氧族元素
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氧族元素是元素周期表上的ⅥA族元素(IUPAC新规定:16族)。
这一族包含氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、鉝(Lv)六种元素,其中釙、鉝为金属,碲為類金屬,氧、硫、硒是典型的非金属元素。在标准状况下,除氧单质为气体外,其他元素的单质均为固体。
在和金属元素化合时,氧、硫、硒、碲四种元素通常显-2氧化态;但当硫、硒、碲处于它们的酸根中时,最高氧化态可达+6。
一些过渡金属常以硫化物矿的形式存在于地壳中,如FeS2、ZnS等。
目录
1 物理性质
2 化学性质
3 化合物
4 参见
5 参考资料
物理性质
氧族元素主要性质的比较
名称 | 元素符号 | 原子半径(nm) | 主要化合价 | 状态(标况) | 单质密度(克/立方厘米) | 单质熔点(℃) | 单质沸点(℃) |
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氧 | O | 0.074 | 0,-2 | 气体 | 1.43 | -218.4 | -183 |
硫 | S | 0.103 | 0,+2,+4,+6 | 固体 | 2.07 | 112.8 | 444.6 |
硒 | Se | 0.116 | 0,+2,+4,+6 | 固体 | 4.81 | 217 | 684.9 |
碲 | Te | 0.143 | 0,+2,+4,+6 | 固体 | 6.25 | 452 | 1390 |
钋 | Po | 0.190 | 0,+2,+4 | 固体 | 11.34 | 254 | 962 |
鉝 | Lv | 0.228(推測) | 0,+2,+4(推測) | 固体(推測) | 14(推測) | 220(推測) | 800(推測) |
化学性质
元素名称 | 在空气中燃烧 | 被发烟硝酸或王水氧化 | 和硫反应 | 和卤素反应[1] | 和氰化钾(KCN)反应 | 和浓碱反应 | 和盐酸反应 | 其他 |
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氧 | 氧气在放电下生成臭氧,臭氧在受热下或有催化剂存在下变成氧气 | 不反应 | 生成二氧化硫 | 放电情况下反应 | 无资料 | 不反应 | 无资料 | — |
硫 | 发出蓝色火焰,生成二氧化硫 | 生成硫酸 | — | 室温或中温下反应 | 生成硫氰酸钾(KSCN) | 生成硫化物和亚硫酸盐 | 不反应 | 和浓硫酸共热生成二氧化硫[註 1];溶于发烟硫酸,伴随着SO2的生成,溶液变蓝,但久置或加热溶液颜色会改变[註 2];溶于SbF5生成S8(SbF6)2 [註 3];在FSO3H中用F2S2O6对硫选择性氧化,生成S16(FSO3)2 [註 4][2] |
硒 | 发出蓝色火焰,生成二氧化硒 | 生成亚硒酸 | 723K生成红色的Se4S4(通式为SenS8-n,n=1~7) | 室温或中温下反应(不和碘反应,只能简单地吸附)[註 5] | 生成硒氰酸钾(KSeCN) | 生成硒化物和亚硒酸盐,酸化时析出硒 | 不反应 | 溶于发烟硫酸、HSO3F、液态三氧化硫中分别产生绿色、黄色和红色的溶液[註 6];和SbF5熔融生成含聚合阳离子的化合物如Se4(Sb2F11)2等 |
碲 | 发出蓝色火焰,生成二氧化碲 | 生成亚碲酸(溶于8mol/L的硝酸生成碱式硝酸碲(2TeO2·HNO3)) | 生成TeS7,高压下可共结晶成Te7S10 | 室温或中温下反应[註 5] | 生成碲化鉀(K2Te)[註 7] | 生成碲化物和亚碲酸盐,酸化时析出碲 | 有空气存在下缓慢溶解 | 溶于发烟硫酸、HSO3F、液态三氧化硫中分别产生绿色、黄色和红色的溶液[註 6]和AsF5熔融生成含聚合阳离子的化合物如Te4(AsF6)2等 |
钋 | 燃烧生成二氧化钋 | 生成硝酸钋(Po(NO3)4)和各种碱式硝酸钋 | 不反应 | 室温或中温下反应 | 不详 | 不详 | 生成二氯化钋,迅速氧化成四氯化钋[註 8] | 溶于硫酸生成含有简单阳离子的硫酸盐 |
鉝 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 |
注释:
^ 方程式为:S+2H2SO4→Δ3SO2↑+2H2O{displaystyle {ce {S + 2H2SO4 ->[Delta] 3SO2 ^ + 2H2O}}}
^ 硫溶于发烟硫酸生成了环状阳离子(如S82+等)而使溶液变成蓝色,但若要分离出含有硫的环状阳离子的晶体,那会很困难。值得一提的是,硫溶于发烟硫酸后形成的溶液因为含有少量的Sn2+游离基的原因,而具有弱的顺磁性
^ 反应方程式为:S8+3SbF5⟶S82++2SbF6−+SbF3{displaystyle {ce {S8 + 3SbF5 -> S8^2+ + 2SbF6^- + SbF3}}};S82+离子是蓝色的,它存在着以下平衡:S162+↽−−⇀2S82+↽−−⇀4S42+{displaystyle {ce {S16^2+ <=> 2S8^2+ <=> 4S4^2+}}}。
^ 反应方程式为:2S8+F2S2O6⟶S162++2FSO3−{displaystyle {ce {2S8 + F2S2O6 -> S16^2+ + 2FSO3^-}}};S162+离子是红色的。
^ 5.05.1 这些氧化物不单涉及元素的常见氧化态1、2、4和6,还包括表观氧化数小于1的低卤化物。
^ 6.06.1 展现出颜色是因为溶液中生成了环状聚合阳离子如Se42+、Se82+和Te42+。
^ 和熔融的氰化钾反应。
^ 生成的二氯化钋由于钋的α辐射分解溶剂产生臭氧,将钋(II)氧化成钋(IV)。
化合物
氧族元素的二元化合物见下表:
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参见
- 元素周期表
- 元素的族
参考资料
^ 张青莲. 《无机化学丛书》第五卷:氧硫硒分族. 北京: 科学出版社. 1991年11月: P326. ISBN 7-03-002238-6.
^ 张青莲. 《无机化学丛书》第五卷:氧硫硒分族. 北京: 科学出版社. 1991年11月: P166–168. ISBN 7-03-002238-6.
左方一族: | 氧族元素 第16族(ⅥA) | 右方一族: |
氮族元素 | 卤素 |
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