Халькогены

16

2

8	Кислород
O 15,999
2s²2p⁴

3

16	Сера
S 32,06
3s²3p⁴

4

34	Селен
Se 78,971
3d¹⁰4s²4p⁴

5

52	Теллур
Te 127,60
4d¹⁰5s²5p⁴

6

84	Полоний
Po (209)
4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁴

7

116	Ливерморий
Lv (293)
5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁴

Халькоге́ны (от греч. χαλκος — медь (в широком смысле), руда (в узком смысле) и γενος — рождающий) — химические элементы 16-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы главной подгруппы VI группы)^[1]. В группу входят кислород O, сера S, селен Se, теллур Te, полоний Po и искусственно полученный радиоактивный ливерморий Lv. Бинарные соединения этих элементов с металлами носят общее название халькогенидов. Типичная степень окисления −2 (встречается также −1).

В химических формулах халькогены иногда обозначают $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ${\ce {Ch}}$ ${\ce {Ch}}$ ^[2]^[3].

Халькогены

Свойства элементов-халькогенов и простых веществПравить

КислородПравить

8	Кислород
O 15,999
2s²2p⁴

Кислород — самый распространённый элемент земной коры и человеческого организма. Образует две аллотропные модификации — кислород, O₂, и озон, O₃. Первый при нормальных условиях представляет собой газ без цвета, вкуса и запаха, мало растворяется в воде, а второй — газ голубого цвета, с резким специфическим запахом и «металлическим» вкусом, растворяется в воде в 10 раз лучше, чем кислород.

Кислород отличается от всех халькогенов. Это объясняется его положением в периодической системе. Кислород — халькоген второго периода, а это означает, что у него, в отличие от других элементов подгруппы, нет $\text{[math]}$ d-подуровня. Следовательно, элемент не способен переводить электроны подуровней $\text{[math]}$ s и $\text{[math]}$ p на подуровень $\text{[math]}$ d и поэтому проявляет, как правило, валентность 2. По электроотрицательности уступает только фтору. Образует оксиды, в которых проявляет степень окисления −2, пероксиды, где его степень окисления −1 (NaO, H2O2, надпероксиды, где его степень окисления равна -0.5 (KO2), и озониды где их степени окисления равны -1/3(RbO3).

СераПравить

16	Сера
S 32,06
3s²3p⁴

Сера — шестнадцатый элемент периодической системы. Встречается в природе как в виде свободной самородной серы, так и в виде соединений. Образует три основны́е аллотропные модификации: ромбическая, моноклинная и пластическая серы. Две первые представляют собой кристаллы жёлтого цвета состава S₈, а последняя — полупрозрачную тёмно-коричневую резиноподобную массу с молекулами в виде нерегулярных спиральных цепей состава S $\text{[math]}$ _n. При комнатной температуре устойчива только ромбическая модификация. Сера не растворяется в воде, а порошок серы плавает в ней за счёт микроскопических пузырьков воздуха.

В отличие от кислорода сера уже имеет $\text{[math]}$ d-подуровень и может проявлять валентность 4 и 6. Степени окисления: −2, −1, 0, +1, +2, +4, +6.

СеленПравить

34	Селен
Se 78,971
3d¹⁰4s²4p⁴

Селен — типичный полупроводник. Мало распространён в природе. Содержание его в земной коре всего 6×10⁻⁵ % массы. Соединения селена встречаются в виде примесей к соединениям серы, и получают его из отходов производства серной кислоты. Как и сера, селен образует три аллотропные модификации. Все они твёрдые вещества чёрного (чёрный селен, Se), серого (серый полимер, Se) или красного (красный циклоселен, Se₈) цветов. Селен — микроэлемент в организме человека, способствует усваиванию иода. Многие его соединения, а также его аллотропные модификации ядовиты (в больших концентрациях). Имеет природный радиоактивный изотоп, ⁸²Se.

Проявляет степени окисления −2, +2, +4, +6.

