Kémiai alapismeretek 12. hét

Oxigéncsoport Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás

Kémiai alapismeretek 12. hét Horváth Attila Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Kémia Intézet, Szervetlen Kémiai Tanszék

2011. november 29.-december 2.

1/15

c 2011/2012 I. félév, Horváth Attila

Felhasználás

OXIGÉN CSOPORT

Oxigéncsoport Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok

I

Oxigén:

Előállítás Felhasználás

I I I

I I I I I I I

I

2/15

1773 Scheele és Priestly felfedezi az oxigént. 1776 Lavoisier felismeri, hogy az oxigén elem. 1781 cavendish megállapította, hogy a víz O és H vegyülete. 1818 Lenard felfedezi a H2 O2 -t. 1840 Schöbein kimutatta az O3 -t. 1877 O2 cseppfolyósítása 1922 H2 O V-alakú molekula 1929 Felfedezik az 17 O és 18 O izotópokat. 1951 17 O NMR jelének detektálása 1961 Megszűnik a kettős atomtömeg skála (szén-12 alapú, előtte oxigén-16 alapú is) 1985 O3 -lyuk felfedezése.


I

I

I I I I I I I I I I I I I

3/15

Oxigéncsoport

Kén:

Történet

i.e 800: Homérosz említi, hogy ként mint füstölőszert használtak i.e 79: Pliniusz: kén előfordulása, alkalmazása 1044 Kína: lőporban használták a ként. 1245 Bacon, Swartz lőpor felfedezése Európában. 1661 Evelyn: SO2 szennyezés hatása Londonra. 1746 Roebuck: ólomkamrás kénsavgyártás 1809 Gay Lussac és Thenard: kén elemi jellege 1831 Philips: kontakt kénsavgyártás 1839 Goodyear: vulkanizálás felfedezése 1892 Frasch: kénkitermelési eljárás kifejlesztése 1912 Beckmann: rombos kén S8 szerkezetű 1926 Aston: kénizotópok felfedezése 1951 Dharmatti és Weaver: 33 S NMR-jelének detektálása 1975 (SN)x vegyületek szupravezetésének felfedezése.


Előfordulás Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás Felhasználás

I

Szelén:

Oxigéncsoport Történet

I I

I

Tellúr: I I

I

I

1782 Müller: tellúr felfedezése erdélyi ércekben figyelték meg, antimonnak hitték, de semmilyen közös tulajdonságot nem találtak. ("metallum problematicum" vagy "aurum paradoxum") Klaproth nevezi el tellúrnak.

Polónium: I I

I

4/15

1817 Berzelius és Gahn: izolálja az elemi szelént. Rézpirit pörkölése során nyert kén égetésekor vörösesbarna lerakódást észeletek.

1898 Marie Curie: polónium felfedezése 1908 Curie házaspár, Becquerel: fizikai Nobel díj a radioaktivitásért. 1911: rádium és polónium elválasztási eljárás kidolgozásáért kémiai Nobel-díj



I

Oxigén: I I I

I

I

Kén: I I

I

I I

Viszonylag ritka elemek Elemi formában kénnel együtt találhatóak Főleg piritek (fém-szulfidok) kísérő vegyületei

Polónium: I

5/15

Földkéreg 16. leggyakoribb eleme. Előfordul elemi kénként, H2 S-ként földgázban, olajokban, ásványokban (piritként, szulfátokként).

