《《无机化学》氧族》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《无机化学》氧族（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无无 机机 化化 学学-氧氧 族族 元元 素素化学与生命科学学院化学与生命科学学院 专业基础课专业基础课氧族元素氧族元素氧氧族族通通性性氧氧和和臭臭氧氧过过氧氧化化氢氢硫硫及及其其化化合合物物硒硒和和碲碲作作业业本本章章要要求求主讲教师主讲教师主讲教师主讲教师: : : : 陈延民陈延民陈延民陈延民碲碲(Tellurium)赖兴施泰于赖兴施泰于1782年发现，原意为年发现，原意为“地球地球”，因它在地壳中丰度虽小，却广布于地球表，因它在地壳中丰度虽小，却广布于地球表面。面。钋钋(Polonium)居里夫人为纪念她的祖国波兰，命居里夫人为纪念她的祖国波兰，命名为钋，放射性元素，半衰期为名为钋，放
2、射性元素，半衰期为138.7天。天。在非金属化学中，和卤素一样，为构建元素周在非金属化学中，和卤素一样，为构建元素周期系的大厦起了非常重要的作用，本族是非金期系的大厦起了非常重要的作用，本族是非金属到金属的完整过渡。属到金属的完整过渡。氧氧(Oxygen)地球含量最多的元素地球含量最多的元素49.13%，“成酸元素成酸元素”。硫硫(Sulfur)古代称古代称“黄芽黄芽”，印度梵文，印度梵文“鲜黄鲜黄色色”。硒硒(Selenium)贝采利乌斯贝采利乌斯1817年发现，希腊文年发现，希腊文“月亮月亮”、因和碲性质相似，以表示它是碲的、因和碲性质相似，以表示它是碲的姐妹，可做为光敏电阻的理想材料。姐
3、妹，可做为光敏电阻的理想材料。第一节第一节 氧族通性氧族通性氧族元素的一些性质氧族元素的一些性质电子构型电子构型常见氧化态常见氧化态OHe2s22p4-2,-1,0,SNe3s23p4-2,-1,0,+2,+4,+6SeAr4s24p4-2,0,+4,+6TeKr5s25p4-2,+2,0,+4,+6PoXe6s26p4+2,+6氧族元素的氧化态氧族元素的氧化态一、氧的发现一、氧的发现第二节第二节 氧和臭氧氧和臭氧1、舍勒（瑞典人）、舍勒（瑞典人）他出身贫寒，曾做过药房学徒，他出身贫寒，曾做过药房学徒，在在1773年以前，他在工余进行了一系年以前，他在工余进行了一系列实验，研究了燃烧现象，分出
4、了列实验，研究了燃烧现象，分出了“火气（火气（fire air）”。也就是现在说的氧也就是现在说的氧气、并于气、并于1775年底写成了年底写成了论火与空论火与空气气一书、送交出版商，可是被积压一书、送交出版商，可是被积压了下来，直到了下来，直到1777年才和读者见面年才和读者见面其实他发现氧气的时间比英国的普利其实他发现氧气的时间比英国的普利斯特里还要早一年。斯特里还要早一年。2、普利斯特里：、普利斯特里：1774年年8月月1日利用一个直径为一日利用一个直径为一英尺的聚光镜来加热汞煅灰英尺的聚光镜来加热汞煅灰(HgO), 发现它很快就放气发现它很快就放气体。体。他对这种气体的性质进行研究发现，
5、蜡烛在这种气他对这种气体的性质进行研究发现，蜡烛在这种气体中燃烧的火焰非常大体中燃烧的火焰非常大,他又将老鼠放在这种气体中他又将老鼠放在这种气体中,比比在等体积的寻常空气中活的时间约长了四倍。在等体积的寻常空气中活的时间约长了四倍。他自己也曾亲自尝试了一下他自己也曾亲自尝试了一下,“觉得这种空气使呼吸觉得这种空气使呼吸轻快了许多轻快了许多,使人感到格外舒畅使人感到格外舒畅”。但他仍认为空气是单一的气体但他仍认为空气是单一的气体,助燃能力不同是由于助燃能力不同是由于燃素含量的不同燃素含量的不同;从汞煅灰分解出来的是新鲜的从汞煅灰分解出来的是新鲜的,一点燃一点燃素都没有的空气素都没有的空气,所以吸
