Y Dược: Hóa vô cơ Nhóm VIA

MỤC TIÊU • Trình bày cấu tạo hóa học, liên quan cấu tạo và tính chất của các nguyên tố nhóm VIA • Trình bày lý tính, hóa tính, phương pháp điều chế và ứng dụng của các hợp chất của Oxy v

HÓA VÔ CƠ

Đối tượng: Sinh viên Dược sĩ Đại học

1

BÀI 8:

NGUYÊN TỐ NHÓM VIA

O, S, Se, Te, Bo

BÀI 8

8.1 Cấu tạo nguyên tử, tính chất chung

8.2 Tính chất hóa học chung của nhóm VIA

MỤC TIÊU

• Trình bày cấu tạo hóa học, liên quan cấu tạo và tính chất của các nguyên tố nhóm VIA

• Trình bày lý tính, hóa tính, phương pháp điều chế và

ứng dụng của các hợp chất của Oxy và Lưu huỳnh

8.1 Cấu tạo nguyên tử (nhóm VIA)

8.1.1 Giới thiệu

5

Phân nhóm VIA

8.1 Cấu tạo nguyên tử (nhóm VIA)

8.1.2 Cấu hình electron và đặc điểm

Cấu hình electron của nhóm: ns2np4

O, S có tính phi kim, Se, Te á kim, Po tính kim loại có tính phóng xạ

Số oxi hoá:+4 và +6, -2, +2

Độ bền của số oxi hoá +4 tăng dần từ S đến Po, còn độ bền

số oxihoá +6 giảm dần

8.1 Cấu tạo nguyên tử (nhóm VIA)

8.1.2 Cấu hình electron và đặc điểm

7

 Bắt đầu từ S, các nguyên tử còn orbital d trống nên dễ nhận các e từ nguyên tử khác tạo liên kết phối trí p d Khả năng phối trí tăng lên từ S đến Po

8.2 Tính chất hóa học chung của

chung của nhóm VIA

 Tính khử

- Phản ứng với halogen

- Phản ứng với oxy

 Tính oxy hóa:

- Phản ứng với kim loại

- Phản ứng với phi kim

8.2 Tính chất hóa học chung của

2/ Các nguyên tố trong nhóm bị oxy hóa bởi oxy:

(E = S, Se, Te, Po) Chất là EO2, S02 còn bị oxi hóa thành S03 trong sản xuất acid sulfuric:

3/ Hai phản ứng đáng nhớ trong lưu huỳnh

8H2S (k) + 402 (k) -> S (r) + 8H20 (k)

thiosulfat:

8S(r) + 8Na S0 (aq) -> 8Na S (aq)

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất O

- Tồn tại dưới dạng phân tử gồm hai nguyên tử O2

-Oxi thiên nhiên tồn tại dưới dạng đơn chất và hợp chất là hỗn hợp của 3 đồng vị

-Là nguyên tố phổ biến trên trái đất: chiếm 21%trong khí quyển, chiếm 47% thành phần của vỏ trái đất

Điều chế oxi

-Trong phòng thí nghiệm: điều chế O2 bằng phân huỷ các hợp chất giàu oxi, kém bền như KMnO4, KClO3…ở t0 cao 2KNO3 2KNO2 +O2

KMnO K MnO +MnO +O

KClO KCl +3O (t0 , MnO )

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất N

Điều chế trong công nghiệp

1 Hoá lỏng không khí, hạ thấp nhiệt độ xuống khoảng

-200oC thu được hỗn hợp không khí ở trạng thái lỏng,sau đó làm bay hơi phân đoạn tăng nhiệt độ đến t= -195oC (N2 bay hơi), rồi đến t= -183oC O2 bay ra Ưu điểm của phương

pháp cho phép thu được N2 và O2 tinh khiết

2 Điện phân H2O trong dung dịch kiềm cũng cho phép thu được O2 và H2 tinh khiết, nhưng đây là phương pháp đắt tiền

