Kémiai alapismeretek 12. hét

Kémiai alapismeretek 12. hét Horváth Attila Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Kémia Intézet, Szervetlen Kémiai Tanszék 2011. november 29.-december 2. 1/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

OXIGÉN CSOPORT Oxigén: 1773 Scheele és Priestly felfedezi az oxigént. 1776 Lavoisier felismeri, hogy az oxigén elem. 1781 cavendish megállapította, hogy a víz O és H vegyülete. 1818 Lenard felfedezi a H2 O 2 -t. 1840 Schöbein kimutatta az O 3 -t. 1877 O2 cseppfolyósítása 1922 H2 O V-alakú molekula 1929 Felfedezik az 17 O és 18 O izotópokat. 1951 17 O NMR jelének detektálása 1961 Megszűnik a kettős atomtömeg skála (szén-12 alapú, előtte oxigén-16 alapú is) 1985 O 3 -lyuk felfedezése. 2/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

Kén: i.e 800: Homérosz említi, hogy ként mint füstölőszert használtak i.e 79: Pliniusz: kén előfordulása, alkalmazása 1044 Kína: lőporban használták a ként. 1245 Bacon, Swartz lőpor felfedezése Európában. 1661 Evelyn: SO2 szennyezés hatása Londonra. 1746 Roebuck: ólomkamrás kénsavgyártás 1809 Gay Lussac és Thenard: kén elemi jellege 1831 Philips: kontakt kénsavgyártás 1839 Goodyear: vulkanizálás felfedezése 1892 Frasch: kénkitermelési eljárás kifejlesztése 1912 Beckmann: rombos kén S8 szerkezetű 1926 Aston: kénizotópok felfedezése 1951 Dharmatti és Weaver: 33 S NMR-jelének detektálása 1975 (SN)x vegyületek szupravezetésének felfedezése. 3/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

Szelén: 1817 Berzelius és Gahn: izolálja az elemi szelént. Rézpirit pörkölése során nyert kén égetésekor vörösesbarna lerakódást észeletek. Tellúr: 1782 Müller: tellúr felfedezése erdélyi ércekben figyelték meg, antimonnak hitték, de semmilyen közös tulajdonságot nem találtak. ("metallum problematicum" vagy "aurum paradoxum") Klaproth nevezi el tellúrnak. Polónium: 1898 Marie Curie: polónium felfedezése 1908 Curie házaspár, Becquerel: fizikai Nobel díj a radioaktivitásért. 1911: rádium és polónium elválasztási eljárás kidolgozásáért kémiai Nobel-díj 4/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

Oxigén: Elemi állapotban és vegyületeiben egyaránt előfordul. Leggyakoribb elem a Föld felszínen. (víz!) Földkéregben is a leggyakoribb ércekben fordul elő: szilikátok, karbonátok, nitrátok, szulfátok, foszfátok stb. Légkör: 21%-a Kén: Földkéreg 16. leggyakoribb eleme. Előfordul elemi kénként, H2 S-ként földgázban, olajokban, ásványokban (piritként, szulfátokként). Szelén, Tellúr: Viszonylag ritka elemek Elemi formában kénnel együtt találhatóak Főleg piritek (fém-szulfidok) kísérő vegyületei Polónium: Izotópjai radioaktívak, csak uránércekben található meg nyomnyi mennyiségben. (Bomlási sor közbülső eleme) 5/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

Kőzetalkotó elemek e konfiguráció: ns 2 np 4 Páros rendszám nagyszámú izotóp 16 O, 17 O, 18 O 32 S, 33 S, 34 S, 36 S Se: 6 stabil izotóp Te: 8 stabil izotóp Po: nincs O,S: nemfémes elemek Se,Te: félfémek Po: fémes karakter EN csökken a rendszám növekedésével (fémes tul. erősödnek) 6/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

1 Oxigén: színtelen, szagtalan, íztelen gáz levegőnél nagyobb sűrűségű nehezen cseppfolyósítható folyadék és szilárd állapotban kék színű Allotróp módosulata: Ózon (O 3 ) op., fp. alacsony paramágneses vízben kismértékben oldható apoláris, nehezen polarizálható 2 Kén: sárga, kiskeménységű, rideg, szilárd anyag 3 allotróp módosulata van rombos kén (α): szobahőmérsékleten stabil monoklin kén (β): 95,5 C felett stabil, hosszú tűszerű kristályokból áll. amorf kén (túlhűtött folyadék): rugalmas, nyújtható, metastabilis, amely rombos kénné alakul. elektromosságot, hőt nem vezetik 7/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

3 Szelén: Legalább 8 allotróp módosulat ismert vörös monoklin módosulat (több típus, intermolekuláris elrendeződésben különböznek) szürke fémes szelén (hexagonális kristályok), legstabilabb fekete szelén: üvegszerű, szabálytalan polimergyűrűkből áll. 4 Tellúr: egy kristálymódosulat, spirális polimerlánc 5 Polónium: 2 módosulat egyszerű kockarácsban kristályosodik (α) 36 C felett torzul, rombos módosulatba megy át. mindkét módosulat ezüstfehér színű, fémes kristály jó elektromosvezető 8/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