6、收燃素能力特别强所以吸收燃素能力特别强,助燃能力格助燃能力格外大，所以他把这种气体叫做外大，所以他把这种气体叫做“脱燃素空气脱燃素空气”;一旦空气一旦空气被燃素所饱和被燃素所饱和,那么它就不再会助燃那么它就不再会助燃,而变成而变成“被燃素饱被燃素饱和了的空气和了的空气”(也就是我们今天说的氮气也就是我们今天说的氮气)。3、拉瓦锡：舍勒和普利斯特里虽然都独立地发、拉瓦锡：舍勒和普利斯特里虽然都独立地发现并制得了氧气现并制得了氧气,由于他们被传统的燃素说所束缚由于他们被传统的燃素说所束缚,正正如恩格斯指出的如恩格斯指出的:“从歪曲的、片面的、错误的前提从歪曲的、片面的、错误的前提出发，循着错误的、
7、弯曲的，不可靠的途径行进。往出发，循着错误的、弯曲的，不可靠的途径行进。往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”（自然辩证法自然辩证法。结果。结果“这种本来可以推翻全部燃这种本来可以推翻全部燃素说观点并使化学发生革命的元素，在他们手中没有素说观点并使化学发生革命的元素，在他们手中没有能结出果实能结出果实”（马克思（马克思资本论资本论）不久后，法国化学家拉瓦锡了解到了普利斯特里不久后，法国化学家拉瓦锡了解到了普利斯特里有关氧的试验，他在把大量的精确的实验材料联系起有关氧的试验，他在把大量的精确的实验材料联系起来，并摆脱了传统思想的束缚，作了科学的分析判
8、断来，并摆脱了传统思想的束缚，作了科学的分析判断之后，终于找到了燃素说错误的根源之后，终于找到了燃素说错误的根源,揭示了燃烧和揭示了燃烧和空气的真实连系完成了彻底推翻燃素说并建立起科空气的真实连系完成了彻底推翻燃素说并建立起科学燃烧学说这一历史任务。学燃烧学说这一历史任务。二、氧形成化合物的价键特征二、氧形成化合物的价键特征氧几乎能同所有的其它元素直接或间接地化氧几乎能同所有的其它元素直接或间接地化合生成类型不同数量众多的化合物。这不仅是由合生成类型不同数量众多的化合物。这不仅是由于在氧原子中有成单电子而且在氧分子中也有成于在氧原子中有成单电子而且在氧分子中也有成单电子，在单电子，在O3分子中
9、又有离域分子中又有离域键。现将氧的成键。现将氧的成键特征分述如下：键特征分述如下：1、氧原子形成化合物时的成健特征：、氧原子形成化合物时的成健特征：(l)氧原子的电负性仅次于氟氧原子的电负性仅次于氟,它从电负性较它从电负性较小的元素化合而夺取电子形成小的元素化合而夺取电子形成O2-离子如：离子如：LiO2即即离子型氧化物离子型氧化物(2)氧原子与电负性较大元素氧原子与电负性较大元素(高氧化态金属高氧化态金属元素和非金属元素元素和非金属元素)化合化合,共用电子对形成两个共共用电子对形成两个共价单健，价单健，如如:H2O、Cl2O即共价型氧化物。即共价型氧化物。(3)氧原子的半径小电负性大，有形成
10、多重氧原子的半径小电负性大，有形成多重键的倾向。如：尿素中碳氧双键，键的倾向。如：尿素中碳氧双键，一氧化碳中的叁键。一氧化碳中的叁键。(5)氧原子可以把两个单电子以相反自旋归并，氧原子可以把两个单电子以相反自旋归并，空出一个空出一个2p轨道接受外来配位电子而成键轨道接受外来配位电子而成键,例如例如;含含氧酸根中的氧酸根中的p-p 配键配键及及d-p 配键。如：配键。如：(4)形成共价单键化合态的氧原子形成共价单键化合态的氧原子,还有还有两对孤电子对两对孤电子对,共价双键氧原子也有两对孤电子共价双键氧原子也有两对孤电子对，它们可以作为配位原子形成配合物，如水合物对，它们可以作为配位原子形成配合物
11、，如水合物Fe(H2O)62+、醚合物、醇合物等。醚合物、醇合物等。反馈反馈 键键(7)它们可以作为配位原子形成配合物，如它们可以作为配位原子形成配合物，如水合物水合物Fe(H2O)62+、醚合物、醇合物等。醚合物、醇合物等。(8)新氢键：标准的氢键键能在新氢键：标准的氢键键能在20-40kJ/mol之间。现在发现有一种新的双氢键之间。现在发现有一种新的双氢键B-HH-A。BH4HCN双氢键计算键长双氢键计算键长1.709埃埃,为最小者为最小者,键能键能75.44kJ/mol,为最高者。为最高者。(6)氧原子可以形成氢键。氧原子可以形成氢键。氧是一切生物生长的必不可少的要素，它的同氧是一切生物
