Bài giảng Hóa đại cương vô cơ: Chương 8 - Nguyên tố nhóm VI

Chương 8: Nguyên tố nhóm VI Mục tiêu Chương giúp sinh viên:  Hiểu rõ mối liên quan cấu tạo nguyên tử tính chất đơn chất hợp chất O, S, Se  Viết phản ứng oxy hoá khử hợp chất Cr (III) Cr (VI)  Nắm vững vai trò sinh học ứng dụng Y - Dược O, S, Se Cr Chương 8: Nguyên tố nhóm VI Nội dung 8.1 Nhóm 6A (O - S - Se - Te – Po) 8.1.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo ứng dụng đơn chất 8.1.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý 8.1.3 Các phản ứng 8.1.4 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng 8.1.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược Độc tính 8.2 Nhóm 6B : (Cr – Mo – W) 8.2.1 Trạng thái thiên nhiên 8.2.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý 8.2.3 Đơn chất 8.2.4 Hợp chất 8.2.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược Chương 8: Nguyên tố nhóm 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) VI 8.1.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo ứng dụng đơn chất Nguyên tố Oxy Nguồn thiên nhiên chủ yếu Khơng khí Chế tạo nguyên tố Ứng dụng đơn chất Cất phân đoạn khơng Tác nhân oxy hố để chế tạo khí lỏng gang, thép; làm nước; tay màu bột giấy; làm nhiến liệu tên lửa; dùng Y hoc Lưu huỳnh Mỏ S tự (vùng có núi lửa); Hóa lỏng S mỏ Dùng chế tạo H2S04; lưu hoá khí thiên nhiên H2S dầu ngấm bang nước cao su; chế tạo hoá chất mỏ; [hợp chất biến nóng áp suất cao cho dược phẩm, vải sợi sulfid FeS2, FeCuS2, galen PbS, hút lên mặt đất; oxy thuốc diệt côn trùng ZnS] hố H2S có xúc tác Selen Dạng tạp chất quặng Khử H2Se03 SO2 Trong ngành điện tử, photocopy; sulfid; bun lắng anod thuốc nhuộm Cadmi tinh chế Cu Telur Hôn hợp tellurid sulfid thành Oxy hố đến Na2Te03, Làm thép nhóm đến 11 kim loại; bùn sau điện phân lắng anod tinh chế Cu Poloni Nguyên tố vết tạo thành trongMới tách lượngLàm nguồn nhiệt cho trạm Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: O - S - Se - Te - Po 8.1.2 Những đặc tính ngun tử vật lý Cấu hình electron nhóm: ns2np1 Trạng thái oxy hố thấp +4 trở nên phổ biến nguyên tố cuối nhóm Càng xuống nhóm, kích thước ngun tử ion tăng dần; ion hố Nhóm VI A Tên Bán ngun kính tơ ngun tư (A°) Oxy 0,73 (oxygen) 16,00 2s22p4 (-1,-2) 16 Lưu 1,03 s huỳnh 32,07 (sulfur) 3s 3p4 (-2, +6, +4, +2) Bán kính ion (A°) 1,40 Năng Độ âm điện lượng ion (thang hoá thứ Pauling) (eV) 13,61 3,5 Khối lượng riêng (g/cm3) 1,50 Nhiệt độ nóng chảy (°C) -219 Nhiệt % đô vỏ sôi đất (°C) -183 -50 113 445 0,052 (O2-) 1,84 10,36 (S2-) 2,5 2,07 Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý Nhóm VI A Tên Bán ngun kính tơ ngun tư (A°) Bán kính ion (A°) Nằng Độ âm lượng ion điện hoá thứ (thang (eV) Pauling ) Khối lượng riêng (g/cm3) Nhiệt độ nóng chảy (°C) Nhiệt % đô sôi vỏ (°C) đất 34 Se 78,96 4s24p4 (-2, +6, +4, +2) 52 Selen 1,19 127,6 5s25p4 (-2, +6, +4, +2) 84 Telur 1,42 Poloni 1,68 Te Po 210 6s26p4 (+4, +2) 1,98 (Se2-) 2,21 (Te2-) 0,94 (Po4+) 9,75 2,4 4,28 217 685 10-7 9,0 2,1 6,25 452 990 10-7 7,9 2,0 9,14 254 962 10-14 Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.3 Các phản ứng Các halogenid tạo thành từ phản ứng trực tiếp: E (r) + X2 (k) —> EX khác (E = S, Se, Te; X = F, Cl) Các nguyên tố nhóm bị oxy hoá oxy: E (r) + 02 (k) -> E02 (E = s, Se, Te, Po) Chú ý: SO2 cịn bị oxy hố tiếp thành SO3 2S02 (k) + 02(k) -> SO (k) Chế tạo S cách oxy hoá hydro sulfid: 8H2S(k) + 402(k) -> s8(r) + 8H20 (k) Chế tạo Thiosulfat: S8(r) + 8Na2SO3(aq) —> 8Na2S203 (aq) Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.4 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng  Tính chất vật lý Oxy khí lưỡng ngun tử, sơi nhilưu huỳnh chất rắn, phân tử gồm nhiều nguyên tử Selen kim màu xám Helur có tính kim loại ngun tố phía nhóm, cịn liên kết mạng cộng hố trị Poloni có cấu trúc tinh thể kim loại Độ dẫn điện tăng dần từ xuống nhóm có thay đổi liên kết từ dạng phân tử đơn lẻ Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.4 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng  Tính chất hóa học Những thay đổi tính chất hố học nhóm VIA có nhiều tương tự nhóm trước (VA) - Tác dụng với axit: FeSe (r) + 2HC1 (aq) -> H2Se (k) + FeCỊ> (aq) Những điểm bật hoá học oxy Oxy thiên nhiên hỗn hợp đồng vị với tỷ lệ: 16O 17O 18O (99,76%) (0,04%) (0,2%) Ớ điều kiện thường oxy chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, hố lỏng hố rắn nhiệt độ thấp Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.4 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng Những điểm bật hoá học oxy Ở trạng thái lỏng rắn, oxy có màu xanh nhạt Ngược với 02, ozon khí màu xanh, vị đắng, mùi khét, tan nước nhiều oxy 15 lần, độc Ozon có hoạt tính hố học mạnh 02 nhiều Ag + 02 -> PbS + 403 2KI + 03 Ag20 + 02 -> PbS04 + 402 + H20 —» I2 + 2KOH + 02 Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.4 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng Những điểm bát hoá học lưu huỳnh Ở điều kiện thường, phân tử lưu huỳnh vòng hình ―vương miện‖ gồm nguyên tử (S8) Dạng thù hình ổn định (bền nhất) lưu huỳnh a-S8 vịng, hệ thoi thẳng Đó chất rắn, màu vàng, cách điện, nghịch từ, có khối lượng riêng 2,07 g/cm3 Cịn có y-S8 vịng (đơn tà) bền ~100oC Ở nhiệt độ cao nữa, vòng s8 bị đứt nối lại vối thành chuỗi Sn tạo nhiều dạng thù hình khác Chương 8: Ngun tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.4 Mối liên quan cấu tạo tính chất Đơn chất hợp chất quan trọng Selen telur Các hợp chất Se Te giống với hợp chất S Sự khác phần lớn khác kích thước nguyên tử độ âm điện Selen dioxyd Se02 dễ tan nưốc tạo thành acid selenơ: Se02 + H20 -> H2Se03 Acid cho muối hydroselenit HSeO3- selenit Se032- Khác với S4+, Se4+ có tính oxy hố mạnh dễ bị khử nguyên tố Ví dụ: Se02 + 2S02 —> Se + 2SO3 Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược Độc tính Oxy Trừ số sinh vật đơn bào kỵ khí, tất động vật, thực vật vi khuẩn cần 02 cho trình sản xuất lượng cách sử dụng chuỗi vận chuyển electron phụ thuộc 02 Oxygen dùng điều trị phải chứa 99,0%; dùng để hít trường hợp khó thở, bị hen, đau tim, ngạt thỏ, lao, ngộ độc carbon monooxyd (CO) sơ khí độc khác, trẻ sơ sinh đẻ non cần ni lồng ấp Thở khí oxy Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược Độc tính Lưu huỳnh Ở người trưởng thành, S chiếm khoảng 0,25% khối lượng thể (~150 g) S tham gia cấu tạo protein từ amino acid chứa methionin, cystein cystin Lưu huỳnh Các