Соединения халькогенов с кислородом (оксиды и гидроксиды)

Сера, селен и теллур образуют одинаковые формы соединений с кислородом типа ЭО₂ и ЭО₃. Их гидроксидам соответствуют кислоты типа Н₂ЭО₃ и Н₂ЭО₄. С ростом порядкового номера элемента сила этих кислот убывает. Все они проявляют окислительные свойства, а кислоты типа Н₂ЭО₃ еще и восстановительные. По сравнению с p-элементами 5 группы все указанные гидроксиды более кислотные, а по сравнению с p-элементами 7 группы – более основные. Полоний образует амфотерный гидроксид РоО(ОН)₂.

Кислород входит в состав четырех важнейших биогенных элементов

(O, H, N, C). В сухой биомассе растений содержится в среднем 45% кислорода против 1,5% азота. Это различие свидетельствует о том, что роль кислорода в биохимии растений отличается от роли азота. Помимо функциональной активности и структурообразующей способности, кислород окисляет углеводы и липиды и обеспечивают растворимость биомолекул в воде.

Среднее содержание серы в сухой массе растений (0,05%) немногим меньше, чем фосфора (0,07%). Таким образом, сера является одним из важных биогенных элементов. Она входит в состав серусодержащих белков, которые называют ферредоксинами или железосеропротеинами. Эти белки участвуют в переносе электронов при фотосинтезе, а также помогают в фиксации азота.

13.6 p-элементы 7 группы ПС (галогены).

К 7 группе p-элементов относятся: F, Cl, Br, J и At. Все, кроме астата, неметаллы. На валентном слое содержат 7 электронов (ns²np⁵). От фтора к астату неметаллические свойства ослабевают из-за роста радиуса. Степени окисления, которые проявляет фтор 0 и - 1. Для хлора, брома и иода степени окисления: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +6, +7. Фтор и хлор – ядовитые газы, бром – красно-коричневая, ядовитая жидкость, иод – серо-фиолетовые кристаллы, легко возгоняющиеся даже при обычных условиях, астат похож на металл.

Водородные соединения ЭH – газы, легко растворимые в воде. Растворы галогеноводородов в воде являются кислотами. Кислоты эти сильные электролиты, кроме фтороводородной кислоты (HF)_n. Она аномально слабая среди галогеноводородных кислот, так как молекулы HF связаны водородной связью. Сила галогеноводородных кислот увеличивается от HCl к HJ, т.к. увеличивается поляризуемость связи, несмотря на то, что уменьшается полярность связи.

Кислородные соединения этих элементов носят кислотный характер (Э₂O, ЭO_2, ЭO₃, Э₂O₇). Для фтора нет соединений с кислородом, где бы у кислорода была степень окисления –2. Кислородные кислоты имеют формулы: HЭO, HЭO₃, HЭO₄. Кислотный характер соединений ослабевает от хлора к йоду, из-за увеличения радиуса, в этом же направлении уменьшается окислительная активность.

Анализ свойств кислородных кислот, образованных галогеном в разных степенях окисления, показывает, что с увеличением степени окисления сила кислот растет, а окислительная активность убывает. Это можно пронаблюдать на примере кислот хлора: HClO (хлорноватистая), HClO₂ (хлористая), HClO₃ (хлорноватая), HClO₄ (хлорная). Хлорноватистая кислота очень слабый электролит. Она и её соли (гипохлориты) сильнейшие быстродействующие окислители. Самая сильная кислота – хлорная, однако, она и её соли (перхлораты) являются сильными, но медленнодействующими окислителями. Это объясняется увеличением числа связей хлора с кислородом. Электронам трудно пробиться через барьер электронной плотности кислородных атомов.

Фтор, хлор и йод относятся к жизненно важным элементам. Однако использование галогенов и их соединений в сельском хозяйстве невелико, по сравнению с промышленностью.

13.7 p-элементы 8 группы (благородные газы).

На земле эти газы He – гелий, Ne – неон, Ar – аргон, Kr – криптон, Xe – ксенон и Rn сосредоточены в основном в атмосфере, где они существуют в виде одноатомных газов. Наибольшим является содержание аргона, составляющее почти 1% объема воздуха. Остальные относятся к редким элементам. На валентном слое находятся 8 электронов (ns²np⁶), кроме гелия (1s²). Это очень прочный слой электронов. Поэтому возбудить электроны и получить соединения для гелия, неона, аргона не представляется возможным. Получены соединения ксенона с фтором, где Xe проявляет степени окисления +2, +4,+6, +8. Соединения ксенона со степенью окисления +8 сильные окислители. Кислородные соединения носят кислотный характер.

Инертные или благородные газы используются в тех случаях, когда необходимо создать инертную атмосферу (без кислорода).