Elementi VI grupe PSE

Elementi VI grupe PSE nazivaju se i halkogenima ("gradioci ruda") jer kiseonik i sumpor ulaze u sastav većine ruda. Hemijske osobine menjaju im se pravilno porastom atomske težine. Kiseonik je izrazit nemetal, kao i sumpor. Selen je u osobinama veoma sličan sumporu, mada pokazuje i amfoteran karakter. Telur je metaloid, a polonijum gradi amfoterna jedinjenja. Poslednji element grupe halkogenih elemenata je sintetisan nedavno.

Kiseonik

• atomski broj: 8
• A_r: 15,9
• grupa: 6
• perioda: L
• blok: p
• osobine: nemetal
• agregatno stanje: gasovito
• T.K: 90,2 K
• T.T: 54,4 K
• gustina: 0,001429g/cm³
• elektronegativnost: 3,5
• otkriće: J. Prestley, K. W. Sheele 1774.
• lat. naziv: oxygenium
• oksidaciona stanja: -2 (+1 s fluorom)
• raspored elektrona po nivoima:2, 6
• elektronska konfiguracija: [He]2s²2p⁴
• atomski poluprečnik: 60 pm
• brzina zvuka (m/s): 330
• jačina nekih kovalentnih veza (kJ/mol):
  • O-O, 146
  • O-N, 200
  • O=O, 498
  • O-C, 360
  • O=C, 743
• alotropske modifikacije:
  • kiseonik, O₂, gas, jedina alotropska modifikacija bilo kog elementa koja sadrži nesparene elektrone
  • ozon, rezonantna struktura O₃, svetloplav gas, nastaje pod uticaijem ultraljubičastog zračenja, jače oksidaciono sredstvo od običnog kiseonika
  • tetrakiseonik, O₄, skoro otkriven, nastaje izlaganjem običnog kiseonika pritisku od 20 GPa, crvena tečnost, jače oksidaciono sredstvo od ozona
• izotopi:
  1. О-16
     • zastupljenost u prirodi: 99,76%
     • raspad: stabilan
  2. O-17
     • zastupljenost u prirodi: 0,04%
     • raspad: stabilan
  3. O-18
     • zastupljenost u prirodi: 0,2%
     • raspad: stabilan

Sumpor

• atomski broj: 16
• A_r: 32,06
• grupa: 6
• perioda: M
• blok: p
• osobine: nemetal
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: 388 K
• T.T: 718 K
• gustina: 1,92 - 2,08g/cm³
• elektronegativnost: 2,5
• otkriće: poznat od davnina
• lat. naziv: sulphur
• oksidaciona stanja: -2, +4, +6
• raspored elektrona po nivoima:2, 8, 6
• elektronska konfiguracija: [Ne]3s²3p⁴
• atomski poluprečnik: 100 pm
• jačina nekih kovalentnih veza (kJ/mol):
  • S-O, 265
  • S=O, 525
  • S-S, 226
  • S-C, 272
  • S=C, 476
  • S-H, 347
  • S-Cl, 255
• alotropske modifikacije:
  • S₈, i sam u dve modifikacije - romboični i monoklinični, posle topljenja, zagrevanjem postaje sve više viskozna tečnost koja menja boju u crvenu i crnu, da bi na oko 450⁰C počela da isparava, daljim zagrevanjem raspada se na diatomske molekule (oko 1000) a zatim (na 1600) u slobodne atome
  • amforni sumpor, nastaje brzim hlađenjem veoma toplog sumpora
  • S₆, stvara naranđasto-crvene kristale, najgušća altropska modifikacija
  • Sumpor je posle ugljenika element sa najviše alotropskih modifikacija, a poznati su lanci do 30 S atoma.
• izotopi:
  1. S-32
     • zastupljenost u prirodi: 95,02%
     • raspad: stabilan
  2. S-33
     • zastupljenost u prirodi: 0,75%
     • raspad: stabilan
  3. S-34
     • zastupljenost u prirodi: 4,21%
     • raspad: stabilan
  4. S-36
     • zastupljenost u prirodi: 0,02%
     • raspad: stabilan
  5. Sintetisan je izotop sumpora atomske mase 35.

