沈阳师范大学：《无机化学》课程教学课件（讲稿）第13章 氧族元素

第13章氧族元素

第13章 氧 族 元 素

13.1氧族元素的通性13.2氧及其化合物本章内容13.3硫及其化合物本章基本要求1、熟悉氧化物的分类.2、掌握臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途3、掌握离域元键的概念。4、掌握SO2、SO3、亚硫酸、硫酸和它们相应的盐、硫代硫酸盐、过二硫酸盐等的结构、性质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系

１、熟悉氧化物的分类。 ２、掌握臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途。 ３、掌握离域π键的概念。 ４、掌握SO2、SO3、亚硫酸、硫酸和它们相应的 盐、硫代硫酸盐、过二硫酸盐等的结构、性质、制 备和用途以及它们之间的相互转化关系 13.1 氧族元素的通性 13.2 氧及其化合物 13.3 硫及其化合物 本章内容 本章基本要求

13-1氧族元素概述1.在周期表中的位置0VAVIAIIIAIVAVIAHe氨20氧B 硼Ne 氯C碳非金属硫族元素3硫硒稀SAl铝Ar氩Si 硅14Kr氪SeGa镓Ge 锗准金5In 铟Sn锡TeXe氙1Po6TI Rn氢Pb铅金属氧族元素

0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 O 氧 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 S 硫 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 Se 硒 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Te 碲 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Po 钋 Rn 氡 13-1 氧族元素概述 1.在周期表中的位置 硫 族 元 素 氧族 元素 非金属 准金 金属

2.元素的性质与氟相似，氧的第一电子亲合势，离解能反常变小，表现出它的强氧化性VIA氧(O)硫(S)Hp(c)P(IC)IUns?np4价层电子构型-2,0-2,0-1,-2-2,0主要氧化数+2,+4+2,+40+4,+6+6+6价层电子构型为ns?np4,其原子获两个电子可达到稳定电子层结构，即有较强的非金属性业汉（A46+）常见的氧化数为-2。硫、硒、碲还可利用外层d轨道形成氧化数为+2、+4、+6的化合物2.02.4电负性（）3.512.52.1氧与大多数金属元素形成一二元离子型化合物与非金属金属性较弱的元素形成共价化合物硫、硒、碲与大多数金属元素形成共价型化合物

ⅥA 氧(O) 硫(S) 硒(Se) 碲(Te) 钋(Po) 价层电子构型 ns2np4 主要氧化数 -1,-2 0 -2,0 +4,+6 -2,0 +2,+4 +6 -2,0 +2,+4 +6 - 原子半径/pm 66 104 117 137 153 离子 半径 r(M2- )/pm 140 184 198 221 - r(M6+)/pm - 29 42 56 67 I1 /(kJ·mol-1 ) 1314 1000 941 869 812 电负性( ) 3.5 2.5 2.4 2.1 2.0 p 价层电子构型为ns2np4，其原子获两个电子可达到稳定 电子层结构，即有较强的非金属性。 常见的氧化数为-2。硫、硒、碲还可利用外层d轨道形成 氧化数为+2、+4、+6的化合物。 氧与大多数金属元素 形成二元离子型化合物，与非金属、 金属性较弱的元素形成共价化合物 硫、硒、碲与大多数金属元素 形成共价型化合物 与氟相似，氧的第一电子亲 合势，离解能反常变小，表 现出它的强氧化性 2.元素的性质

3.存在与用途氧族S0SeTePo(VIA)元素准金属非金属放射性金属存在单质或矿物共生于重金属硫化物中红硒分子分子金属链状(分子晶体)晶体灰硒晶体晶体晶体晶体(链状晶体)少量硒对人生命元素居里夫黑火药体新陈代谢可制造合医疗,高空人1898(KCIO3)金。在所起调节作用飞行，纯年发现S、C)过量则有毒有金属中氧炼钢的二十多电阻最高光电性质，液氧制冷半衰期用于制造种同素用于电影、剂火箭发138.7天异形体电阻器材传真和制造动机助燃光电管剂

生命元素 医疗,高空 飞行，纯 氧炼钢 液氧制冷 剂火箭发 动机助燃 剂 黑火药 (KClO3、 S、C) 二十多 种同素 异形体 氧族 (VIA) 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 2s 2 2p4 3s2 3p4 4s 2 4p4 5s 2 5p4 6s 2 6p4 电负性 3.44 2.58 2.55 2.10 2.0 氧化值 -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 氧族 (VIA) 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 2s 2 2p4 3s2 3p4 4s 2 4p4 5s 2 5p4 6s 2 6p4 电负性 3.44 2.58 2.55 2.10 2.0 氧化值 -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 少量硒对人 体新陈代谢 起调节作用 过量则有毒 光电性质， 用于电影、 传真和制造 光电管 可制造合 金。在所 有金属中 电阻最高 用于制造 电阻器材 居里夫 人1898 年发现 的 半衰期 138.7 天 3.存在与用途

单质Se单质Te斜方硫S0PoSe Te金属性↑金属准金属典型非金属氧是自然界含量最大的元素，丰度为46.6%，它与所有元素都能形成化合物。硫单质：二十多种同素异形体；硫化物、含氧化合物H,RH,0H,SH,SeH,Te小→大熔沸点：最高酸性↑化学活性稳定性

