Общая характеристика подгруппы кислорода

К элементам VIА группы относят кислород, сера, селен, теллур и радиоактивный элемент полоний. Их объединяют под названием халькогены. Электронная конфигурация внешнего уровня s2p4. Типичными степенями окисления этих элементов являются -2, +2, +4, +6. 1. Элементы подгруппы кислорода, исключая полоний, неметаллы. Их электроотрицательность падает сверху вниз. В том же порядке снижаются неметаллические свойства (окислительная способность) и растут металлические свойства (восстановительная способность). Так, сера не проводит электрический ток, но селен и теллур - полупроводники (и имеют металлический блеск), полоний - металл. Элементы образуют оксиды типа ЭО2, ЭО3 (SO2, SO3, SeO2, SeO3, TeO2, TeO3) и соответствующие им кислоты: H2SO3, H2SO4, H2SeO3, H2SeO4, H2TeO3, H2TeO4. Сила этих кислот в пределах группы убывает, что связано с ослаблением неметаллических свойств халькогенов. Кислоты типа Н2ЭО3 неустойчивы и ведут себя преимущественно как восстановители, реже как окислители. Кислоты типа Н2ЭО4 проявляет себя как окислители и их окислительная активность растет ряду H2SO4 > H2SeO4 >H2TeO4

 

Кислород

Самый распространенный на Земле элемент - 47,2% от массы земной коры, 21% объема атмосферы. В земной коре кислород находится преимущественно в виде воды, карбонатов и силикатов горных пород. Кислород широко распространен в живых организмах. Природный кислород содержит 3 стабильных изотопа. Наиболее распространеннымстабильным изотопом является 16 8О - 99,76%, изотопы 15 8О и 17 8О встречаются реже. Кислород образует двухатомную и трехатомную молекулы - молекулярный кислород О2 (дикислород) и озон О3 (трикислород). Как промежуточная частица в реакциях известен атомарный кислород (монокислород). В молекулярном кислороде О2 - две ковалентных связи О=О. Связь между атомами в молекуле кислорода довольно прочна и распад молекулы на атомы становится заметным только при сильном нагревании (более 1000 оС).

Кислород - один из самых активных неметаллов и образует соединения со всеми элементами кроме гелия, неона и аргона. Он не взаимодействует с золотом, платиной и галогенами, хотя кислородные соединения галогенов можно получить косвенным путем. Кислород не реагирует с сильными кислотами, щелочами, водой. Во всех своих реакциях кислород выступает в роли окислителя (кроме взаимодействия со фтором).

Подобно фтору, кислород образует соединения почти со всеми элементами (кроме гелия, неона и аргона). Степень окисления кис­лорода в подавляющем большинстве соединений равна –2. Кроме того, кислород проявляет степени окисления +2 и +4, а также +1 и –1 в соединениях со связью О–О.

Озо́н — состоящая из трёхатомных молекул O₃ аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.

Молекула О₃ неустойчива и при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно за несколько десятков минут превращается в O₂ с выделением тепла. Повышение температуры и понижение давления увеличивают скорость перехода в двухатомное состояние. При больших концентрациях переход может носить взрывной характер. Контакт озона даже с малыми количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение.

Озон — мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород.

 

Биологическая роль и применение кислорода и озона в медицине: Большинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене и других серьёзных заболеваниях. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном. Радиоактивный изотоп кислорода ¹⁵O применяется для исследований скорости кровотока, лёгочной вентиляции.

Медицинский кислород хранится в металлических газовых баллонах высокого давления (для сжатых или сжиженных газов) голубого цвета различной ёмкости от 1,2 до 10,0 литров под давлением до 15 МПа (150 атм) и используется для обогащения дыхательных газовых смесей в наркозной аппаратуре, при нарушении дыхания, для купирования приступа бронхиальной астмы, устранения гипоксии любого генеза, при декомпрессионной болезни, для лечения патологии желудочно-кишечного тракта в виде кислородных коктейлей. Для подачи кислорода или кислородо-воздушной смеси одновременно одному или двум пострадавшим в полевых условиях или в условиях стационара применяются кислородные ингаляторы различных моделей и модификаций.

 

№40

Сера

На последнем электронном уровне 3s 23p 4. Имеет 4 стабильных изотопа 16S32 - 95%, 16S34 - 4,2% (16S33 и 16S36 остальные количества).

Сера достаточно активный неметалл, проявляет в реакциях с активными неметаллами и окислителями свойства восстановителя, а в реакциях с водородом и металлами - свойства окислителя. Типичные степени окисления -2, +4, +6 (реже +1 и +2)

 

Оксид серы (IV).

Cернистая кислота. О к с и д с е р ы (IV) - SO2 - диоксид серы (сернистый ангидрид) - бесцветный газ с удушливым запахом, сжижается при -10оC, затвердевает при -70 оС. Молекула полярна, имеет неподеленную пару электронов. Степень окисления серы +4. Это весьма реакционноспособное соединение, ведет себя как восстановитель, редко - как окислитель. В промышленности диоксид серы получают сжиганием серы и сульфидов и восстановлением сульфатов В лаборатории - вытеснением из сульфитов и окислением серы.

 

Оксид серы (VI)

Триоксид серы - SO3 - бесцветная жидкость, ниже + 17 о твердое вещество. Сильно поглощает воду превращаясь в серную кислоту. Хорошо растворяется в серной кислоте, образуя олеум. SO3 + H2O = H2SO4 SO3 + H2SO4 = H2S2O7 (условная формула олеума) Типичный кислотный оксид, сильный окислитель

SO3 + СaO = CaSO4

SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O

2P + 5SO3 = 5SO2 + P2O5

2KI + SO3 + H2O = SO2 + I2 + 2KOH