16.-GRUPA-PSE-lekcije

2. razred gimnazije- opšti i prirodno -matematički smer

ELEMENTI 16. GRUPE PSE

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. metaloidi selen i telur i metal  U ovu grupu spadaju nemetali: kiseonik i sumpor, metaloidi polonijum. polonijum.

      

   

O

2

2

4

2

2

6

2

4

2

2

6

2

6

2

10

4p

2

2

6

2

6

2

10

4p 5s 4d

2

2

6

2

6

2

10

4p 5s 4d

1s 2s 2p

kiseonik

8

sumpor

16 S

1s 2s 2p 3s 3p

selen

34 Se

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

telur

52

Te

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

polonijum

84 Po

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

4

6

2

10

5p

4

6

2

10

5p 6s 4f 5d 6p

6

2

14

10

4

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 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 S 8. Javlja se i kao S(n) n-atomnog molekula gde se atomi sumpora vezuj u u dugačke lance. Selen se Selen se javlja (u prirodi) kao Se 8 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 alotropije tj. javljaju se u obliku kao više a lotropskih karakteristična pojava alotropije 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



KISEONIK 

Nalaženje u prirodi: -

O2 

Nalazi se u elementarnom stanju; u obliku 2-atomnog molekula O 2 u kojem su atomi kiseonika vezani dvostrukom nepolarnom kovalentnom vezom. .. ..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 najras prostranjenijih 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 t ermičkom razgradnojm jedinjenja koja su bogata kiseonikom. t0 2 HgO 2 Hg + O 2 t0 2 KClO3

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, ron ioca… - Tečan kiseonik se koristi kao ratno gorivo, eksploziv. - Upotrebljava se u industriji kao oksidaciono sredstvo.

2



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.   

SO3

+

H2O

SO3

+

2 NaOH

H2SO4 Na2SO4

+

H2O

2. Bazne (Na2O, K 2O, 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



-

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

+

H2O 2

H3O

H2O

H3O

+

+

-

HO2

+

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 -

-2 O2

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


-


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 O 2 i O. Dobro je dezinfekciono sredstvo.

5



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 (FeS 2- 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 CS 2- 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. o

H2

+ S

t

H2S o

Fe

+ S

t

FeS

o

O2

-



+ S

t

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



JEDINJENJA SUMPORA 

Sumpor gradi jedinjenja oksidacionog broja -2, +4, +6.

1. Vodonik-sulfid (sumpor-vodonik) H2S - Nalažen je u prirodi: U prirodi se nalazi u malim količinama, na onim mestima gde trule organska jedinjenja k oja 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 -

HS

+

+

H2O

H3O

+

H2O

H3O

+

-

+

HS

+

S

-

hidrogen sulfid 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



2. Oksidi sumpora (kiseli oksidi) a) Sumpor (IV) oksid, SO2 - Dobijanje: Sagorevanjem elementa sumpora S + O2  SO2 2FeS2 + 11/2O2  4SO2 + Fe2O3 Prženjem pirita 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 SO 2 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 -

HSO3

+

H2O

H3O

+

H2O

H3O

+

+

+ +

-

HSO3 hidrogensulfiti SO3

2-

sulfiti

8



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 4FeS 2 + 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 s a vodom i daje sumpornu kiselinu. -

Osobine: bezbojna uljasta tečnost, spada u jake dvoba zne kiseline, disosuje u dva stupnja i gradi dve vrste soli, kisele i neutralne. H2SO4 -

HSO4 -

+

H2O

H3O

+

H2O

H3O

+

+

-

+

HSO4 hidrogensulfati

+

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 – 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

16.-GRUPA-PSE-lekcije

Recommend Documents