Хімія. Профільний рівень. 11 клас. Григорович

Тема 3. Елементи VIA групи (халькогени)

§ 27. Загальна характеристика елементів VIA групи

Пригадайте: залежність властивостей елементів від місця в Періодичній системі (за § 5).

Поняття про халькогени. Поширеність у природі

До елементів VIA групи належать Оксиген, Сульфур, Селен, Телур і Полоній. Як і Оксиген, вони зазвичай трапляються в природі у вигляді сполук із металами, наприклад ферум(ІІ) сульфід FeS (магнітний колчедан), плюмбум(ІІ) сульфід PbS (свинцевий блиск). Селен і Телур утворюють селеніди і телуриди металів. У земній корі ці елементи містяться переважно у вигляді мідних руд, тому вони отримали назву «халькогени», що в перекладі з грецької означає «ті, що народжують мідь». Полоній радіоактивний і виявлений у незначній кількості в продуктах радіоактивного розпаду урану.

Характеристика елементів VIA групи

Електронні оболонки атомів халькогенів мають подібну будову. Багато їхніх властивостей — радіус атома, відносна атомна маса, електронегативність — закономірно змінюються зі збільшенням порядкового номера від Оксигену до Полонію (табл. 7).

Таблиця 7. Загальна характеристика елементів-халькогенів

Характеристика

Оксиген O

Сульфур S

Селен Se

Телур Те

Полоній Ро

Радіус атома, нм

0,065

0,109

0,122

0,142

0,154

Відносна електронегативність

3,44

2,58

2,55

2,1

2

Можливі валентності

II

II, IV, VI

Характерні ступені окиснення

-2, -1, 0, +1, +2

-2, 0, +4, +6

Уміст у земній корі, мас. %

47,4 %

0,05 %

4 • 10-5 %

6 • 10-6 %

2 • 10-14 %

В атомах халькогенів на зовнішньому енергетичному рівні містяться шість електронів. В усіх елементів, окрім Оксигену, усі ці електрони валентні, тобто можуть брати участь в утворенні хімічних зв’язків. Максимальна валентність халькогенів збігається з номером групи і дорівнює VI за винятком Оксигену, який завжди двовалентний. Це пояснюється тим, що на зовнішньому рівні атома Оксигену лише два неспарені електрони.

В атомах інших халькогенів в основному стані на зовнішньому рівні також два електрони, за рахунок яких реалізується валентність II:

Але, на відміну від Оксигену, на зовнішньому рівні інших халькогенів є вільні електронні орбіталі, які можуть брати участь у розпаровуванні електронних пар під час переходу атома в збуджений стан. У разі розпарування однієї електронної пари реалізується валентність IV:

Під час розпаровування другої електронної пари реалізується валентність VI:

Прості речовини елементів VІA групи

Властивості простих речовин-халькогенів так само закономірно змінюються, як і в елементів, що їх утворюють. Кисень і сірка — типові неметали; вони не мають металічного блиску, не проводять електричний струм. Селен і телур крихкі, як сірка, однак за зовнішнім виглядом їх можна прийняти за метали через їхній металічний блиск; вони є напівпровідниками. Полоній за властивостями більш подібний до металів, ніж до неметалів. Порівняння властивостей простих речовин, утворених елементами VIA групи, наведено в таблиці 8.

Таблиця 8. Характеристика простих речовин, утворених елементами VIA групи

Характеристика

Кисень

Сірка

Селен

Телур

Полоній

Формула стійкої алотропної видозміни

О2

S8

Se8

Те

Ро

Кристалічні ґратки

Молекулярні

Молекулярні

Атомні

Атомні

Металічні

Колір

Безбарвний

Лимоново-жовтий

Сірий із металічним блиском

Сріблясто-сірий із металічним блиском

Сріблясто-білий

Температура плавлення

-218,2 °С

115,2 °С

221 °С

449,8 °С

254 °С

Температура кипіння

-183 °С

444,6 °С

685 °С

989,9 °С

949 °С

Густина за н. у.

1,429 г/л

2,07 г/см3

4,81 г/см3

6,247 г/см3

9,136 г/см3

Характер простої речовини

Активний неметал

Неметал

Неметал, напівпровідник

Неметал, напівпровідник

Метал

Ключова ідея

Халькогени — поширені неметалічні елементи, їхня підгрупа є яскравою ілюстрацією послаблення неметалічних властивостей і посилення металічних.

Запитання та завдання

145. Схарактеризуйте зміну властивостей хімічних елементів підгрупи халькогенів: а) радіус атомів; б) електронегативність; в) металічні й неметалічні властивості; в) окисно-відновні властивості.

146. Порівняйте електронну будову атомів Оксигену й Сульфуру. Що в них спільного? Чим вони відрізняються?

147. Як змінюються окисні властивості простих речовин, утворених халькогенами, за збільшення їхньої атомної маси? Чим це пояснюється?