CÁC NGUYÊN tố PHÂN NHÓM VIA (hóa vô cơ) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

CÁC NGUYÊN TỐ
PHÂN NHÓM VIA


CÁC NHẬN XÉT CHUNG
• Tên gọi chung: Cancogen (tức là chất có
khả năng sinh quặng), gồm O, S, Se, Te và
Po.
• Cấu trúc lớp e ngoài cùng: ns2np4.
  Xu hướng nhận thêm 2 e tạo hợp chất X-2,
thể hiện tính oxy hóa.
• Từ O  Te số lớp e tăng dẫn đến hiệu
ứng chắn tăng, hiệu ứng xâm nhập
giảm. Từ S trở đi có các AO d, f tự do có
khả năng tạo liên kết.
  Tính Ox giảm nhưng không đều, Se và Te
có tính Ox giảm đột ngột rất nhiều.
• Từ S trở đi còn có xu hướng cho các e hoá
trị tạo số Ox dương (+2, +4, +6), thể hiện
tính khử.


ĐƠN CHẤT
X

O

S

Se

Te

Po

d
(g/cm3)

1.27

2.06

4.80

6.24

9.30

r (Å)

0.66

1.04

1.14

1.32

-

F (EA,

eV)

1.47

2.08

2.02

2.0

1.35

I1 (eV)

13.62

10.36

9.75

9.01

8.43

tnc (oC)

-119.3
218.61

217

449.8

254

ts (oC)

444.6
182.87

634.8

990

962

2.5

2.1

-

DAT

3.5

2.6


Bán kính

Nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy


• Ở đây xét chủ yếu là Oxy và Lưu huỳnh.

•

Oxy

• Có 2 dạng thù hình là O2 và O3.
• Công thức phân tử của O2:
2O [1s22s22p4] O2 [( s)2( s*)2( x)2( y,z)4( y*)1( z*)1]
Bậc liên kết =2.
Độ dài liên kết:1.207Ao (liên kết đơn O-O
=1.48Ao)

Lý tính:
Bền nhiệt (Epl=494 kJ/mol) do có lk đôi. tnc, ts
thấp do ptl nhỏ, gần như không cực nên
kém tan trong nước (ở 00C tan 5% v/v).
Thuận từ do có e độc thân.


Hóa tính:
Hoạt tính cao khi nhiệt độ cao hay có
xúc tác. Tính oxy hóa mạnh (tạo oxyt
từ He, Ne, Ar), số Ox = -2 (với F có số
OX +1, +2).

Điều chế:
Trong công nghiệp chưng cất phân
đoạn không khí lỏng hay điện phân
nước.
Trong PTN: Nhiệt phân các muối KClO 3,
KMnO4, Ca(ClO)2…
KClO3 (MnO2, to)  KCl + O2
KNO3 (to)  KNO2 + O2


Ozon
1.26
Liên kết CHT
o
A
2
116.
O trung tâm lai hóa sp .
o
5
2
Công thức e phân tử: ( s) ( x)2( y)2 ( so)2
Ozon nghịch từ do không có e độc thân.
Kém bền hơn oxy do bậc lk chỉ = 1.5.
Ở 2500C tự phân hủy (chậm), còn ozon
lỏng và hỗn hợp ozon nồng độ cao
(70%) bị phân hủy nổ.
O3  O2 + O
Hoạt tính oxy hóa cao hơn oxy (do tạo O

nguyên tử)
Ag + O3  Ag2O + O2


• Ở đây xét chủ yếu là Oxy và Lưu
huỳnh.

