5.1. Сера, селен, теллур, полоний (Э) в природе. Получение элементов. Кристаллические модификации серы. Взаимодействие с кислородом, активными металлами и кислотами-окислителями. Сравнение кислотных и окислительно-восстановительных свойств соединений Н2Э, Н2ЭО3 и Н2ЭО4.
S, Se, Te - входят в состав 16-ой группы. Общее название этих элементов - халькогены - рождающие руды. В природе они чаще всего встречаются в форме соединений меди.
В основном состоянии атомы имеют электронную конфигурацию ns2np4, с чётным числом валентных электронов, 2 из которых неспарены.
Сера - типичный неметалл, селен и теллур - металлоиды с характерными металлическими свойствами.
Устойчивость соединений в высшей степени окисления (+6) понижается вниз по группе.
Халькогенам свойственно явление катенации. Наиболее это свойственно для серы, селена и теллура.
В соединениях с отрицательной степенью окисления от серы к теллуру усиливаются восстановительные свойства, а в соединениях с положительной степенью окисления - окислительные.
Нахождение в природе
Сера встречается в свободном виде во многих местах на Земле, известна с доисторических времён (упоминание в Библии!!!). Либо в форме сульфидов и сульфатов. Раньше добывалась вулканическая сера, но это менее экономически выгодно.
Характерные минералы:
Множество соединений серы содержаться в нефти и нефтяных газах:
Селен и теллур сопутствуют сере.
Остаются в шламе после электролитической очистки меди.
Шлам подвергают обжигу:
Применение:
сера:
- производство серной кислоты
- вулканизация резины
- порох
селен:
- ксерокс (краски)
- фотоэлемент
теллур:
- полупроводник
Кристаллические модификации селена, теллура и серы
Аллотропия серы сложна и обширна. Это обусловлено большим разнообразием молекулярных форм, получаемых за счёт катенации, так и за счёт подвижности связей -S-S- в кристаллах.
Три наиболее известные модификации серы
цикло - S8 - ромбическая сера - устойчивая при комнатной температуре форма, легкоплавкий светло-жёлтый порошок. Не растворим в воде и не смачивается ею. Плавает на поверхности. Хорошо растворима в аммиаке, сероуглероде(CS2). керосине.
При охлаждении после расплавления образует светло - жёлтые иглы моноклинной модификации. При комнатной температуре она неустойчива. Иглы теряют прозрачность и блеск - становятся конгломератом из ромбической серы.
При быстром охлаждении ромбической серы. образуется метастабильная пластическая модификация, образованная спиральными цепями из атомов серы. Пластическая также переходит в ромбическую
Аллотропия серы не заканчивается на этих трёх модификациях. Она намного больше, чем может показаться на первый взгляд. Приведём несколько наиболее распространённых примеров:
Цикло - S6. Красно-оранжевое вещество.
Эта модификация благодаря своему компактному строению имеет наибольшую плотность среди всех модификаций серы.
S3. Вишнёво - красный газ. Устойчив при высокой температуре.
Селен: известны 3 красные полимерные модификации (альфа, бета и гамма), состоящие из Se8 и отличающиеся друг от друга межмолекулярной упаковкой этих циклов в кристаллах.
Аморфный красный селен - осаждается из водных растворов его соединений действием восстановителей.
Наиболее термодинамически устойчивая модификация - гексагональный серый ("металлический" селен). Образуется при нагревании других модификаций.
Это единственная проводящая ток модификация, фотоэлемент.
Её структура: не разветвлённые спиральные цепи.
У теллура одна модификация - гексагональная - бесконечные параллельные цепи. Сложное полимерное строение
Химия
С активными м образуются халькогениды ионного строения.
Селениды и теллуриды - бесцветные, растворимы в воде и легко окисляются на воздухе до халькогена.
Для перечисленных в вопросе билета кислот можно провести аналогию с производными серы. Вместо Э вставляем серу и говорим как меняются свойства.