Selen

• atomski broj: 34
• A_r: 78,96
• grupa: 6
• perioda: N
• blok: p
• osobine: nemetal
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: 958 K
• T.T: 494 K
• gustina: 4,28 - 4,81g/cm³
• elektronegativnost: 2,4
• otkriće: J. Berzelius, 1817.
• lat. naziv: selenium
• oksidaciona stanja: -2, +4, +6
• raspored elektrona po nivoima:2, 8, 18, 6
• elektronska konfiguracija: [Ar]4s²3d¹⁰4p⁴
• atomski poluprečnik: 115 pm
• jačina nekih kovalentnih veza (kJ/mol):
  • Se-O, 343
  • Se-Se, 330
  • Se-F, 285
  • Se-C, 245
  • Se-H, 335
  • Se-Cl, 245
• brzina zvuka (m/s): 3350
• alotropske modifikacije:
  • sivi , Se_n, najstabilniji, jedina modifikacija koja provodi toplotu
  • amforni crveni selen
  • Se₈, crveni kristali, postoji u alfa, beta i gama modifikaciji
  • Selen ima joše nekoliko alotropskih modifikacija, sličnih sumporu.
• izotopi:
  1. Se-74
     • zastupljenost u prirodi: 0,87%
     • raspad: stabilan
  2. Se-76
     • zastupljenost u prirodi: 9,36%
     • raspad: stabilan
  3. Se-77
     • zastupljenost u prirodi: 7,63%
     • raspad: stabilan
  4. Se-78
     • zastupljenost u prirodi: 23,78%
     • raspad: stabilan
  5. Se-80
     • zastupljenost u prirodi: 49,61%
     • raspad: stabilan
  6. Se-82
     • zastupljenost u prirodi: 8,73%
     • raspad: duipli beta^-
     • vreme poluraspada: 1,08 * 10²⁰ godina
     • raspada se na: Kr-82
  7. Sintetisani su izotopi selena atomskih masa 72, 75 i 79.

Telur

• atomski broj: 52
• A_r: 127,6
• grupa: 6
• perioda: O
• blok: p
• osobine: metaloid
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: 1261 K
• T.T: 723 K
• gustina: 6,24g/cm³
• elektronegativnost: 2,1
• otkriće: F. M. von Reichenstein, 1782.
• lat. naziv: tellurium
• oksidaciona stanja: +4, -2, +6
• raspored elektrona po nivoima:2, 8, 18, 18, 6
• elektronska konfiguracija: [Kr]5s²4d¹⁰5p⁴
• atomski poluprečnik: 140 pm
• jačina nekih kovalentnih veza (kJ/mol):
  • Te-O, 268
  • Te-H, 240
  • Te-F, 335
  • Te-Te, 235
  • Te-Cl, 251
• brzina zvuka (m/s): 2610
• alotropske modifikacije:
  • Telur dolazi u osmoatomskim molekulima.
• izotopi:
  1. Te-120
     • zastupljenost u prirodi: 0,096%
     • raspad: stabilan
  2. Te-122
     • zastupljenost u prirodi: 2,603%
     • raspad: stabilan
  3. Te-124
     • zastupljenost u prirodi: 4,816%
     • raspad: stabilan
  4. Te-125
     • zastupljenost u prirodi: 7,139%
     • raspad: stabilan
  5. Te-126
     • zastupljenost u prirodi: 18,952%
     • raspad: stabilan
  6. Te-123
     • zastupljenost u prirodi: 0,908%
     • raspad: zarobljavanje elektrona
     • vreme poluraspada: 1 * 10¹³ godina
     • raspada se na: Sb-123
  7. Te-128
     • zastupljenost u prirodi: 31,687%
     • raspad: duipli beta^-
     • vreme poluraspada: 2,2 * 10²⁴ godina- najduže vreme poluraspada nekog radioaktivnog izotopa
     • raspada se na: Xe-128
  8. Te-130
     • zastupljenost u prirodi: 33,799%
     • raspad: duipli beta^-
     • vreme poluraspada: 7,9 * 10²⁰ godina
     • raspada se na: Xe-130

Polonijum

• atomski broj: 84
• A_r: 209
• grupa: 6
• perioda: P
• blok: p
• osobine: amfoteran element
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: 1235 K
• T.T: 527 K
• gustina: 9,2 - 9,4g/cm³
• elektronegativnost: 2,0
• otkriće: P. i M. Curie, 1898.
• lat. naziv: polonium
• oksidaciona stanja: +4, +2
• raspored elektrona po nivoima:2, 8, 18, 32, 18, 6
• elektronska konfiguracija: [Xe]6s²5d¹⁰4f¹⁴6p⁴
• atomski poluprečnik: 190 pm
• izotopi:
  1. Polonijum nema stabilnih izotopa, niti se njegovi izotopi nalaze u prirodi u znatnijoj količini (nalazi se u lancu raspada uranijuma). Sintetisani su izotopi polonijuma 208, 209, 210.

