讲座十六、氧及硫(2017年12月28日-2中-王振山).doc

讲座十六、氧和硫（2018年1月30日，2中，王振山） 氧是地壳中含量最多的元素，约占总质量的48.6%；硫在地壳中的含量只有0.052%，居元素丰度第16位，但在自然界的分布很广。 一、氧族元素(VIA)概述 氧族 O S Se Te Po 元素 非金属 准金属 放射性金属 存在 单质或矿物 共生于重金属硫化物中 价层电子构型 2s22p4 3s23p4 4s24p4 5s25p4 6s26p4 原子半径/pm 66 104 117 137 153 M2-离子半径/pm 140 184 198 221 EA1(KJ/mol) -141 -200 -195 -190 -130 电负性 3.44 2.58 2.55 2.10 2.0 主要化合价 -2,(-1) ±2,4,6 ±2,4,6 2,4,6 2,6 晶体 分子晶体 分子晶体 红硒(分子晶体) 灰硒(链状晶体) 链状晶体 金属晶体 *电负性(Pauling)：氧元素=3.44，仅次于氟(3.98)；氯(3.16)，硫(2.58)。 注意S元素的电负性显著减小。 氧族元素的性质变化趋势与卤素相似。氧族元素的金属性、原子半径、离子半径、熔点、沸点随原子序数增加而增大；电负性、电离能随原子序数增加而减小。 氧族元素原子的价层电子构型均为ns2np4，有获得2个电子达到稀有气体稳定结构的趋势。当氧族元素原子和其他元素化合时，如果电负性相差很大，则可以有电子的转移。例如，氧可以和大多数金属元素形成二元离子化合物，硫、硒、碲只能和低价态的金属形成离子型的化合物。当氧族元素和高价态的金属或非金属化合时，所生成的化合物主要为共价化合物。 氧和硫的性质相似，都活泼。氧能与许多元素直接化合，生成氧化物，硫也能与氢、卤素及几乎所有的金属起作用，生成相应的卤化物和硫化物。不仅氧和硫的单质的化学性质相似，它们的对应化合物的性质也有很多相似之处。 1、原子结构和元素的性质 ⑴、原子结构：原子结构三要素：原子的电子层结构，原子半径，有效核电荷数。 ⑵、元素的性质 ①、元素性质的递变 O S Se Te Po 典型的非金属 准金属（有金属光泽的脆性晶体） 典型的金属、为放射性元素。 （绝缘体）不导电 典型的半导体 能导电 金属导体 核对最外层电子的引力依次减弱，原子获得电子能力依次减弱，失去电子能力依次增强。元素的非金属性依次减弱，金属性依次增强。 ②、硫分族（硫、硒、碲） O S Se Te 原子半径/mm 0.074→(突然增大)0.102 0.116 0.1432 得失电子能力 得电子能力突然减弱， 失电子能力突然增强。 价电子层结构 及化合价 没有空的 d轨道 都存在空的d轨道，与非金属性强的元素原子结合时，参加成键可显正价态(+2、+4、+6)。 *元素的金属性与非金属性的含义（孤立的原子在化学反应中的性能）。例如，元素的非金属性强弱，是指元素的原子得电子能力的强弱。 ２、氧族元素的非金属活泼性弱于卤素 本族元素：价电子排布式ns2np4，比ⅦA元素相应的原子在p轨道上少一个电子。因此，本族元素的原子获得两个电子形成X2-的倾向较卤素原子形成X-的倾向小得多，因为氧族元素的原子结合第二个电子是需要吸收能量的。 本族除O之外，S，Se，Te形成化合物时，化合价还可有+2，+4，+6等，氧则仅与F这种电负性最大的元素形成化合物时有+2价(OF2)。 ３、与卤族元素通性的比较 ⑴、同族从上→下，元素性质变化规律类似。*单质的化学活泼性：O2SSeTe。两族都是从上→下，非金属性减弱，但氧族的化性递变更明显：O2为典型非金属，而Po为金属。 ⑵、族间比较 同周期氧族元素与卤素相比，电子层数不变，但从左→右有效核电数Z*e增加，r减小，得电子趋势增大，因此同周期的氧族元素均较卤族元素(单质)氧化力减弱，非金属性减弱。 ⑶、氧族元素之间比较： ①、O与F具有类似性，均是n=2，次外层(内层)只有2个电子，价层无d轨道，半径特别小，故与本族其它元素相比，出现一些异常，如EA1反常，氧化力特别强等等。氧与硫的相似性小，而与卤素在性质上有颇多相似，如形成的金属化合物大多为离子型化合物等。 ②、氧与硫单质熔沸点相差很大，这是由于氧原子半径小而引起成键方式不同的缘故。 ③、氧和硫原子的价层都有2个单电子，都可形成2个键，所以它们单质有两种键合方式：一种是两个原子之间以双键相连而形成双原子的小分子；另一种是多 个原子之间以单键相连形成多原子的“大分子”。 ④、S，Se，Te价电子层结构为：ns2np4nd0，如sp3d2杂化态SF6。均有获得2个电子的趋势，故常见氧化数为-2。大多数金属氧化物是离子型的，含有O2-离子，而S，Se，Te形成的化合物离子性超过50％的为数则