氧族元素
外觀
氧族元素是指元素週期表上第16族(ⅥA族)的元素,位於氮族元素和鹵素之間。氧族元素有氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、鉝(Lv),其中氧、硫、硒為非金屬,碲為類金屬,釙和鉝則為貧金屬。此外,釙和鉝皆有高放射性,且鉝屬於人造元素。在標準狀況,除氧單質為氣體外,其他元素的單質均為固體。氧和本族其他元素的化學性質差異較大,除氧之外的本族元素又合稱硫族元素。它們也可稱礦素(chalcogen,來自希臘字根礦石chalco-和素-gens)[1]
本族元素大多有許多種同素異形體,氧有9種、硫有20種以上、硒至少有5種、碲和釙有2種。
在和金屬元素化合時,氧、硫、硒、碲四種元素通常顯-2氧化態;但硫、硒、碲處於其酸根中時,最高氧化態可達+6。
一些過渡金屬常以硫化物礦形式在地殼中,如FeS2、ZnS等。
物理性質
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名稱 |
主化合價 |
單質沸點,℃ | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
氧 | O | 0.074 | 0,-2 | 氣體 | 每升1.43克 | -218.4 | -183 |
硫 | S | 0.103 | 0,+2,+4,+6 | 固體 | 2.07 | 112.8 | 444.6 |
硒 | Se | 0.116 | 0,+2,+4,+6 | 固體 | 4.81 | 217 | 684.9 |
碲 | Te | 0.143 | 0,+2,+4,+6 | 固體 | 6.25 | 452 | 1390 |
釙 | Po | 0.190 | 0,+2,+4,+6 | 固體 | 11.34 | 254 | 962 |
鉝 | Lv | 0.228(推測) | 0,+2,+4(推測)[2] | 固體(推測) | 14(推測)[2] | 220(推測) | 800(推測) |
化學性質
[編輯]名稱 | 在空氣中燃燒 | 以發煙硝酸或王水氧化 | 和硫反應 | 和鹵素反應[3] | 和氰化鉀反應 | 和濃鹼反應 | 和鹽酸反應 | 其他 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
氧 | 在放電中生成臭氧,臭氧在受熱或經催化變回氧氣 | 不反應 | 生成二氧化硫 | 放電時反應 | 不詳 | 不反應 | 不詳 | — |
硫 | 發出藍色火焰,生成二氧化硫 | 生成硫酸 | — | 在室溫或中溫反應 | 生成硫氰酸鉀 | 生成硫化物和亞硫酸鹽 | 不反應 | 和濃硫酸共熱生成二氧化硫[註 1];溶於發煙硫酸,伴隨生成SO2,溶液變藍,但久置或加熱溶液會變色[註 2];溶於SbF5生成S8(SbF6)2[註 3];在FSO3H中用F2S2O6選擇性氧化硫生成S16(FSO3)2[註 4][4] |
硒 | 發出藍色火焰,生成二氧化硒 | 生成亞硒酸 | 723K生成紅色Se4S4(通式SenS8-n,n=1~7) | 在室溫或中溫反應(不和碘反應,只能簡單吸附)[註 5] | 生成硒氰酸鉀 | 生成硒化物和亞硒酸鹽,酸化時析出硒 | 不反應 | 溶於發煙硫酸、HSO3F、液態三氧化硫中分別產生綠色、黃色和紅色的溶液[註 6];和SbF5熔融生成含聚合陽離子的化合物如Se4(Sb2F11)2等 |
碲 | 發出藍色火焰,生成二氧化碲 | 生成亞碲酸(溶於8M硝酸生成鹼式硝酸碲2TeO2·HNO3) | 生成TeS7,在高壓可共結晶成Te7S10 | 在室溫或中溫反應[註 5] | 生成碲化鉀(K2Te)[註 7] | 生成碲化物和亞碲酸鹽,酸化時析出碲 | 有空氣時緩慢溶解 | 溶於發煙硫酸、HSO3F、液態三氧化硫中分別產生綠、黃和紅色溶液[註 6]和AsF5熔融生成含聚合陽離子的化合物如Te4(AsF6)2等 |
釙 | 燃燒生成二氧化釙 | 生成硝酸釙Po(NO3)4和各種鹼式硝酸釙 | 不反應 | 在室溫或中溫反應 | 不詳 | 不詳 | 生成二氯化釙,迅速氧化成四氯化釙[註 8] | 溶於硫酸生成含有簡單陽離子的硫酸鹽 |
鉝 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 | 不詳 |
注釋:
- ^ 方程式為:
- ^ 硫溶於發煙硫酸生成了環狀陽離子(如S82+等)而使溶液變成藍色,但若要分離出含有硫的環狀陽離子的晶體,那會很困難。值得一提的是,硫溶於發煙硫酸後形成的溶液因為含有少量的Sn2+游離基的原因,而具有弱的順磁性
- ^ 反應方程式為:;S82+離子是藍色的,它存在著以下平衡:。
- ^ 反應方程式為:;S162+離子是紅色的。
- ^ 5.0 5.1 這些鹵化物不單涉及元素的常見氧化態1、2、4和6,還包括表觀氧化數小於1的低鹵化物。
- ^ 6.0 6.1 展現出顏色是因為溶液中生成了環狀聚合陽離子如Se42+、Se82+和Te42+。
- ^ 和熔融的氰化鉀反應。
- ^ 生成的二氯化釙由於釙的α輻射分解溶劑產生臭氧,將釙(II)氧化成釙(IV)。
化合物
[編輯]氧族元素的二元化合物見下表:
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ W. B. Jensen, The Periodic Law and Table (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- ^ 2.0 2.1 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (編). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
- ^ 張青蓮. 《无机化学丛书》第五卷:氧硫硒分族. 北京: 科學出版社. 1991年11月: P326. ISBN 7-03-002238-6.
- ^ 張青蓮. 《无机化学丛书》第五卷:氧硫硒分族. 北京: 科學出版社. 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 | 鹵素 |