Tul O S Se Te Po Z 8 16 34 52 84 stab. izotópok 3 4 6 8 0 EN 3,5 2,5 2,4 2,1 2,0 op./ C -219 115 217 452 250 fp./ C -183 445 685 990 962 E i /kjmol 1 1314 1000 941 869 813 R atom /pm 60 100 140 160 164 ρ/gcm 3-2,0 4,3 6,25 9,2 9/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

1 Oxigén: nagy reakciókészség nagy kötési energia, EN, Ea oxidációs szám: -2, -1, -1/2, -1/3, 0 legtöbb elemmel közvetlenül reagál H-nel alkotott vegyületei: H 2 O: 2H 2 + O 2 = 2H 2O (durranógáz) színtelen, szagtalan, íztelen folyadék, ρ-t fgv. maximuma van kitűnő oldószer, autoprotolízis, ph, hidrogénhíd kötés víztisztítás H 2 O 2 : színtelen, szagtalan, víznél sűrűbb folyadék vízzel elegyedik erősen poláros, hidrogénhíd kötés peroxo kötés bomlékony: 2H 2O 2 = 2H 2O + O 2 erős oxidálószer: kénsavat, jodidot oxidálja előállítása: BaO 2 + H 2SO 4 = BaSO 4 + H 2O 2 10/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

Halogénekkel közvetlenül nem reagál. Rengeteg halogén-oxid létezik! A F 2 O külön kell említenünk a többi halogénoxidtól (EN!!) színtelen, mérgező gáz lúgos közegben bomlik: F 2O + 2OH = O 2 + 2F + H 2O : 2F 2 + 2NaOH = F 2O + 2NaF + H 2O Többi halogén-oxidot a halogéneknél tárgyaljuk. Kénnel reagál, kék lánggal ég: S + O 2 = SO 2 SO 2, H 2 SO 3 : : S, H 2 S égetése, pirit pörkölése, szulfitok savanyítása. színtelen, fojtó szagú, mérgező gáz égést nem táplálja, nem ég el (SO 3!!) könnyen cseppfolyósítható, vízben jól oldódik kénessav valódi savanhidridje oxigénnel katalizátor jelenlétében reagál: 2SO 2 + O 2 2SO 3 oxidálható: SO 2 + I 2 + H 2O = 2HI + H 2SO 4 redukálható: SO 2 + H 2S = 2H 2O + 3S 11/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

SO 3, H 2 SO 4 : többféle módosulat: monomer, trimer, polimer vízzel hevesen reagálva kénsavat képez cc. kénsav jól oldja (óleum) erőteljes vízelvonó hatású (szénhidrátok elszenesítése) kénsav valódi anhidridje Oxosavak: tiokénsav, politionsavak 2 Kén: szobahőmérsékleten nem reaktív hőmérséklet növekedésével nő a reakciókészség Fémekkel szulfidokat ad (kivétel Au, Pt, Ir) erős lúgokkal poliszulfidot képez: 12S + 3Ca(OH) 2 = 2CaS 5 + CaS 2 O 3 + 3H 2 O (mészkénlé) Hidrogénnel: H2 + S = H 2 S záptojásszagú, mérgező gáz vízben jól oldódik, igen gyenge sav 12/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

3 Se, Te, Po: mindhárom elem könnyen reagál a legtöbb elemmel Hidridek: Se: elemek közvetlen egyesítésével, Te, Po: tellurid és polonidok hidrolízisével állítható elő. Büdös, mérgező gázok. Oxidok: Elemek közvetlen egyesítésével állítható elő (dioxidok), szilárd anyagok színük fehér sárga oxosavak: +4 oxidációs állapotaik stabilabbak, mint a +6 kémiai tulajdonságok inkább As-re, mint a S-re hasonlítanak. vegyületeik nem jelentősek 13/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

1 Oxigén: levegő cseppfolyósítás vízbontás Hőbontás: 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 vagy 2HgO = 2Hg + O 2 2 Kén: bányászat (olvasztás, desztillálás) szulfidos ércek hevítése levegőtől elzártan 3FeS 2 = Fe 3 S 4 + 2S 3 Se, Te: Szelenidek, telluridok égetésével, majd ezt követő reduckióval: Cu 2 Se + Na 2 CO 3 + 2O 2 2CuO + Na 2 SeO 3 + CO 2 H 2 SeO 3 + 2SO 2 + H 2 O Se + 2H 2 SO 4 4 Po: Rádium bomlási sorából nyerhető ki. 14/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c

1 Oxigén: építőipar (hegesztés) salétromsav-, kénsavgyártás vasgyártás gyógyászat 2 Kén: kénsavgyártás gumigyártás mezőgazdaság (növényvédőszer) gyógyászat 3 Szelén: fénymásolás üveggyártás (színtelenítés) gyógyászat 4 Tellúr: ötvözőanyag üveggyártás, gumigyártás (kis mennyiség) 15/15 2011/2012 I. félév, Horváth Attila c