupre sa iba pang mga di-metal, ngunit sa temperatura ng silid ang sulfur ay tumutugon lamang sa fluorine : S + 3F2 → SF6
Slide 13
Ang molten sulfur ay tumutugon sa chlorine, na may posibleng pagbuo ng dalawang mas mababang chlorides 2S + Cl2 → S2Cl2 S + Cl2 → SCl2 Kapag pinainit, ang sulfur ay tumutugon din sa phosphorus, na bumubuo ng pinaghalong phosphorus sulfides, bukod sa kung saan ay ang mas mataas na sulfide P2S5: 5S 2P → P2S2 Bilang karagdagan, kapag pinainit, ang sulfur ay tumutugon sa hydrogen, carbon, silicon: S + H2 → H2S (hydrogen sulfide) C + 2S → CS2 (carbon disulfide)
Slide 14
Sa mga kumplikadong sangkap, una sa lahat, dapat nating tandaan ang reaksyon ng asupre na may tinunaw na alkali, kung saan ang asupre ay disproportioned katulad ng chlorine: 3S + 6KOH → K2SO3 + 2K2S + 3H2O Sa concentrated oxidizing acids, sulfur reacts only with prolonged heating: S+ 6HNO3 (conc) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O S+ 2 H2SO4 (conc) → 3SO2 + 2H2O
Slide 15
Sa 100–160°C ito ay na-oxidize ng tubig: Te+2H2O= TeO2+2H2 Kapag pinakuluan sa mga alkaline na solusyon, ang tellurium ay di-proporsyonado upang bumuo ng telluride at tellurite: 8Te+6KOH=2K2Te+ K2TeO3+3H2O.
Slide 16
Dilute HNO3 oxidizes Te sa telluric acid H2TeO3: 3Te+4HNO3+H2O=3H2TeO3+4NO. Ang mga malakas na ahente ng oxidizing (HClO3, KMnO4) ay nag-o-oxidize sa Te hanggang sa mahinang telluric acid H6TeO6: Te+HClO3+3H2O=HCl+H6TeO6. Ang mga compound ng Tellurium (+2) ay hindi matatag at madaling kapitan ng disproporsyon: 2TeCl2=TeCl4+Te.
Slide 17
Kapag pinainit sa hangin, nasusunog ito upang bumuo ng walang kulay na kristal na SeO2: Se + O2 = SeO2. Tumutugon sa tubig kapag pinainit: 3Se + 3H2O = 2H2Se + H2SeO3. Ang selenium ay tumutugon kapag pinainit ng nitric acid upang bumuo ng selenous acid H2SeO3: 3Se + 4HNO3 + H2O = 3H2SeO3 + 4NO.
Slide 18
Kapag pinakuluan sa mga alkaline na solusyon, ang selenium ay hindi katimbang: 3Se + 6KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O. Kung ang selenium ay pinakuluan sa isang alkaline na solusyon kung saan ang hangin o oxygen ay ipinapasa, pagkatapos ay ang mga pulang-kayumanggi na solusyon na naglalaman ng polyselenides ay nabuo: K2Se + 3Se = K2Se4
