第十二章氧族元素

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1、第十二章　氧族元素Chapter12　TheOxygenFamilyElementsOxygen(O)Sulfur(S)Selenium(Se)Tellurium(Te)Polonium(Po)　　也称为成矿元素(ore-formingelements),becausemanymetaloresareoxidesandsulfides.Electronconfiguration:ns2np4§12-1　氧及其化合物OxygenanditsCompounds一、TheSimpleSubstance　1．除了He、Ne、Ar以外，氧与所有元素化合，只有与氟化合时，才呈还原性，在与化合物

2、PtF6反应时，也呈还原性。　2．最常见的氧化数为-2，还有+2(OF2)，+4[O(O2)]，+1(O2F2)，-1(H2O2)　3．氧的单键离解能为142kJ·mol-1，而硫的单键离解能为268kJ·mol-1。解释：(1)氧的原子半径小，孤对电子对之间有较大的排斥作用；(2)氧原子没有空的d轨道，不能形成d-pπ键，所以O－O单键较弱。对于O2分子而言，除了σ键外，还有二个三电子π键，=494kJ·mol-1所以O2→2O比较困难，要求加热到2000℃，且要求紫外光照射。　4．氧元素在地球上的丰度最高，达58%(以mol计)，16O(993759%)，17O(0.037%)

3、，18O(0.204%)；14O，15O，19O为人工合成的同位素，t1/2为数十秒。二、TheCompounds：　1．[-2]O.S.最重要的化合物是水。水在任何生命体中占50～90%。水在人体血液中占80%，在肌肉中占35%，若一个人活到七十岁，那么他一生饮水约为25吨。水分子轨道能级图如右图，它解释了水存在四个第一H2O电离势（27.3eV，16.2eV，14.5eV，12.6eV）。水分子的分子轨道表示为。氧的2pz轨道与氢的1s轨道可以形成和。氧的2s、2px与氢的1s重叠方式一致，所以可形成一个，一个非键（近乎非键）。py垂直于HOH平面（xy平面），不能与氢的1s轨

4、道重叠，所以py成为πnon轨道。因此，氧的四个价轨道与2个氢的1s轨道可以组成二个成键轨道（和），两个非键轨道（和）以及两个反键轨道（和）　2．[-1]O.S.Themostimportantperoxideisthatofhydrogen(1)structure：H2O2是极性分子，即两个氢原子不在同一个平面187(2)properties：a．它是一个极好的离子性溶剂，与水互溶，这是由于与水能形成新的氢键(hydrogenbond)。在实验室中常用的3%～30%的过氧化氢水溶液称为双氧水(perhydrol)。b．H2O2是一种弱酸H2O2+H2OH3O++Ka1=2.24×

5、10-12H2O2+HF+MF5[H3O2]+[MF6]－H2O2+HF+2SbF5[H3O2]+[Sb2F11]－2[H3O2][SbF6]2[H3O]+[SbF6]－+O2NH3(l)+H2O2NH4OOH↓（白色）但在熔融态只有氢键c．在酸性条件下，H2O2是极好的氧化剂，但遇到强氧化剂时显还原性。：在碱性条件下，H2O2是中等的氧化剂。：过氧化氢在水溶液中，不论是氧化剂，还是还原剂，都在反应体系中不引入任何杂质：作oxidant作reductantd．从上面的电位图来看，H2O2不稳定，易歧化。(i)在OH－介质中比在H＋介质中分解快；(ii)若有重金属离子Fe2+、Mn2

6、+、Cu2+、Cr3+等存在，大大加快H2O2的分解；(iii)波长为320—380nm的光促使H2O2分解；(iv)受热加快H2O2分解。预防H2O2分解的措施：把H2O2放入棕色瓶中，再放在阴凉、避光处，加入稳定剂（如微量Na2SnO3、Na4P2O7、或8-羟基喹啉等）来抑制所含杂质的催化作用。这些稳定剂的作用是配位或还原杂质离子。(3)preparation:a．化学法BaO2+H2SO4BaSO4+H2O2BaO2+CO2+H2OBaCO3+H2O2b．电解—水解法电解：2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2↑过二硫酸铵(ammoniumperoxydisulphat

7、e)发生水解：(NH4)2S2O8+2H2SO42NH4HSO4+H2SO8(peroxydisulphuricacid)H2S2O8+H2OH2SO4+H2SO5(peroxymonosulphuricacid)H2SO5+H2OH2SO4+H2O2187c．乙基蒽醌法：H2+O2H2O2+H2(4)application:利用H2O2的氧化性，可漂白毛、丝织物，作火箭燃料的氧化剂等。现有三种颜料：铅白(2PbCO3·Pb(OH)2)，锌白(ZnO)，钛白(TiO2