Ununheksijum

• atomski broj: 116
• A_r: 292
• grupa: 6
• perioda: Q
• blok: p
• osobine: metal
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: ? K
• T.T: ? K
• gustina: ?g/cm³
• elektronegativnost: ?
• otkriće: Dubna, 2000.
• lat. naziv: ununheksium
• oksidaciona stanja: ?
• raspored elektrona po nivoima:2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
• elektronska konfiguracija: [Rn]7s²6d¹⁰5f¹⁴7p⁴
• atomski poluprečnik: 190 pm
• izotopi:
  1. Element 116 je sintetski i nema izotopa u prirodi.

Dobijanje

Kiseonik je najzastupljeniji elemenat na zemlji i čini oko 50% zemljine kore i oko 21% atmosfere. Dobija se elektrolizom vode (skuplji postupak, ali kako se on koristi za dobijanje vodonika, kao nusprodukt se javlja kiseonik) i destilacijom tečnog vazduha.

Sumpor je dobro zastupljen u zemljinoj kori i tvori mnoge rude. Ima ga i u elementarnom stanju u blizini vulkana. To se tumači reakcijom:

2H₂S + SO₂ -> 3S + 2H₂O

Takođe, elementarni sumpor nastaje u prirodi blizu nekih nalazišta gipsa. Gips se redukuje metanom (zemni gas).

CaSO₄ + CH₄ -> CaCO₃ + H₂S + H₂O

2H₂S + O₂ -> 2S + 2H₂O

Dolazi i u obliku sumpornih voda. Vulknaski sumpor se lako vadi (kopovi) jer je relativno blizu površini (posle vađenja se prečišćava destilacijom). Sumpor nastao redukcijom gipsa je na većoj dubini i vadi se pomoću Frash metode. Kroz cevi (koncentrične) se pušta voda čija je temperatura veća od temperature topljenja sumpora. Sumpor se topi i kroz cev izlazi na površinu.

Selen i telur su nešto ređi i dobijaju se pri preradi ruda bakra, olova i srebra.

Reakcije

Kiseonik je jako oksidaciono sredstvo. Elektropozitivan je samo prema fluoru.

O₂ + F₂ -> O₂F₂

Dobijeno jedinjenje sadrži lanac kiseonika -O-O- (peroksidi) koji je karakterističan još i za sumpor (disulfidi) i selen. Najstabilniji je lanac sumpora.

Sumpor je klasičan nemetal i reaguje sa kiseonikom, halogenima i vodonikom.

S + O₂ -> SO₂

S + 3F₂ -> SF₆

S + Cl₂ -> S₂Cl₂ + Cl₂ -> 2SCl₂

Reaguje i sa alkalijama (KOH) i gradi smešu soli.

8S + 6KOH -> 2K₂S₃ + K₂S₂O₃ + 3H₂O

Selen ima gotovo identične osobine sa sumporom, ali pokazuje i amfoteran karakter. Telur je takođe sličnih osobina, mada su mu jedinjenja više amfoterna od jedinjenja sumpora i selena.

Polonijum reaguje i sa kiselinama.

Primena

Čist kiseonik se koristi kao raketno gorivo, za zavarivanje.Elementarni sumpor nalazi primenu pri vulkanizaciji gume. Selen nalazi primenu u proizvodnji crvenog stakla (primesa koja daje boju). Boji za premazivanje trupa broda se dodaje i selen, kako se ne bi skupljale školjke. Telur je primesa pri vulkanizaciji gume. Sa kadmijumom i živom gradi poluprovodničku leguru (zapravo jedinjenje) koja je osetljiva na infracrveno svetlo. Jedinjenja ovih elemenata imaju daleko širu primenu.

Jedinjenja

Jedinjenja se mogu podeliti na okside, kiseline, soli, hidride.

Oksidi ovih elemenata su kiseli (osim polonijuma i delimično telura), a kiselost im opada porastom atomske mase elementa.

Hidridi porastom atomske težine elementa postaju sve nestabilniji. Tako je voda veoma stabilna, a telurvodonik krajnje nestabilan. Voda je neutralna, a ostali su slabe kiseline.

Soli ovih elemenata uglavnom su soli njihovih kiselina (sumporna, sumporasta) i halidi.

Literatura:

• Mini Periodic Table
• PSE sa Sveta Hemije
• "Anorganska hemija", Prof. dr Božidar Rožina, skripta Fakulteta polj. znanosti Sveučilišta u Zagrebu