P4 prvky - chalkogeny

  • elektronová konfigurace poslední (valenční) vrstvy: ns2np4 (n je 2 – 6)

prvky s valenčními elektrony v orbitalech s & p

  • orbital s je valenčními elektrony zaplněn zcela
  • orbital p je zaplněn pouze 4 valenčními elektrony (odtud název)

î 6 valenčních elektronů î prvky ležící v VI. A (16.) skupině PSP O patří mezi nepřechodné prvky

G kyslík … O O viz Maturitní otázka č. 8

  • od zbytku chalkogenů se podstatně liší svými vlastnostmi
  • nekov; plynná látka

G síra … S O nekov

G

pevné látky

selen … Se Õ polokov

G tellur … Te O polokov

G polonium … Po ‘ O kov

  • do nejstabilnější konfigurace = konfigurace nejbližšího vyššího vzácného plynu, jim chybí 2 elektrony O získají je:
  1. v iontových sloučeninách redukcí na anionty s konfigurací tohoto vzácného plynu
  • např. S: [10Ne] 3s2 3p4 + 2e– î Ar = S2–
  1. v kovalentních sloučeninách vznikem dvou jednoduchých nebo jedné dvojné vazby
  1. OBECNÁ CHARAKTERISTIKA
Název Název Chemická značka Protonové číslo Elektronová konfigurace Elektro-negativita Relativní atomová hmotnost Teplota (°C) Teplota (°C) Oxidační číslo Oxidační číslo
český latinský           tání varu kladné záporné
Kyslík Oxygenium O 8 [2He] 2s2 2p4 3,5 16,00 –218,8 –182 II –I, –II
Síra Sulphur S 16 [10Ne] 3s2 3p4 2,4 32,06 119,0 445 II, IV, VI –I, –II
Selen Selenium Se 34 [18Ar] 3d10 4s2 4p4 2,5 78,96 217,0 685 IV, VI –II
Tellur Tellurium Te 52 [36Kr] 4d10 5s2 5p4 2,0 127,60 452,0 990 IV, VI –II
Polonium Polonium Po 84 [54Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4 1,8 (209) 254,0 962 II, IV –II
  1. VÝSKYT v přírodě

· SÍRA

  1. volná (nevázaná ve sloučeninách) – atomární O sopečného původu, příměs v uhlí
  2. vázaná ve sloučeninách

G anorganické sloučeniny O např.:

î sulfidy

  • PbS = galenit
  • ZnS = sfalerit
  • FeS2 = pyrit = disulfid železnatý (disulfid železa)
  • CuFeS2 = chalkopyrit

î sírany

  • CaSO4 . 2H2O = sádrovec
  • MgSO4 . 7H2O
  • BaSO4 = baryt
  • Na2SO4 . 10H2O = Glauberova sůl

î sulfan = sirovodík … H2S

î rumělka … HgS

G organické sloučeniny O např. v bílkovinách î biogenní prvek

· SELEN & TELLUR O velmi vzácné (jako příměsi)

  • Ag2Te = hesit
  • PbTe = altait

· POLONIUM O produkt radioaktivní přeměny uranu v uranových rudách (smolinec = uraninit)

  1. VLASTNOSTI
  • s rostoucím Z (směrem ˇ):
  • klesá elektronegativita î reaktivita
  • roste kovový charakter
  • vysoké teploty tání, varu

SÍRA .

  • žlutá, křehká krystalická látka
  • nerozpustná ve vodě, ale dobře rozpustná v nepolárních rozpouštědlech (např. v sirouhlíku CS2)
  • vyskytuje se v několika modifikacích:

O krystalové struktury

  • základní jednotka – osmiatomová molekula (S8)
  • podle uspořádání osmiatomových molekul v těchto strukturách rozlišujeme:

î kosočtverečná síra

î jednoklonná síra

O polymerní síra (Sn)

  • vzniká zahřátím krystalových struktur síry nad 160 °C, kdy se osmiatomové molekuly štěpí a vznikají dlouhé polymerní řetězce kapalné síry
  • při tání síra hnědne

O plastická síra (podchlazená polymerní síra)

  • vzniká náhlým ochlazením kapalné síry
  • časem přejde zpět do krystalové struktury

O sirný květ

  • vzniká ochlazením par vroucí síry
  • za běžné teploty poměrně stálá, při vyšších teplotách reaguje s mnoha kovy i nekovy

· reakce s kyslíkem = hoření síry î vznik oxidu siřičitého

S + O2 › SO2

· reakce s železem î vznik sulfidu železnatého

S + Fe › FeS

  1. PŘÍPRAVA & VÝROBA

SÍRA .

  • v chemickém průmyslu se získává z technických plynů, ropy a uhelných dehtů
  1. SLOUČENINY HALOGENŮ

SÍRA .

sulfan … H2S = sirovodík

  • oxidační číslo síry v sulfanu: –II
  • prudce jedovatý plyn zápachem připomínající zkažená vejce
  • přirozeně vzniká při rozkladu bílkovin
  • pozn. stará vejce silně zapáchají sulfanem, protože se z nich sulfan uvolňuje při rozkladu jejich bílkovin
  • příprava: rozklad sulfidu železnatého zředěnou kyselinou chlorovodíkovou v Kippově přístroji