Szelén, Tellúr: I

I

Elemi állapotban és vegyületeiben egyaránt előfordul. Leggyakoribb elem a Föld felszínen. (víz!) Földkéregben is a leggyakoribb ércekben fordul elő: szilikátok, karbonátok, nitrátok, szulfátok, foszfátok stb. Légkör: 21%-a

Izotópjai radioaktívak, csak uránércekben található meg nyomnyi mennyiségben. (Bomlási sor közbülső eleme)


Oxigéncsoport Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás Felhasználás

Fizikai tulajdonságok

Oxigéncsoport Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok

I

Kőzetalkotó elemek

Kémiai tulajdonságok

I

e−

Felhasználás

I

ns2 np4

konfiguráció: Páros rendszám→nagyszámú izotóp I 16

O,

17

O,

18

O

I 32 S, 33 S, 34 S, 36 S I I I

6/15

Se: 6 stabil izotóp Te: 8 stabil izotóp Po: nincs

I

O,S: nemfémes elemek

I

Se,Te: félfémek

I

Po: fémes karakter

I

EN csökken a rendszám növekedésével (fémes tul. erősödnek)


Előállítás

1

Oxigén: I I I I I I I I I

2

színtelen, szagtalan, íztelen gáz levegőnél nagyobb sűrűségű nehezen cseppfolyósítható folyadék és szilárd állapotban kék színű Allotróp módosulata: Ózon (O3 ) op., fp. alacsony paramágneses vízben kismértékben oldható apoláris, nehezen polarizálható

Kén: I I

sárga, kiskeménységű, rideg, szilárd anyag 3 allotróp módosulata van I I

I

I

7/15

rombos kén (α): szobahőmérsékleten stabil monoklin kén (β): 95,5◦ C felett stabil, hosszú tűszerű kristályokból áll. amorf kén (túlhűtött folyadék): rugalmas, nyújtható, metastabilis, amely rombos kénné alakul.

elektromosságot, hőt nem vezetik



Oxigéncsoport

3

Szelén:

Történet Előfordulás

I

Legalább 8 allotróp módosulat ismert I

I I

4

Tellúr: I

5

egy kristálymódosulat, spirális polimerlánc

Polónium: I I I I I

8/15

vörös monoklin módosulat (több típus, intermolekuláris elrendeződésben különböznek) szürke fémes szelén (hexagonális kristályok), legstabilabb fekete szelén: üvegszerű, szabálytalan polimergyűrűkből áll.

2 módosulat egyszerű kockarácsban kristályosodik (α) 36 ◦ C felett torzul, rombos módosulatba megy át. mindkét módosulat ezüstfehér színű, fémes kristály jó elektromosvezető


Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás Felhasználás

Oxigéncsoport Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás

Tul Z stab. izotópok EN op./◦ C fp./◦ C Ei /kJmol−1 Ratom /pm ρ/gcm−3

9/15

O 8 3 3,5 -219 -183 1314 60 -


S 16 4 2,5 115 445 1000 100 2,0

Se 34 6 2,4 217 685 941 140 4,3

Te 52 8 2,1 452 990 869 160 6,25

Po 84 0 2,0 250 962 813 164 9,2

Felhasználás

Kémiai tulajdonságok Oxigéncsoport Történet

1

Oxigén: I I I I I

I

I

10/15

Előfordulás

nagy reakciókészség nagy kötési energia, EN, Ea oxidációs szám: -2, -1, -1/2, -1/3, 0 legtöbb elemmel közvetlenül reagál H-nel alkotott vegyületei: H2 O: 2H2 + O2 = 2H2 O (durranógáz) színtelen, szagtalan, íztelen folyadék, ρ-T fgv. maximuma van kitűnő oldószer, autoprotolízis, pH, hidrogénhíd kötés víztisztítás H2 O2 : színtelen, szagtalan, víznél sűrűbb folyadék vízzel elegyedik erősen poláros, hidrogénhíd kötés peroxo kötés bomlékony: 2H2 O2 = 2H2 O + O2 erős oxidálószer: kénsavat, jodidot oxidálja előállítása: BaO2 + H2 SO4 = BaSO4 + H2 O2


Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás Felhasználás

I

Halogénekkel közvetlenül nem reagál. Rengeteg halogén-oxid létezik! I

I I I I I

Kénnel reagál, kék lánggal ég: S + O2 = SO2 I

11/15

A F2 O külön kell említenünk a többi halogénoxidtól (EN!!) színtelen, mérgező gáz lúgos közegben bomlik: F2 O + 2OH− = O2 + 2F− + H2 O Előállítás: 2F2 + 2NaOH = F2 O + 2NaF + H2 O Többi halogén-oxidot a halogéneknél tárgyaljuk. SO2 , H2 SO3 : Előállítás: S, H2 S égetése, pirit pörkölése, szulfitok savanyítása. színtelen, fojtó szagú, mérgező gáz égést nem táplálja, nem ég el (SO3 !!) könnyen cseppfolyósítható, vízben jól oldódik kénessav valódi savanhidridje oxigénnel katalizátor jelenlétében reagál: 2SO2 + O2 2SO3 oxidálható: SO2 + I2 + H2 O = 2HI + H2 SO4 redukálható: SO2 + H2 S = 2H2 O + 3S



Oxigéncsoport I

I

2

Kén: I I I I

I

szobahőmérsékleten nem reaktív hőmérséklet növekedésével nő a reakciókészség Fémekkel szulfidokat ad (kivétel Au, Pt, Ir) erős lúgokkal poliszulfidot képez: 12S + 3Ca(OH)2 = 2CaS5 + CaS2 O3 + 3H2 O (mészkénlé) Hidrogénnel: H2 + S = H2 S I I

12/15

SO3 , H2 SO4 : többféle módosulat: monomer, trimer, polimer vízzel hevesen reagálva kénsavat képez cc. kénsav jól oldja (óleum) erőteljes vízelvonó hatású (szénhidrátok elszenesítése) kénsav valódi anhidridje Oxosavak: tiokénsav, politionsavak

záptojásszagú, mérgező gáz vízben jól oldódik, igen gyenge sav


Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok Előállítás Felhasználás

Oxigéncsoport Történet Előfordulás Fizikai tulajdonságok

3

Se, Te, Po:

Kémiai tulajdonságok Előállítás

I I

I

I I

I

13/15

mindhárom elem könnyen reagál a legtöbb elemmel Hidridek: Se: elemek közvetlen egyesítésével, Te, Po: tellurid és polonidok hidrolízisével állítható elő. Büdös, mérgező gázok. Oxidok: Elemek közvetlen egyesítésével állítható elő (dioxidok), szilárd anyagok színük fehér→sárga oxosavak: +4 oxidációs állapotaik stabilabbak, mint a +6 kémiai tulajdonságok inkább As-re, mint a S-re hasonlítanak. vegyületeik nem jelentősek


Felhasználás

Előállítás

Oxigéncsoport Történet

1

Oxigén: I I I

2

Kén: I I

3

Szelenidek, telluridok égetésével, majd ezt követő reduckióval: Cu2 Se + Na2 CO3 + 2O2 −→ 2CuO + Na2 SeO3 + CO2 H2 SeO3 + 2SO2 + H2 O −→ Se + 2H2 SO4

Po: I

14/15

bányászat (olvasztás, desztillálás) szulfidos ércek hevítése levegőtől elzártan 3FeS2 = Fe3 S4 + 2S

Se, Te: I

4

levegő cseppfolyósítás vízbontás Hőbontás: 2KMnO4 = K2 MnO4 + MnO2 + O2 vagy 2HgO = 2Hg + O2

Rádium bomlási sorából nyerhető ki.



Felhasználás Oxigéncsoport Történet

1

Oxigén:

Előfordulás Fizikai tulajdonságok

I I I I

2

Kén: I I I I

3

I I

fénymásolás üveggyártás (színtelenítés) gyógyászat

Tellúr: I I

15/15

kénsavgyártás gumigyártás mezőgazdaság (növényvédőszer) gyógyászat

Szelén: I

4

építőipar (hegesztés) salétromsav-, kénsavgyártás vasgyártás gyógyászat

ötvözőanyag üveggyártás, gumigyártás (kis mennyiség)


Kémiai tulajdonságok Előállítás Felhasználás

Kémiai alapismeretek 12. hét

Recommend Documents