无机化学_第19讲 氧族元素.ppt

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1、第十六章氧族元素16.1氧族元素概述16.2氧及其化合物16.3硫及其化合物中南大学化学化工学院1.掌握氧族元素的通性；2.熟悉氧、臭氧、过氧化氢；3.熟悉硫的同素异形体、硫化氢、硫化物，硫的含氧化合物及其性质。本章学习要求16.1氧族元素概述性质OSSeTePo原子序数816345284元素分类非金属准金属放射金属存在单质或矿物共生于金属硫化物中价电子构型2s22p43s23p44s24p45s25p46s26p4主要氧化数-2-2,+2,+4,+6-2,+2,+4,+6-2,+2,+4,+6-----EA1(kJ/mol)-141-200.4-195-190.2-1

2、73.7I1(kJ/mol)13141000941869812电负性3.52.52.42.12.016.1氧族元素概述16.2氧及其化合物（一）氧（O2）O2:(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)2(π2p)2(π*2p)1(π*2p)1O2中有一个σ键和两个三电子π键，键级为2在π轨道中有不成对的单电子，所以O2分子是所有双原子气体中唯一的具有偶数电子同时又显示顺磁性的物质在形成化合物时，氧原子是形成化合物的基础。16.2氧及其化合物与电负性低的元素化合时形成O2-：氧的电负性仅次于F，可以从电负性低的元素的原子夺取电子，形成O2

3、－离子。从电子亲和能看，氧的EA1=-141kJ/mol，EA2=784kJ/mol，表明气态氧原子结合一个电子形成O－后再接受一个电子需要较高能量，但由于离子型氧化物都有很高的晶格能，足以补偿EA2所需，故离子型氧化物是常见的。形成共价单键：与电负性相近的元素(高氧化态金属和非金属元素)共用电子对形成两个共价单键－O－，如H2O，Cl2O等，氧呈－2氧化态，但在与F化合时，则显正氧化态：OF2+2，O2F2+1。这些情况下，氧原子常取不等性sp3杂化。形成共价双键：氧原子半径小，电负性高，有很强的生成复键的倾向，如甲醛(HCHO)中氧原子通过双键与其它元素的原子相连，

4、氧原子和相连原子均采取sp2杂化。16.2氧及其化合物氧的成键性能形成共价叁键：氧原子还可同其它原子以叁键结合，如NO、CO分子中，在这种结合中，氧原子取sp杂化。作为配位原子提供孤对电子形成配键：形成共价单键(sp3)化合态的氧原子─O─，还有两对孤电子对；形成共价双键(sp2)的氧原子，也有两对孤电子对，故它们可以作为配位原子向有空轨道的金属离子提供电子对形成配合物，如水合物(如Fe(H2O)62+)，醚合物，醇合物等。形成πd-p配键：氧把2p轨道上两个自旋平行的单电子以相反自旋归并，空出一个2p轨道接受配位电子成键，如含氧酸根(SO42-)中的πd-p配键，首先

5、是中心硫原子以电子对向氧原子的空2p轨道配位形成σ配键。然后氧原子以自己的孤电子对(2p电子)，向中心原子的价层空d轨道配位形成反馈πd-p配键，这种反馈键在PO43－、ClO4－、MnO4－等含氧酸根中都存在。形成分子间氢键：氧原子半径小，电负性大。如H2O、醇、胺、羧酸、无机酸16.2氧及其化合物形成过氧化物：O2可以结合两个电子，形成O22－离子或共价的过氧链－O－O－，得到离子型或共价型过氧化物。形成超氧化物：O2可以结合一个电子，形成O2－离子化合物——超氧化物。形成O2+的化合物：O2分子还可以失去一个电子(O2的I1=1175.7kJ•mol－1)，生成二

6、氧基阳离子O2+的化合物。作为配体：O2分子中每个氧原子有一孤对电子，因而O2分子可以成为电子对给予体向金属原子配位。16.2氧及其化合物氧分子作为结构基础的成键情况（二）臭氧（O3）有鱼腥味的淡蓝色气体在离地面20—40km的高空，尤其是在20—25km之间，存在较多的臭氧，形成了薄薄的臭氧层。其作用在于吸收太阳光的紫外辐射，为保护地面上一切生物免受太阳强烈辐射提供了一个防御屏障─臭氧保护层。1．臭氧的作用λ<242nm3O2+hν2O3λ(220~330nm)16.2氧及其化合物O22OO2+O→O3hυNO+O3→NO2+O2NO2+O→NO+O2净反应：O3+O

7、===2O2CF2Cl2hvCF2Cl+Cl•Cl•+O3ClO•+O2ClO•+OCl•+O2净反应：O3+O===2O234π2．臭氧的分子结构16.2氧及其化合物3．臭氧的性质和用途O3的氧化性比O2强，是最强的氧化剂之一，能氧化许多不活泼单质如Hg、Ag、S等。2Ag＋2O3═Ag2O2＋2O2可从碘化钾溶液中使碘析出，此反应可用于检验混合气体中是否含有O3：O3＋2I－＋2H＋→I2＋O2↑＋H2O利用O3的强氧化性和不易导致二次污染的优点，常用来净化空气和废水，还可用于漂白棉、麻、纸张和皮毛脱臭。空气中微量的臭氧不仅能杀