.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất O

15

Ozon

Đặc điểm cấu tạo

Phân tử ozon trước đây một thời gian dài được coi là có cấu tạo vòng kín

Phân tử O3 không có vòng kín mà là phân tử hình góc:

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất O

17

Tính chất hoá học

-O3 kém bền hơn so với O2 và dễ bị phân huỷ thành O2

O3 có tính oxi hoá mạnh hơn nhiều so với O2 Ví du: O3 có thể tương tác với Ag và Hg:

nước thải, làm sạch không khí

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất O

8.3 Các đơn chất và hợp chất

19

OXIDE – XnOm

Oxit axit: tan trong nước tạo thành axit

Oxit lưỡng tính: vừa tan trong axit vừa tan trong bazo

Oxit bazo: tan trong nước tạo thành bazo

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất O

Oxit trơ: không tạo muối

HYDROXIT – OmX(OH)n:

Hidroxit bazo là hidroxit tương ứng với oxit bazo

Hidroxit axit là hidroxit tương ứng với oxit axit

Hidroxit lưỡng tính là hidroxit tương ứng với oxit

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất O

21

OmX(OH)n

Độ mạnh của hidroxit axit tăng theo giá trị m trong trong

phân tử và độ âm điện của X

Vd: HOCl < HNO2< HNO3

HI < HBr < HCl

Tính chất bazo tăng khi số oxi hóa và độ âm điện của X

giảm,bán kính của ion trung tâm tăng

Fe(OH)3< Ca(OH)2< Ba(OH)2

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất N

Trong cùng 1 chu kỳ: tính axit tăng dần, tính bazo giảm dần Trong cùng 1 nhóm: tính axit giảm dần, tính bazo tăng dần

Tính chất hoá học

-Đây là hợp chất kém bền dễ bị phân huỷ :

2H2O2 =2H2O+O2

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.1 Đơn chất và hợp chất O

Trong công nghiệp:

Phương pháp điện phân H2SO4 50%

Phương pháp từ antraquinon

S tồn tại dưới nhiều dạng thù hình khác nhau,do có thể tạo

mạch đồng nhất gồm nhiều nguyên tử S.Hai dạng thù hình thông thường gặp nhất của lưu huỳnh là Sª và Sℬ

+Các dạng thù hình này đều là chất tinh thể cấu tạo từ các phân

tử S8

Tất cả các dạng thù hình của S không tan trong nước, tan trong rượu và este,nhưng tan tốt trong benzen và đặc biệt là CS2

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.2 Lưu huỳnh

28

Tính chất hoá học:

- Ở nhiệt độ thường kém hoạt động hoá học, ở nhiệt độ cao

nó phản ứng với hầu hết các nguyên tố trừ các khí hiếm, nitơ, iốt, vàng và platin

-Với kim loại và hydro lưu huỳnh thể hiện tính oxy hoá

S+H2 ⇄ H2S ( 300 0C )

S tác dụng vớicác kim loại:Với các kim loại kiềm và kiềm thổ, Ag, Hg phản ứng xảy ra ở to thường, còn với Fe, Ni,

Co, Cr phản ứng xảy ra ở to cao

-Với các phi kim, S thể hiện tính khử:+ S cháy trong không khí tạo thành khí sunfua dioxit:

S+O =SO

Do ⍷oS/H2S =0,14V nên mọi cặp oxi hoá khử có thế

khử lớn hơn 0,14V đều có thể oxi hoá H2S thành S,ví dụ:

I +H S=S+2HI

Các chất oxi hóa mạnh : Cl2 hoặc Br2 oxi hóa H2S thành

H2SO4: H S+4Cl +4H O=H SO +8HCl

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.2 Lưu huỳnh

Điều chế H2S

- Trong công nghiệp H2S thường được tách từ khí

thiên nhiên trong quá trình tinh chế dầu mỏ

- Trong phòng thí nghiệm H2S được điều chế từ các muối sunfua:

