Общая характеристика халькогенов.
В главной подгруппе шестой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева находятся элементы: кислород (О), сера (S), селен (Se), теллур (Te) и полоний (Po). Эти элементы имеют общее название халькогены, что означает «образующие руды».
В подгруппе халькогенов сверху вниз с увеличением заряда атома закономерно изменяются свойства элементов: уменьшается их неметаллический характер и усиливаются металлические свойства. Так кислород ― типичный неметалл, а полоний ― металл (радиоактивен).
Серый селен
Пирит FeS2
Подгруппа кислорода
Сравнитель-ные характе-ристики |
8Окислород |
16Sсера |
34Seселен |
52Teтеллур |
84Poполоний |
Электронное строение |
1S22S22p4 |
…3S23p4 |
…3d104S24p4 |
…4d105S25p4 |
…4f145d106S26p4 |
Степень окисления |
-1, -2, +2* * ― только в оксиде F2O |
-2, +2, +4,+6 |
-2, +2, +4 |
||
Нахождение в природе |
В свободном состоянии ― в атмосфере (О2 ― кислород, О3 ― озон), в связанном ― в составе Н2О, SiO2, в сложных соединениях |
Самородная сера; сульфиды: свинцовый блеск PbS, медный блеск Сu2S, пирит FeS2, сероводород H2S; сульфаты: гипс CaSO4∙2H2O, горькая соль MgSO4∙7H2O, белки |
Редкий элемент, содержится в малом количестве в самородной сере, сульфидных рудах |
Редкий элемент, содержится в малом количестве в самородной сере, сульфидных рудах |
Редкий радиоактивный элемент |
Физические свойства |
О2 ― бесцветный газ без вкуса и запаха, умеренно растворим в воде, парамагнитен. O3 ― газ синего цвета, диамагнитен, сильный окислитель |
S-ромбическая ― желтые хрупкие кристаллы без запаха, не растворима в воде, ρ = 2 г/см3; S-пластическая ― коричнево-желтая, резиноподобная |
Кристаллическое вещество с металлическим блеском, ρ = 4,8 г/см3, темно-серый, полупроводник |
ρ = 6,3 г/см3, серебристо-белый, хрупкий с металлическим блеском полупроводник |
ρ = 9,3 г/см3, мягкий, серебристо-белый, радиоактивный металл |
Химические свойства |
По активности уступает только фтору, реагирует со всеми простыми веществами, (исключение: галогены, Pt , Au, инертные газы) и со многими сложными веществами |
И окислительные, и восстановительные свойства |
Свойства типичного неметалла Se + O2 → SeO2 Se + Cl2 → SeCl2 Se + H2 → H2Se |
Слабо выраженные металлические свойства |
Проявляет свойства металла |
Получение |
Фракционная перегонка жидкого воздуха; в лаборатории ― при термическом разложении CrO3, KNO3, RClO3, BaO2 |
В промышленности: из самородных руд. В лаборатории: окислением сероводорода, сульфидов |
Из отходов цветной металлургии и сернокислой промышленности, особо чистые ― дистилляцией в вакууме и зонной плавкой |
Искусственно облучением висмута в ядерных реакторах |
|
Применение |
Для получения серной и азотной кислот; для выплавки чугуна и стали; для резки и сварки металла; как окислитель ракетного топлива; в органическом синтезе. |
Для получения серной кислоты; в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями; производство спичек; вулканизация каучука; в производстве черного пороха. |
Производство фотоэлементов и выпрямителей электрического тока |
В полупроводниковой технике |
|
Биологическая роль халькогенов
Сера играет важную роль в жизни растений, животных и человека. В животных организмах сера входит в состав почти всех белков, в серосодержащие аминокислоты ― цистеин и метионин, а также в состав витамина В1 и гормона инсулина. При недостатке серы у овец замедляется рост шерсти, а у птиц отмечена плохая оперяемость.
Из растений больше всего потребляют серу капуста, салат, шпинат. Богаты серой также стручки гороха и фасоли, брюква, редис, репа, лук, хрен, тыква, огурцы; бедны серой арбуз и красная свекла.
По химическим свойствам селен и теллур очень похожи на серу, но по физиологическим являются ее антагонистами. Для нормального функционирования организма необходимы очень малые количества селена. Селен положительно влияет на состояние сердечно-сосудистой системы, образование красных кровяных телец, повышает иммунные свойства организма. Повышенное количество селена вызывает у животных заболевание, проявляющееся в исхудании и сонливости. Недостаток селена в организме ведет к нарушению работы сердца, органов дыхания, повышается температура тела и может даже наступить смерть. Существенное влияние селен оказывает на зрение животных. Например, у оленей, которые отличаются высокой остротой зрения, в сетчатке глаз селена содержится в 100 раз больше, чем в других частях тела. В растительном мире много селена содержат все бобовые растения. Особенно большое его количество накапливает растение астрагал.
Физиологическая роль теллура для растений, животных и человека изучена меньше, чем селена. Известно, что теллур менее токсичен по сравнению с селеном и соединения теллура в организме быстро восстанавливаются до элементарного теллура, который в свою очередь соединяется с органическими веществами.