hợp chất s, enzym chứa nhóm thiol (-SH) tham gia q trình khử độc, q trình oxy hố khử thể Với chế độ dinh dưỡng bình thường người khơng bị thiếu S sẵn thực phẩm (hải sản, hành tỏi, có dầu, thịt, trứng ) Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.1 Nhóm 6A: (O - S - Se - Te – Po) 8.1.5 Vai trò ứng dụng Y-Dược Độc tính Selen Ngày nay, Se khẳng định nguyên tố vi lượng quan trọng, thiếu cho hệ thông bảo vệ chống oxy hoá, loại bỏ gốc tự Selen tăng cường tồn diện hệ thơng bảo vệ, giúp ngăn ngừa nhiều dạng ung thư, bảo vệ hệ tim mạch Selen cần cho tạo thành glutation tái tạo vitamin C; vừa hiệp đồng vừa tái tạo vitamin E Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.2 Nhóm 6B: (Cr – Mo – W) 8.2.2 Những đặc tính nguyên tử vật lý Nhóm VI B Tên nguyên tố Bán kính nguyên tử(A°) Crom 1,28 24 Cr 52,00 3d 4s1 (+2, +3, +6) 42 Molybden 1,39 4d55s1 (+2 +6) 74 W 183,85 5d 6s2 (+2 +6) (+3) 0,52 Năng Độ âm Khôi lượng ion điện lượng hoá thứ (thang riêng (eV) Pauling) (g/cm3) To nóng chảy (°C) Nhiệt % độ sơi vỏ (°C) đất 6,77 1,66 7,2 1850 2530 2.10 7,38 2,2 10,2 2621 4810 -4 5.10 2,36 19,1 3390 5650 1,5.10 (+6) Mo 95,94 Bán kính ion (A°) 0,57 Wolfram 1,39 (tungsten) 0,80 (+4) 0,76 (+6) 0,80 (+4) 7,98 0,77 (+6) Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.2 Nhóm 6B: (Cr – Mo – W) 8.2.3 Đơn chất Ở điểu kiện thường, Cr - Mo - W kim loại màu xám Chúng đứng đầu kim loại nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi nhiệt độ thăng hoa Crom, molybden wolfram sử dụng chủ yếu làm cấu tử tạo hợp kim có độ rắn cao, bền với tác nhân ăn mòn chịu nhiệt Crom dùng để mạ; wolfram làm dây tóc đèn điện Wolfram Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.2 Nhóm 6B: (Cr – Mo – W) 8.2.4 Hợp chất Các hợp chất crom  Với electron hoá trị ([Ar]3d 4s ), crom thể tất trạng thái oxy hóa có: 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6; quan trọng trạng thái +2, +3 +6  Crom tạo nhiều hợp chất có màu (tiếng Hy Lạp, croma màu sắc)  Crom (II) oxyd CrO có liên kết ion điển hình, hồ tan dung dịch acid:  CrO(r) + 2H+ (aq) -> Cr2+ (aq) + H20 (1) Crom (III) oxyd Cr203 dạng tinh thể màu đen ánh kim cứng (tương tự corandum Al203-a), hợp chất bền crom  Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.2 Nhóm 6B: (Cr – Mo – W) 8.2.4 Hợp chất  Hợp chất molybden wolfram: Molybden Wolfram tồn oxyd trạng thái oxy hoá +6 MoO3 W03 (giống crom) MoO3 W03 bền Cr03 nhiều Chúng dễ tan kiềm tạo thành muối molybdat MoO42và wolframat WO42Hợp chất thường dùng Mo:  Acid molybdic: H2Mo04  Muối molybdat: Na2MoO4, (NH4)2Mo04 Chương 8: Nguyên tố nhóm VI 8.2 Nhóm 6B: (Cr – Mo – W) 8.2.5 Vai trò ứng dụng Y - Dược Crom molybden nguyên tố vi lượng thiết yếu cho thể  Crom Trong thể người, hàm lượng crom khoảng 0,1 mg cho kg thể trọng Crom tham gia vào trình dung nạp glucose cách tăng số lượng yếu tố thụ cảm với insulin màng tế bào Chương 8: Nguyên tố 8.2 Nhóm 6B: (Cr – Mo – W) nhóm VI 8.2.5 Vai trò ứng dụng Y - Dược Crom molybden nguyên tố vi lượng thiết yếu cho thể  Molybden  Cơ thể người có từ - 10 mg Mo Molybden có vai trị khử độc cho thể nhiều chế Enzym xanthin oxydase chứa Mo có tác dụng điều hồ lượng acid uric - chất chống oxy hoá