12、生长的必不可少的要素，它的同素异形体是素异形体是O2和和O3。由于氧分子中有两个成单电子，并且处于反键由于氧分子中有两个成单电子，并且处于反键轨道，所以氧分子可以获得或失去电子而形成分子轨道，所以氧分子可以获得或失去电子而形成分子离子。它可形成四种离子。它可形成四种O22-、O2-、O2+、O22+(离子化离子化合物是难形成的）。合物是难形成的）。带负电荷的称为负氧离子，有带负电荷的称为负氧离子，有“空气维生素空气维生素”之冠称。如海边、瀑布和喷泉处顿时觉得空气格外之冠称。如海边、瀑布和喷泉处顿时觉得空气格外新鲜，这是由于那里含有较丰富的负氧离子，它能新鲜，这是由于那里含有较丰富的负氧离子，它
13、能影响中枢神经系统，促进人体的新陈代谢，使组织影响中枢神经系统，促进人体的新陈代谢，使组织氧化过程加快，能消除疲劳。氧化过程加快，能消除疲劳。第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图O2分子轨道能级图与分子轨道电子云图象分子轨道能级图与分子轨道电子云图象三三、臭氧臭氧O3在地面附近的大气层中含量极少在地面附近的大气层中含量极少,仅占仅占0.001ppm。在离地面在离地面2040km处有个臭氧层，臭氧浓度高达处有个臭氧层，臭氧浓度高达0.2ppm。它是氧气吸收太阳的紫外线后形成的。反应为：它是氧气吸收太阳的紫外线后形成的。反应为：O2+h ( 10-24ZnS
14、+2HCl=ZnCl2+H2S2. 能溶于浓盐酸如：能溶于浓盐酸如：CdS、PbS等等Ksp=10-2510-303. 不溶于浓盐酸而溶于硝酸如不溶于浓盐酸而溶于硝酸如:CuS、Ag2S等等Ksp10-30 3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O4. 不溶于硝酸而溶于王水如不溶于硝酸而溶于王水如:HgS等等Ksp更小更小3HgS+12HCl+2HNO3=3H2HgCl4+3S+2NO+4H2O(4)S2-的鉴定的鉴定: S2- + 2H+(盐酸盐酸) = H2S 能使醋酸铅试纸变黑能使醋酸铅试纸变黑H2S +Pb(Ac) 2=2HAc+PbS 三、多硫化物三、多硫化物
15、碱金属或碱土金属硫化物的溶液能溶解单质硫生碱金属或碱土金属硫化物的溶液能溶解单质硫生成多硫化物成多硫化物:Na2S+(x-1)S=Na2Sx多硫化物的溶液一般显黄色，随着多硫化物的溶液一般显黄色，随着x值的增加由值的增加由黄色、橙色而至红色。黄色、橙色而至红色。(金属离子与硫离子间的相互极化金属离子与硫离子间的相互极化作用所至作用所至)多硫离子具有多硫离子具有链状结构链状结构，S原子是通过共用电子原子是通过共用电子对相连成硫链。对相连成硫链。S32-、S52-离子的结构如下离子的结构如下：多硫化物溶液中加入盐酸会出现什么现象多硫化物溶液中加入盐酸会出现什么现象?Sx2-+2H+=H2S+(x-
16、1)SSnS2溶于溶于Na2S溶液生成溶液生成Na2SnS3, 然而然而SnS不硫不硫化钠溶液却可溶于化钠溶液却可溶于Na2S2溶液溶液, 这是为什么这是为什么? 多硫化物中存在过硫链多硫化物中存在过硫链HSSH，因此多硫因此多硫化物具有化物具有氧化性氧化性：Na2S2+SnS=Na2SnS3应用应用：多硫化物是分析化学常用的试剂。：多硫化物是分析化学常用的试剂。 Na2S2在制革工业中用作原皮的脱毛剂，在制革工业中用作原皮的脱毛剂， CaS4在农业上用来杀菌杀螨剂。在农业上用来杀菌杀螨剂。 （石硫合剂）（石硫合剂）橙黄至樱桃红色橙黄至樱桃红色4-3 SO2、H2SO3及其盐及其盐硫的氧化物有硫的氧化物有S2O、S2O3、SO2、SO3、S2O7、SO4、S8O、S7O等，等，其中最重要的是其中最重要的是SO2和和SO3。而而 SnO则保则保持环状结构。硫又能形成种类繁多的含氧酸。持环状结构。硫又能形成种类繁多的含氧酸。 一、二氧化硫一、二氧化硫SO21、 SO2的结构的结构思考思考：与与臭氧臭氧的结构相似，二氧化硫分子的构的结构相似，二氧化硫分子的构型如何？分子中的型如何？分子中的S
