Номер 1, страница 36 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 7. Халькогены. Глава 1. Неметаллы - номер 1, страница 36.

Условие.

1. Дайте общую характеристику подгруппы халькогенов.

Решение.

Решение 2.

Халькогены – это химические элементы 16-й группы (или VIA группы по устаревшей классификации) периодической таблицы Менделеева. Название происходит от греческих слов chalkos (руда) и genos (рождающий), что дословно означает «рождающие руды», поскольку многие руды в природе являются оксидами или сульфидами. К халькогенам относятся кислород (O), сера (S), селен (Se), теллур (Te), радиоактивный полоний (Po) и синтетический ливерморий (Lv).

Строение атомов и положение в периодической системе

- Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня атомов халькогенов: $ns^2np^4$. На внешнем слое находится 6 валентных электронов.
- Для завершения внешнего электронного слоя до стабильного октета (8 электронов) атомам халькогенов не хватает двух электронов. Поэтому для них наиболее характерна степень окисления -2.
- С увеличением порядкового номера (сверху вниз по группе) увеличивается радиус атомов, уменьшается электроотрицательность и энергия ионизации.
- Кислород – самый электроотрицательный элемент в подгруппе и второй во всей периодической системе после фтора.
- В ряду O → S → Se → Te → Po неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются. Кислород, сера и селен – типичные неметаллы, теллур – металлоид, а полоний – металл.

Физические свойства простых веществ

Физические свойства простых веществ, образованных халькогенами, закономерно изменяются с ростом атомной массы. В ряду от кислорода к полонию наблюдается переход от газа к твёрдым веществам и увеличение металлических свойств.
- Кислород (O₂) – при нормальных условиях бесцветный газ без запаха. Имеет аллотропную модификацию – озон (O₃), синий газ с резким запахом.
- Сера (S) – жёлтое хрупкое кристаллическое вещество. Существует в нескольких аллотропных модификациях (наиболее известны ромбическая и моноклинная).
- Селен (Se) – имеет несколько модификаций. Наиболее устойчив серый селен, обладающий металлическим блеском и полупроводниковыми свойствами.
- Теллур (Te) – серебристо-белое хрупкое вещество с металлическим блеском, является металлоидом и полупроводником.
- Полоний (Po) – серебристо-белый мягкий радиоактивный металл.
- Температуры плавления и кипения закономерно возрастают от серы к теллуру из-за усиления межмолекулярных сил. Кислород, как газ, имеет очень низкие температуры плавления и кипения.

Химические свойства

Халькогены являются сильными окислителями, хотя их окислительная активность уменьшается от кислорода к полонию.
- Степени окисления: Низшая и наиболее характерная степень окисления – -2 (в оксидах, сульфидах, гидридах). Кислород проявляет её почти во всех соединениях (исключения: пероксиды $H_2O_2$ (–1), фторид кислорода $OF_2$ (+2)). Сера, селен и теллур, имея свободные d-орбитали, могут проявлять и положительные степени окисления: +2, +4, +6 (например, в $SO_2$, $H_2SeO_4$, $SF_6$).
- Взаимодействие с металлами: Реагируют с большинством металлов, образуя соответствующие соединения — оксиды, сульфиды, селениды и т.д. Например: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$; $Zn + S \rightarrow ZnS$.
- Соединения с водородом (гидриды): Все халькогены образуют летучие водородные соединения состава $H_2Э$. Вода ($H_2O$) – уникальное соединение, жидкое при н.у. благодаря сильным водородным связям. Сероводород ($H_2S$), селеноводород ($H_2Se$) и теллуроводород ($H_2Te$) – ядовитые газы с неприятным запахом. В ряду $H_2O – H_2S – H_2Se – H_2Te$ термическая устойчивость соединений падает, а кислотные свойства их водных растворов возрастают.
- Оксиды и гидроксиды: Сера, селен и теллур образуют оксиды, преимущественно кислотного характера ($SO_2, SO_3$). Кислотные свойства оксидов и соответствующих им гидроксидов (кислот) ослабевают сверху вниз по группе. Например, серная кислота ($H_2SO_4$) – сильная, селеновая ($H_2SeO_4$) – слабее, а ортотеллуровая ($H_6TeO_6$) – очень слабая кислота. Оксид теллура(IV) $TeO_2$ проявляет амфотерные свойства.

Нахождение в природе и применение

- Кислород – самый распространенный элемент на Земле. Содержится в атмосфере (~21% по объему), гидросфере и литосфере. Является основой жизни на планете.
- Сера встречается в самородном виде, а также в виде сульфидов ($FeS_2$ – пирит) и сульфатов ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$ – гипс). Важнейшее применение – производство серной кислоты.
- Селен и теллур – редкие рассеянные элементы, обычно сопутствуют сере в сульфидных рудах. Используются в полупроводниковой технике, электронике, производстве специальных стекол. Селен также важен как микроэлемент.
- Полоний – радиоактивен, встречается в ничтожных количествах в урановых рудах как продукт распада. Применяется как источник альфа-излучения.

Ответ: Общая характеристика халькогенов (элементов 16-й группы: O, S, Se, Te, Po) заключается в следующем. Атомы имеют 6 валентных электронов (общая конфигурация $ns^2np^4$), что определяет их склонность к принятию двух электронов и проявлению наиболее характерной степени окисления -2. В группе сверху вниз с увеличением атомного радиуса закономерно ослабевают неметаллические и окислительные свойства, и нарастают металлические (от типичного неметалла кислорода до металла полония). Их водородные соединения $H_2Э$ (кроме воды) — это ядовитые газы, термическая устойчивость которых падает, а сила их водных растворов как кислот растёт от $H_2S$ к $H_2Te$. Халькогены, кроме кислорода, образуют оксиды и гидроксиды, кислотные свойства которых ослабевают по группе. Наиболее распространены в природе кислород и сера, играющие ключевую роль в промышленности и биологических процессах.