Элементы главной подгруппы шестой группы периодической системы это кислород, сера, селен, теллур и полоний. Последний из них — радиоактивный металл; известны как природные, так и искусственно полученные его изотопы.
Во внешней электронной оболочке атомы рассматриваемых элементов содержат шесть электронов — два на s-орбитали и четыре на p-орбитали. Атом кислорода отличается от атомов других элементов подгруппы отсутствием d-подуровня во внешнем электронном слое:
Как указывалось в § 41, такая электронная структура атома кислорода обусловливает большие энергетические затраты на «распаривание» его электронов, не компенсируемые энергией образования новых ковалентных связей. Поэтому ковалентность кислорода, как правило, равна двум. Однако в некоторых случаях атом кислорода, обладающий неподеленными электронными парами, может выступать в качестве донора электронов и образовывать дополнительные ковалентные связи по донорно-акцепторному способу.
У серы и у остальных элементов подгруппы число неспаренных электронов в атоме может быть увеличено путем перевода s- и p-электронов на d-подуровень внешнего слоя. В связи с этим указанные элементы проявляют ковалентность, равную не только 2, но также 4 и 6.
Все элементы данной подгруппы, кроме полония, неметаллы, хотя и менее активные, чем галогены. В своих соединениях они проявляют как отрицательную, так и положительную окисленность. В соединениях с металлами и с водородом их степень окисленности, как правило, равна −2. В соединениях с неметаллами, например с кислородом, она может иметь значение +4 или +6. Исключение при этом составляет сам кислород. По величине электроотрицательности он уступает только фтору (см. табл. 6 на стр. 118); поэтому только в соединении с этим элементом (OF2) его окисленность положительна (+2). В соединениях со всеми другими элементами окисленность кислорода отрицательна и обычно равна −2. В пероксиде водорода и его производных (см. § 117) она равна −1.
Как и в группе галогенов, физические и химические свойства рассматриваемых элементов закономерно изменяются с увеличением порядкового номера. Появление новых электронных слоев влечет за собой увеличение радиусов атомов, уменьшение электроотрицательности, понижение окислительной активности незаряженных атомов и усиление восстановительных свойств атомов со степенью окисленности −2. Поэтому неметаллические свойства, ярко выраженные у кислорода, оказываются очень ослабленными у теллура.
Таблица 25. Некоторые свойства кислорода и его аналогов
| Кислород | Сера | Селен | Теллур | |
|---|---|---|---|---|
| Строение внешнего электронного слоя атома | 2s22p4 | 3s23p4 | 4s24p4 | 5s25p4 |
| Энергия ионизации атома, эВ | 13,62 | 10,36 | 9,75 | 9,01 |
| Относительная электроотрицательность | 3,50 | 2,6 | 2,5 | 2,1 |
| Радиус атома, нм | 0,066 | 0,104 | 0,117 | 0,137 |
| Радиус иона Э2−, нм | 0,136 | 0,182 | 0,193 | 0,211 |
| Температура плавления, °C | −218,8 | 119,3 * | 217 ** | 449,8 ** |
| Температура кипения, °C | −183,0 | 444,6 | 685 | 990 |
Некоторые свойства элементов главной подгруппы шестой группы приведены в табл. 25.
* Моноклинная модификация; температура плавления ромбической модификации равна 112,8 °C.
** Тригональная модификация.
Содержание
- 123. Кислород в природе. Воздух
- 124. Получение и свойства кислорода
- 125. Озон
- 126. Сера в природе. Получение серы
- 127. Свойства и применение серы
- 128. Сероводород. Сульфиды
- 129. Диоксид серы. Сернистая кислота
- 130. Триоксид серы. Серная кислота
- 131. Получение и применение серной кислоты
- 132. Пероксодвусерная кислота
- 133. Тиосерная кислота
- 134. Соединения серы с галогенами
- 135. Селен. Теллур