H2R H2O H2S H2Se H2Te 化学活性↑稳定性↓ 酸性↑ 熔沸点：最高 小 → 大 单质Se 单质Te O S Se Te Po 典型非金属 准金属 金属 金属性↑ 斜方硫 氧是自然界含量最大的元素，丰度为46.6%，它与所有元 素都能形成化合物。 硫单质：二十多种同素异形体；硫化物、含氧化合物

13-2氧及其化合物一0z、03、氧化物、H,O,氧的成键特征1：氧原子在化合物中的成键特征(1)与活泼金属元素结合形成02-的离子化合物。如：Na,O(2）形成-2氧化态共价化合物：共价单键(-0-)如：H,O,CI,0共价重键：O=C=O，N=O(O半径小,易形成p-p元键(3)配位键[1].作为电子对接受体形成配位键：两个成单电子归并空出一个2P轨道，接受外来配位电子对而形成0一R。[2].作为配位原子形成配位键：氧原子上还有孤电子对，是很强的配位原子，如形成水合物，醚合物，醇合物和氢键等。孤电子对还可以形成d-p元键，如：PO3-中的P←一O键

氧的成键特征 13-2 氧及其化合物—O2、O3、氧化物、H2O2 １. 氧原子在化合物中的成键特征 (1) 与活泼金属元素结合形成O2-的离子化合物。 如：Na2O (3)配位键 [1]. 作为电子对接受体形成配位键：两个成单电子归并空出 一个2P轨道，接受外来配位电子对而形成O←R。 (2) 形成-2氧化态共价化合物： 共价单键(-O-)如：H2O,Cl2O 共价重键：O＝C＝O， N≡O(O半径小, 易形成p-p π键) [2].作为配位原子形成配位键：氧原子上还有孤电子对，是很 强的配位原子，如形成水合物，醚合物，醇合物和氢键等。 孤电子对还可以形成d-pπ键，如：PO4 3-中的P ← O键

2.以臭氧分子成键的化合物（称臭氧化合物）如：离子化合物KO3，共价型的O,F23.以氧分子成键的化合物(1)0,分子得到一个电子或两个电子形成超氧离子(0,)和过氧离子(O,2-)化合物。如：KO2，NazO2(2)形成过氧共价化合物：如H-O-O-H(3)形成二氧基O,+阳离子化合物。相当于一价金属离子,如O,与F，共同作用于P时，0,分子被F原子夺取一个电子而形成二氧基化合物:0,+Pt+3F2 =02+[PtF6]比较：p379 Xe的I,～ O,的IXe+PtF=XePtF。Xe以臭氧分子或者是以氧分子成键的化合物都具有强氧化性

如:离子化合物KO3，共价型的O3F2 (1) O2分子得到一个电子或两个电子形成超氧离子(O2 - )和过 氧离子(O2 2- )化合物。如：KO2 ，Na2O2 (2) 形成过氧共价化合物：如H-O-O-H ２.以臭氧分子成键的化合物（称臭氧化合物） ３.以氧分子成键的化合物 (3) 形成二氧基O2 + 阳离子化合物。相当于一价金属离子,如 O2 与F2 共同作用于Pt时, O2 分子被F原子夺取一个电子而形 成二氧基化合物 :O2 +Pt+3F2 ＝O2 + [PtF6 ] - 比较：p379 Xe的I1 ～ O2的I1 Xe+PtF6 ＝XePtF6 Xe 以臭氧分子或者是以氧分子成键 的化合物都具有强氧化性

氧(O2)氧分子的结构分子轨道电子排布式：(01s)(0*1s)(025)(0 2s)*(02p)(元2p)4(元 2p)1个g键、顺磁性物质:0:::0 :2个三电子元键性质一氧化性（主要），配位性（生物体中重要）酸性： (氧化性强）CO2 +4H++4e' —2H,0= 1.229V0碱性：0=0.401VO2 +2H,0+4e'—40H0

碱性： 2 2 p 4 * 2 p 2 2 p 2 2 s 2 * 2 s 2 1 s 2 * 1 s (σ ) (σ ) (σ ) (σ ) (σ ) (π ) (π ) 分子轨道电子排布式： O      O      酸性：(氧化性强) O 2H O 4e 4OH φ = 0.401V - - 2 2 + + O 4H 4e 2H2O φ =1.229V - 2 + + + 氧( O2 ) 1个σ键、 2个三电子键 顺磁性物质 氧分子的结构 性质—氧化性(主要)，配位性(生物体中重要)

氧化性(0,/H,0) = +1.23V,pβo (O,/OH) = +0.40VFeFe,O4, FeO, Fe,O3SSO2(g)H,SS 或 SO2(g)O, + NH3H,O + N,或 NO→HII2CH4CO2、CO 或 C配位性质人血红蛋白中的血红素Hb是卧啉衍生物与Fe(I)形成的配合物，具有与0，络合的功能：HbFe() + O, = HbFe() ← O2

氧化性 φ Ө（O2 /H2O）= +1.23V, φ Ø (O2 /OH- ) = +0.40V Fe Fe3O4 , FeO, Fe2O3 S SO2 (g) H2 S S 或 SO2 (g) O2 + NH3 → H2O + N2 或 NO HI I 2 CH4 CO2、CO 或 C . . 配位性质 人血红蛋白中的血红素Hb是卟啉衍生物与Fe(II)形成的配 合物，具有与O2络合的功能： HbFe(II) + O2 = HbFe(II)  O2