FeS + 2HCl = FeCl2 +H2S

nc=-75oC,tan tốt trong nước Ở

20oC 1 lít nước hoà tan khoảng 40 lít khí SO2

- Là tác nhân làm lạnh và được ứng dụng để sản xuất axit sunfuric, là chất gây ô nhiễm môi trường

halogen…có thể oxi hoá SO2 hoặc SO32- thành SO42-.Ví dụ HNO +SO =H SO +2NO

Cl +H O+ Na SO =Na SO + 2HCl

Cl +SO +H O=H SO + 2HCl

+ Trong phòng thí nghiệm: SO2 được điềuchế bằng

cách nhỏ axit H2SO4 vào muốisunfit hoặc hydrosunfit

NaHSO3 +H2SO4 =NaHSO4 +H2O+ SO2

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.2 Lưu huỳnh

Hợp chất với số oxi hoá (+6)

- SO3 có cấu tạo là tam giác phẳng, góc OSO là 120o, phân tử không phân cực

- Phân tử SO3 tồn tại ở trạng thái hơi Khi làm lạnh hơi ngưng tụ thành chất lỏng dễ bay hơi(ts =44,8oC) gồm chủ yếucác phân tử trime mạch vòng (SO3)3: 3SO3 ⇆

(SO3)3,hỗn hợp được làm lạnh đến16,8oC, chất lỏng biến thành khối rắn dạng SO3 y,có cấu tạo bởi 3 hình bốn mặt SO4 nối với nhau bởi các nguyên tử O

H2SO4 đặc vào nước mà không được làm ngược lại

+ Đây là axit mạnh, H2SO4 đặc có tính oxi hoá mạnh,

có thể oxi hoá được các kim loại kém hoạt động hoá học như Cu, Ag, Hg, sản phẩm phản ứng khử H2SO4 là SO2

H SO +Cu=CuSO +SO +2H O

cũng bị axit H2SO4 đặc nóng oxi hoá thành các oxit có số oxi hoá cao, ví dụ:

S+H SO =2SO +2H O

C+H SO =CO +SO +H O

Tính đặc trưng của S2O32- là tính khử và khả năng tạo phức

S2O32- bị Cl2 hoặc Br2 oxi hoá thành SO42-

S2O32- +4Cl2 +5H2O=2SO42- +8Cl- + 10H+ (sử dụng phản

ứng này để loại vết Cl2 còn lại sau khi tẩy sợi)

Dung dịch chứa ion S2O32- có khả năng hoà tan AgBr và

8.3 Các đơn chất và hợp chất

8.3.3 Đơn chất và hợp chất của Se, Te

1 Như lưu huỳnh: 2 oxit acid, 2 acid ( +4, +6)

2.H2SeO4 : oxi hóa mạnh, kém bền hơn H2SO4 ( cùng hút nước mạnh)

H2SeO4 + 2HCl= H2SeO3 + Cl2 + H20

H2SeO4 khan hòa tan được Ag, Au

8.4 Ứng dụng

8.4.1 Ứng dụng các hợp chất vô cơ của O

45

 Hít thở tạo năng lượng, ATP

 O2 ( 99%): khó thở, hen, đau tim, ngộ độc CO, lồng ấp trẻ

em

 N20 chứa 20-25% oxy dùng gây mê phẫu thuật thời gian ngắn

 O2 trị giun đũa

 H2O2 dùng để tẩy uế, sát trùng vết thương, khử mùi

 65% ZnO và 35% ZnO2 dùng để băng bó vết thương,

nhiễm trùng

8.4 Ứng dụng

8.4.2 Ứng dụng của S

 Thành phần da, móng, acidamin, hocmon

 S mịn dùng trị nấm, ghẻ, tróc sừng; S thăng hoa: thuốc tẩy, giải độc Pb, Hg

 Hỗn hợp kali thiosulfat (K2S203) va kali polysulfid (K2Sx) trị các bệnh ngoài da

+ SeS2 ( 1-2,5%) trị lang ben, viêm da đầu

+ Bổ sung Se đầy đủ