FeS + 2HCl › FeCl2 + H2S

  • silné redukční účinky
  • vodný roztok sulfanu (sulfanem nasycená voda) = sulfanová (sirovodíková) voda
  • slabá kyselina (kyselina sulfanová)
  • používá se v analytické chemii jako činidlo (např. k důkazu kationtů kovů)
  • odvozují se od ní soli:

· hydrogensulfidy … XHS

· sulfidy … X2S

  • oxidační číslo síry ve většině sulfidů: –II
  • !!! disulfid železnatý … FIIS2–I
  • sulfidy kovů (s výjimkou s1-kovů):
  • nerozpustné ve vodě î tvoří sraženiny
  • charakteristicky zbarvené
  • příprava: vysrážení z roztoků solí příslušných kovů pomocí sulfanu, sulfidu sodného nebo sulfidu amonného
  • zahřívání sulfidů kovů na vzduchu î vznik odpovídajících oxidů/kovů O získávají se tak kovy z přírodních sulfidů

2ZnS + 3O2 › 2ZnO + 2SO2

Ag2S + O2 › 2Ag + SO2

KYSLÍKATÉ SLOUČENINY SÍRY

  • oxidační číslo síry v oxosloučeninách síry: II, IV, VI

· Oxid siřičitý … SO2

  • bezbarvý plyn, dráždí dýchací cesty
  • silné redukční účinky
  • dezinfekční účinky O síření sudů
  • má bělící účinky
  • těžší než vzduch; nepodporuje hoření
  • vznik: při spalování síry (namodralý plamen), sulfanu

při oxidaci (pražení) kovových sulfidů

4FeS2 + 11O2 › 2Fe2O3 + 2SO2

  • příprava: rozklad siřičitanu silnou kyselinou

Na2SO3 + H2SO4 › Na2SO4 + SO2 + H2O

  • dobře rozpustný ve vodě î vznik kyseliny siřičité … H2SO3

SO2 + H2O › H2SO3

  • příčina kyselých dešťů
  • existuje pouze jako vodný roztok O samotné molekuly H2SO3 nebyly dosud prokázány
  • odvozují se od ní soli: hydrogensiřičitany … XHSO3

siřičitany … X2SO3

disiřičitany … X2S2O5

  • silně redukční účinky
  • v roztoku se snadno oxidují na sírany
  • využití: k bělení papíru/vlny

dezinfekční prostředek

·

katalyzátor

Oxid sírový … SO3

  • vznik: 2SO2 + O2 2SO3 … katalytická oxidace

Fe2(SO4)3 › SO3 + Fe2O3

  • plynný je monomerní … SO3
  • pevný obsahuje trimerní cyklické molekuly … S3O9 ; (SO3)3
  • rozpustný ve vodě î vznik kyseliny sírové … H2SO4

SO3 + H2O › H2SO4

  • silná dvojsytná kyselina
  • s vodou se mísí v libovolném poměru, přičemž se silně zahřívá î lije se kyselina do vody !!!
  • koncentrovaná … 98,3 %
  • bezbarvá, olejovitá kapalina; žíravina
  • hygroskopické schopnosti î dehydratační účinky = odebírá jiným látkám vodu (= odvodňování, dehydratace)
  • při styku s organickými látkami jim v podobě vody odebere O & H O zůstane jen uhlík î látky zuhelnatí
  • oxidační účinky
  • reaguje se všemi kovy kromě Au, Pt, Pb

Cu + H2SO4 › CuO + SO2 + H2O

  • zředěná
  • ztrácí oxidační účinky
  • reaguje jen s méně ušlechtilými kovy

Fe + H2SO4 › FeSO4 + H2

  • odvozují se od ní soli: hydrogensírny … XHSO4

sírany (sulfáty) … X2SO4

  • většina je rozpustná ve vodě (viz tvrdost vody O Maturitní otázka č. 8 & 9)
  • kamenec = dodekahydrát síranu draselno-hlinitého … KAl(SO4)2.12H2O
  • výroba:

? zapotřebí oxid siřičitý … SO2 O ten vzniká při:

· spalování (oxidace) síry, sulfanu

· oxidaci (pražení) kovových sulfidů

‚ oxidace SO2 na oxid sírový … SO3 vzdušným kyslíkem

  • provádí se tzv. kontaktním způsobem pomocí katalyzátoru obsahujícího V2O5 (oxid vanadičitý)

SO2 + 1O2 D SO3 … – DH

? SO3 se rozpouští v kyselině sírové î vznik dýmové kyseliny sírové (oleum = 25 – 65 % roztok SO3 + H2SO4)

  • oleum obsahuje zejména kyselinu disírovou (H2S2O7)

„ oleum se zředí vodou î vznik kyseliny sírové

  • využití:
  • základní průmyslová surovina

î výroba:

  • průmyslových hnojiv (superfosfát, síran amonný)
  • barviv
  • viskózových vláken
  • polymerů

î moření železných plechů

î elektrolyt do akumulátorů

î zpracování ropných produktů, rud …

  • jedna z nejvíce vyráběných chemikálií î ukazatel úrovně průmyslové výroby v jednotlivých ze­mích
  1. VYUŽITÍ

· SÍRA

  • při výrobě: pryže z kaučuku (vulkanizace kaučuku)

zápalek

střelného prachu

prostředků proti rostlinným škůdcům …

  • základní surovina k výrobě: kyseliny sírové

sulfanu

Mějte přehled o vysokých školách:


Nevíte, co studovat? Za 5 minut to zjistíte!    Spustit test

sulfidů a siřičitanů

Za správnost a původ studijních materiálů neručíme.