ТеллурПравить

52	Теллур
Te 127,60
4d¹⁰5s²5p⁴

Теллур распространён в природе ещё меньше, чем селен. Массовая доля его в земной коре оценивается в 10⁻⁶ %. Относится к семейству металлоидов. Внешне похож на металл, но таковым не является. В природе встречается в виде минералов и примесей к самородной сере (японская теллу́ристая сера содержит 0,17 % теллура). Встречается даже самородный теллур. Как и селен, он тоже полупроводник, но его применение более ограничено. Теллур и его соединения в целом менее ядовиты по отношению к селену. Применяется как легирующая добавка к свинцу, улучшающая его механические свойства.

Проявляет степени окисления, как и остальные халькогены (кроме кислорода): −2, +2, +4, +6.

ПолонийПравить

84	Полоний
Po (209)
4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁴

До сих пор ведутся споры о принадлежности полония. Одни авторы причисляют полоний к металлоидам, а другие — к металлам. Полоний представляет собой серебристо-белый мягкий радиоактивный полуметалл. Имеет две аллотропные модификации — низкотемпературный полоний, α-Po, образующий кубическую решётку, и высокотемпературный полоний, β-Po, образующий ромбическую решётку. Все его соединения чрезвычайно ядовиты ввиду радиоактивности всех изотопов полония. Самый стабильный изотоп (с атомной массой 209) имеет период полураспада 125 лет. В макроколичествах в природе отсутствует, однако семь радионуклидов полония (полоний-210, 211, 212, 214, 215, 216 и 218) входят в состав естественных радиоактивных рядов.

Проявляет степени окисления −2, +2, +4, +6.

ЛиверморийПравить

116	Ливерморий
Lv (293)
5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁴

Ливерморий — искусственно синтезированный элемент, не имеющий стабильных изотопов, в природе не встречается. Свойства ливермория мало изучены, однако считается, что металлические свойства ливермория выражены ещё сильнее, чем у полония.

ПримечанияПравить

↑ Таблица Менделеева Архивная копия от 1 июня 2013 на Wayback Machine на сайте ИЮПАК
↑ Rachel Woods-Robinson, Yanbing Han, Hanyu Zhang, Tursun Ablekim, Imran Khan. Wide Band Gap Chalcogenide Semiconductors (англ.) // Chemical Reviews. — 2020-05-13. — Vol. 120, iss. 9. — P. 4007–4055. — ISSN 1520-6890 0009-2665, 1520-6890. — doi:10.1021/acs.chemrev.9b00600. Архивировано 11 мая 2022 года.
↑ M. Hyla. Network-Forming Nanoclusters in Binary As–S/Se Glasses: From Ab Initio Quantum Chemical Modeling to Experimental Evidences // Nanoscale Research Letters. — 2017-01-17. — Т. 12, вып. 1. — С. 45. — ISSN 1556-276X. — doi:10.1186/s11671-016-1788-8.

ЛитератураПравить

Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: «Химия», 1977, переработанное. — 720 с.

[1] Таблица Менделеева Архивная копия от 1 июня 2013 на Wayback Machine на сайте ИЮПАК

[2] Rachel Woods-Robinson, Yanbing Han, Hanyu Zhang, Tursun Ablekim, Imran Khan. Wide Band Gap Chalcogenide Semiconductors (англ.) // Chemical Reviews. — 2020-05-13. — Vol. 120, iss. 9. — P. 4007–4055. — ISSN 1520-6890 0009-2665, 1520-6890. — doi:10.1021/acs.chemrev.9b00600. Архивировано 11 мая 2022 года.

[3] M. Hyla. Network-Forming Nanoclusters in Binary As–S/Se Glasses: From Ab Initio Quantum Chemical Modeling to Experimental Evidences // Nanoscale Research Letters. — 2017-01-17. — Т. 12, вып. 1. — С. 45. — ISSN 1556-276X. — doi:10.1186/s11671-016-1788-8.

[1]

[2]

[3]