•

Lưu huỳnh (S)

• Bắt đầu có các AO 3d tự do có khả
năng tham gia tạo liên kết. S có khả
năng tạo mạch zic-zac đồng thể.
2.05
Hoặc tạo vòng kín
(S4,
S6, S8).
o
o
108A
• Các dạng thù hình khác nhau: S tà
phương (S ), S đơn tà (S ), S dẻo (S ), S
vàng da cam (S6), S đỏ tía (S2). Bền và
hay gặp ở điều kiện thường là S
(trong tự nhiên, màu vàng chanh) vaø S .


tnc = 112.80C. Từ 190 – 2500C có độ
nhớt cao nhất do S8 bị phá vỡ tạo

dây S, nên tăng độ nhớt, sau đấy
t>2500C thì dây S bị cắt nhỏ ra
nên độ nhớt giảm.
ts = 444.60C, dòn, cách nhiệt, điện,
không tan trong H2O.
Trạng thái lai hóa bền: sp3.
Với các nguyên tố có độ âm điện
nhỏ hơn (DAT của S là 2.6) nó thể
hiện tính Ox.
S + H2  H2S , H0298 = -22 kJ/mol


Trong phản ứng với halogen và
Oxy thì S thể hiện tính khử:
S + O2  SO2 , H0298 = -297 kJ/mol
S + KClO3  SO2 + KCl
Hay S + HNO3 (đ)  H2SO4 + NO2 (S 
S+6)
Khi nung nóng S tan trong nùc sôi
hay kiềm sôi, nó tự Ox-Kh.
S + NaOH (nc)  Na2S + Na2SO3 + H2O


Se, Te, Po
Se, Te giống S cả về phương diện cấu
tạo phân tử, thù hình và tính chất
lý hóa.
Trong dãy
S Se Te

Po

Tính khử tăng, tính Ox giảm.
Các nguyên tố này hiếm, ít gặp
trong quặng độc lập (thường đi
kèm quặng S).


CÁC HP CHẤT
• CÁC HP CHẤT CÓ SỐ Oxh ÂM
• HP CHẤT CỦA OXY
Gồm oxide và peroxide.
Phân tử O2 có F =0.8 eV và I =12.2 eV
nên nó có khả năng tạo nên các ion
phân tử O2-2, O2-1, O2+1 bằng cách cho hay
nhận e (trong bảng sau).
Các hợp chất peroxide O2-2, O2-1 có đặc
điểm chung về cấu tạo là các dây oxy
(cầu oxy –O – O –).
• VD: Na2O2 Na – O – O – Na


Phân tử
ion

O2-2

O2-1

O2

O2+1

Cấu tạo
Bậc liên
kết

1

1.5

2

2.5

dO-O (Ao)

1.48

1.26

1.207

1.12

EO-O (kJ/mol)

210

328

493

641

Loại O2-1 gọi là peroxide bậc cao, do O2 kết
hợp trực tiếp với các loại kiềm mạnh :
K + O2 (to)  KO2
Nó thuận từ, có màu (do có e độc
thân) và có tính Ox maïnh.


H2 02
Tính acid rất yếu: H2O2  H+ + H2OVừa có tính Ox vừa có tính Kh,
tính Ox đặc trưng hơn.
O2- + 2e  2O-2 : Tính Ox.
O2- - 2e  O2 : Tính Kh.
VD:
4H2O2 + PbS  PbSO4 + 4H2O
KMnO4 + H2O2 + H2SO4 MnSO4 + O2
+ K2SO4 + H2O


• HP CHẤT CỦA LƯU HUỲNH
S(-2) và S(-1) thể hiện trong các hợp chất
sulfua (sulfide) và polysulfua (tương tự oxide
và peroxide).
Các sulfur rất giống với các oxide về mọi
mặt: Thành phần, cấu tạo, tính chất…VD:
Với Na (base): Na2O, NaOH, Na2S, NaSH.

Với Al (lưỡng tính): Al2O3, Al(OH)3, Al2S3, Al(SH)3
Với P (acid): P2O5, H3PO4, P2S5, H3PS4
H2S:
Góc (HSH)=92o, tnc=-85.60C, ts=-60.750C. Kém
bền hơn H2O, rất độc (không kém HCN).


