Chalkogeny
Martin Dojiva
Obecné informace o skupině • Do té této skupiny patř patří kyslí kyslík, sí síra, selen, tellur a polonium
• Chalkogeny = rudotvorné rudotvorné prvky • Ve valenč valenční vrstvě vrstvě obsahují obsahují 6 elektronů elektronů 2 • Elektronová Elektronová konfigurace ns np4
1
Kyslík • Nejrozší Nejrozšířřeně enější prvek na Zemi • Vyskytuje se volný i vá vázaný
– viz již již probraná probraná látka
Síra – výskyt • • •
•
Vyskytuje se volná volná i vá vázaná zaná Volná á S je v blí í zkosti sopek a v sopeč Voln bl sopečných plynech Vázaná zaná nejč nejčastě astěji ve formě formě sulfidů sulfidů a sí síranů ranů např např.: pyrit FeS2, sfalerit ZnS, ZnS, rumě rumělka HgS, HgS, galenit PbS, PbS, Glauberova sů sůl Na2SO4·10H2O, sádrovec CaSO4·2H2O, baryt BaSO4 Síra je biogenní biogenní prvek
Síra – těžba • Povrchové Povrchové doly • Frashova metoda Vhánění přehřáté vodní páry
Vytlačovaná tekutá síra
2
Modifikace síry • V pevné pevném skupenství skupenství ve dou alotropických modifikací modifikacích – kosoč kosočtvereč tverečné a jednoklonné jednoklonné • Obě Obě jsou tvoř tvořeny cyklickými molekulami S8, ale s rů různým uspoř uspořádáním • Amorfní Amorfní formy sí síry jsou plastická plastická síra a sirný kvě květ
Vlastnosti síry • tt=119 °C, tv= 445 °C • tvoř tvoří velké velké množ množství ství slouč sloučenin • elektronegativita 2,6 • oxidač oxidační čísla –II až až + VI • s vě většinou prvků prvků reaguje př přímo, s ně některými ale za vyšší vyšší teploty
Oxid siřičitý
SO2
• bezbarvý plyn štiplavé tiplavého zá zápachu • S + O2 SO2 – mož možná synté syntéza • příprava Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + H2O • výroba 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2
• má výrazné výrazné redukč redukční účinky • někdy vystupuje i jako oxidač oxidační činidlo • katalyticky se dá á oxidovat na SO3 d
3
Využití oxidu siřičitého • výroba kyseliny sí sírové rové a celuló celulózy • ohrož ohrožení ení životní ivotního prostř prostředí edí při spalová spalování nekvalitní nekvalitních fosilní fosilních paliv • souč součást kyselých deš dešťů, ťů, podporuje korozi a nič ničí vegetaci a faunu
Kyselina siřičitá
H2SO3
• Vzniká Vzniká reakcí reakcí oxidu siř siřičité itého s vodou, jedná jedná se • • • • • •
o slabou kyselinu, vě většina oxidu je pouze hydratovaná hydratovaná Tvoř Tvoří dvě dvě řady solí solí: hydrogensiř hydrogensiřičitany a siř siřičitany NaOH + SO2 NaHSO3 CaCO3 + 2 SO2 + H2O Ca(HSO3)2 + CO2 NaHSO3 + NaOH Na2SO3 + H2O Na2SO3 se použ používá k odstraň odstraňová ování chló chlóru v papí papírenství renství a textilní textilním prů průmyslu a ve fotovývojká fotovývojkách Siř Siřičitany a hydrogensiř hydrogensiřičitany jsou stř středně edně silná silná redukč redukční činidla
Oxid sírový
SO3
• Za normá normální lních podmí podmínek v ně několika
• • •
modifikací modifikacích: γ je pevná pevná, ledu podobná podobná látka tvoř tvořená ená cykly (SO3)3, α a β jsou polymerní polymerní; v plynné plynném skupenství skupenství rovinné rovinné molekuly Příprava: destilací destilací z olea nebo termickým rozkladem sí síranů ranů Fe2(SO4)3 Fe2O3 + 3 SO3 Výroba katalytickou oxidací oxidací oxidu siř siřičité itého Je silně ě hydroskopický, s ně ě kterými oxidy tvoř siln n tvoří sírany
4
Kyselina sírová
H2SO4
• Bezbarvá Bezbarvá olejovitá olejovitá kapalina • Vzniká Vzniká reakcí reakcí oxidu sí sírové rového s vodou, tato reakce je velmi prudká prudká a vzniká vzniká aerosol
• Vyrá Vyráběla se nitrozní nitrozním způ způsobem, ale
v souč současnosti př převaž evažuje kontaktní kontaktní způ způsob
• Má znač značnou afinitu k vodě vodě, koncentrovaná koncentrovaná má •
silné silné oxidač oxidační účinky, za horka oxiduje i uš ušlechtilé lechtilé kovy, zř zředě eděná pouze kovy neuš neušlechtilé lechtilé; tvoř tvoří dvě dvě řady solí solí Slouž Slouží jako výchozí výchozí surovina v chem. chem. prů průmyslu, výrobě výrobě barev, lé léčiv a výbuš výbušnin. V obchodech je 96% a akumulá akumulátorová torová 24%
Kontaktní způsob výroby H2SO4 • Výchozí Výchozí surovinou je oxid siř siřičitý, který se oxiduje za katalýzy oxidem vanadič vanadičným V2O5 + SO2 SO3 + 2 VO2 4 VO2 + O2 2 V2O5 • Vyrobený oxid sí sírový je pohlcová pohlcován v koncentrované koncentrované kyselině kyselině sírové rové za vzniku olea • Oleum se potom ředí edí na pož požadovanou koncentraci; př při té této reakci se uvolň uvolňuje velké velké množ množství ství tepla
Hydrogensí Hydrogensírany, rany, sí sírany a thiosí thiosírany • Hydrogensí Hydrogensírany v pevné pevném stavu jsou zná známy • •
•
pouze alkalických kovů kovů; vznikají vznikají reakcí reakcí kys. kys. sírové rové s hydroxidem, sí síranem nebo chloridem Sírany vznikají vznikají reakcí reakcí kys. kys. sí sírové rové s kovy, jejich oxidy, hydroxidy nebo uhlič uhličitany, nebo oxidací oxidací sulfidů sulfidů či siř siřičitanů itanů reakcí reakcí SO3 a H2S př při –78 °C vzniká vzniká kys. kys. thiosí thiosírová rová, thiosí thiosírany vznikají vznikají zavá zaváděním oxidu siř siřičité itého a sulfanu do roztoků roztoků hydroxidů hydroxidů alkalických kovů kovů Na2S2O3 – je podstatná podstatná slož složka fotoustalovačů fotoustalovačů
5
Sloučeniny síry s vodíkem • H2S – bezbarvý, velmi jedovatý plyn, pá páchnoucí chnoucí po zkaž zkažených vejcí vejcích; dobř dobře rozpustný ve vodě vodě
• připravuje se př přímou synté syntézou nebo reakcí reakcí FeS + 2 HCl H2S + FeCl2
• v dostatku vzduchu hoř hoří modrým plamenem • •
za vzniku SO2 a H2O, v jeho nedostatku za vzniku S a H2O má výhradně výhradně redukč redukční vlastnosti tvoř tvoří dvě dvě řady solí solí: hydrogensulfidy a sulfidy
Polysulfany a slouč sloučeniny sí síry s halogeny • Polysulfany H2Sn, kde n je 22-8, nejzná nejznámně mnější je disulfid železnatý FeS2 – pyrit • Slouč Sloučeniny s halogeny existují existují v mnoha podobá podobách: S2X2, SnX2, SX2, SX4, př případně padně SF6 a S2F10; vě většinou vznikají vznikají přímou synté syntézou; vě většinou jsou reaktivní reaktivní a vodou se rozklá rozkládají dají
Selen, tellur a polonium • výskyt – ve slouč sloučeniná eninách (selenidy (selenidy,, telluridy) prová provází výskyt rud sí síry
• výroba – Se a Te z rud reakcí reakcí s kyselinou
•
•
sírovou, která která se oxiduje a př převá evádí do roztoku. Z ně něj se vyredukuje SO2(g); Po vzniká vzniká radioaktivní radioaktivním rozpadem z uranu Se – α, β, γ červené ervené krystalické krystalické z kruhů kruhů Se8, další další modifikace z polymerní polymerních řetě etězců zců Sen (kovový a amorfní amorfní), černý selen z cyklů cyklů až z 1000 atomů atomů (nejběž nější) (nejběžn ší) Te – krystalický ze spirá spirálových řetě etězců zců
6
Vlastnosti Se, Te a Po • Se a Te jsou polovodič polovodiče • Po je kov • s kovovým charakterem roste tendence k tvorbě tvorbě kationtů kationtů
• s vě většinou prvků prvků se sluč slučují ují přímo • nejstá nejstálejší lejší slouč sloučeniny jsou selenidy, selenidy, telluridy a polonidy alkalických kov., kovů kovů 2. skupiny a lanthanoidů lanthanoidů • stá stálé jsou také také jejich slouč sloučeniny s kyslí kyslíkem, fluorem a chlorem
Sloučeniny Se, Te a Po • H2Se, H2Te – bezbarvé bezbarvé nestá nestálé plyny, hoř hoření ením vznikají vznikají • • • • •
oxidy XO2, rozpouš rozpouštěním ve vodě vodě vznikají vznikají kyseliny, jsou nestá nestálé, oxidací oxidací vzniká vzniká Se a Te, Te, tvoř tvoří dvě dvě řady solí solí halogenidy zná známy v ox. ox. číslech I, II a IV, s fluorem i VI SeO, SeO, TeO a PoO jsou nestá nestálé SeO2, TeO2 – vznikají vznikají přímým sluč slučová ováním; SeO2 s vodou vzniká vzniká kyseliny selenič seleničitá itá; TeO2 je nerozpustný amfoterní amfoterní oxid; PoO2 zásaditě saditější amfoter SeO3 – bílá pevná pevná látka, s vodou vzniká vzniká kys. kys. selenová selenová, mají mají ox. ox. vlastnosti, kys. kys. rozpouš rozpouští i Au, Pt a oxiduje halogeny TeO3 – 2 modifikace (ž (žlutooranž lutooranžový a šedý), s horkými koncentrovanými hydroxidy vznikají vznikají tellurany, tellurany, H6TeO6 slabá slabá kyselina, ale silné silné ox. ox. činidlo
Po
O OH
O HO S
Se
OH
OH
O O HO
OH
O
HO Te
S
OH O
HO
O
OH
7