Tính chất đặc trưng của H2S: Khử.
FeCl3 + H2S  FeCl2 + HCl +S
Khi bị Ox S-2 có thể S+6, và dễ dàng
S0.
Khả năng tạo mạch đồng thể của S:
Na2S + (n-1)S  Na2Sn (n = 2 – 9)
Tăng hàm lượng S, màu các sulfur
thay đổi từ vàng (S2-2) sang đỏ (S9-2),
cấu tạo mạch biểu diễn như sau:
-2


• CÁC HP CHẤT CỦA Se, Te, Po

Các hợp chất của Se, Te, Po có tính
base, tăng lên từ Se đến Po.
Tính khử tăng từ Se đến Po.
Khuynh hướng tạo thành các hợp chất
có lk kim loại tăng lên trong daõy O – S
– Se – Te.
Oxyt – Sulfua ____________Selenua – Telurua
Số lk kim loại ít
Nhiều chất

là bán dẫn
Các chất bán dẫn của Selenua và
Telurua: ZnX, HgX, CdX.


• CÁC HP CHẤT CÓ SỐ Ox DƯƠNG
Từ S trở đi có khả năng tạo X (+1 đến
+6) mà đặc trưng nhất là +4 và +6.
Trạng thái + thể hiện điển hình trong
các hợp chất với halogen và oxy.
Các hợp chất X(+4)
Lưu huỳnh SO2, H2SO3, SO3-2.
SO2 cấu tạo giống O3, là chất khí có
1.43
0C, t =-100C.
tnc=-75
s
o
119.A
5o


SO2 bền nhiệt (H0tt=-296.9 kJ/mol) là do
trạng thái lai hóa sp2 của S được ổn
định nhờ sự xuất hiện của lk  (bậc lk
= 2).
Do cặp e tự do mà SO2 có các phản
ứng:
+ Cộng (không thay đổi số Ox).
+ Oxy hóa (nhận thêm e).

+ Khử (cho đi 1 cặp e): Khả năng đặc
trưng hơn.
VD:
SO2 + H2O  H2SO3
SO2 + 2CO (5000C)  2CO2 +S
SO2 + O2 (to, xt)  SO3


SO3 có dạng khối tháp trong đó S
ở trạng thái sp3, còn dư 1 cặp e.
-2

SO3 có khả năng cho phản ứng
cộng.
Oxy hóa: H2SO3+ H2S  H2O + S
Khử (đặc trưng hơn)
Na2SO3+ Cl2 + H2O  Na2SO4 +HCl


Các hợp chất X(+6)
Lưu huỳnh SO3, H2SO4, SO4-2, SO2X2…
S lai hóa sp2, bậc liên
kết =2.
1.43
o
120Ao

H0tt=-395 kJ/mol.

Do trạng thái sp2 nên

SO3 dễ
polymer hóa
tạo thành mạch vòng
(SO3)3 (trime) hay mạch hở zic-zac
(SO3) (lỏng và rắn).


(SO3)3 ở 16.80C hóa rắn thành
dạng -SO3 dễ bay hơi, bốc khói,
tan dễ.
-SO3 để lâu biến thành -SO3
giống amiang [(SO3) ], không có
tnc xác định, khó tan.
Oleum: Acid polysulfuric H2SO4.xSO3.
x=3  H2S3O10


SO3 + H2O  H2SO4 , H0298 = -89 kJ/mol
SO3  SO2 + 1/2O2 (từ 400-10000C)
 Tính Ox rất mạnh.
SO3 + KI  K2SO3 + I2

Nhiệt hòa tan acid sulfuric:
H2SO4 + nH2O
 H2SO4.nH2O, H0ht=79.4kJ/mol
H2SO4 nguyên chất không thể hiện tính
acid, khi pha loãng là acid mạnh. Phân
ly 2 bậc (k1=, k2=2.10-2), nên ở điều
kiện thường chỉ tạo muối sulfate acid,
khi có nhiệt độ có thể tạo sulfate

trung tính.


Acid H2SO4 đặc nóng có tính Ox
mạnh
H2SO4 (đ) + Cu (to)  CuSO4 + SO2 +
H2O
H2SO4 đặc nguội thụ động hóa Fe,
Al, Cr.
Một số acid và muối khác của S.
Acid polythionic H2SxO6 (x= 3-6), thu
được khi cho
H2S sục qua dung
dịch
SO2 và chỉ tồn tại trong
dung dịch.