halkogeni

Question 1

naštej halkogene
oksidacijska št.

Answer 1

O
S
Se selen
Te telur
Po polonij (radioaktiven)

oksidacijska št. S, Se in Te -2,0,+2,+3,+4,+4,+6 (pomembna -2,+4,+6)

S’2-, Se’2- in Te’2- precej kovalentni značaj
velike ionizacijske energije, mrežne energije manjše kot pri oksidih

elektronegativnost po skupini navzdol pada (manjši ionski značaj)

Question 2

halkogeni tvorba vezi
(velike razlike z kisikom, ki nima dosegljivih d orbital)

Answer 2

-sprejem dveh elektronov
ker el. negativnosti niso velike (razen O): ionske spojine le v primeru kovin z najmanjšimi elektronegativnostmi (Na2S, MgS, BaS,…) razlika v el. neg. vsaj 1,8-2

-kovalentne vezi
dve ali več, tvorijo z nekovinami
lahko pride do hibridizacije
tvorba do 6 kovalentnih vezi s hibridizacijo (pošljejo elektrone v d orbitale npr. H2SO4: 2 para in 2 samska, pare mora razpariti: pošlje dva el. v d orbitale - dve pi vezi)

Question 3

tvorba verig halkogeni

Answer 3

za halkogene (razen O) je značilna tvorba verig
S6, S8 obroči

μS verige (samo na zadnjih dveh naboj)
polisulfidi Na2Sx
polisulfani H2Sx

Question 4

žveplo vir in pridobivanje
reakcija nastanek samorodnega žvepla

Answer 4

glavni vir samorodno žveplo, ki je nastalo pri vulkanski dejavnosti:
H2S + SO2 → S + H2O

drugi pomembni vir sulfidne rude, polisulfidi, sulfati

pridobivanje samorodnega S (Fraschev postopek)
100m v globino zavrtajo trojno koncentrično cev
po zunanji vpihavajo vodno paro - stali žveplo
po notranji vpihavajo vroč zrak- po srednji cevi iztisnejo tekoče žveplo na površino

Question 5

nastanek žvepla (ospadni produkt H2S v koksarnah)

redukcija sulfatov (starejši način prodobivanja)
CaSO4

Answer 5

H2S: praženje (segrevanje na zraku)
2H2S + 3 O2 → 2SO2 + 2H2O
nato izvedejo reakcijo z preostalim H2S
SO2 + H2S → 3S + 2H2O

redukcija sulfatov z ogljikom
CaSO4 + 4C → CaS +4CO
sulfid + kislina → H2S → delni sežig → SO2

Question 6

pridobivanje selena in telurja

Answer 6

slen in telur pridobivanje iz rud, ki so bogate s selenidi in teluridi
rude segrevamo na zraku (praženje)
M= kovina
2MSe + 3O2 → 2SeO2 + 2MO

sledi redukcija oksidov z SO2
SeO2 + 2SO2 + 2H2O → Se + 2H2SO4

Question 7

alotropija halkogeni

Answer 7

vsi halkogeni (razen O)pri sobnih pogojih trdni
razlog: velike molekule, težke, tvorijo verige in obroče

alotropija= snov pri istih pogojih obstaja v razlinih oblikah/ modifikacijah
npr. žveplo: obroč S8 (pri obnih pogojih)
pri segrevanju se obroči cepijo: nastanejo dolge verige do 1000 atomov
pri nadaljnem segrevanju se cepijo na molekule S6, S4 in S2

če žveplo v obliki dolgih verig ohladimo, dobimo amorfno plastično žveplo

spremembe žvepla pri ugrevanju:
160C = S8 svetlorumena talina
200C = Sx rjavordeča talina
450C = S8 (vrelišče)
620C = S8,S7, S6
720C S2

pri selenu podobni pojavi (rdeče, črne, sive: obstojne cik cak verige modifikacije)
pri telurju le ena modifikacija (podobna selenovi sivi)

Question 8

spojine S, Se in Te z vodikom
pridobivanje (dva načina)

Answer 8

pridobivanje:
-direktna sinteza (počasi, visoka temp.)
H2 + S → H2S
H2 + Se → H2Se
2H (atomarni vodik!) + Te → H2Te

-sulfidi + kisline (primernejše, tudi v laboratoriju: Kippov aparat)
FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S

plinasti

Question 9

kemijske lastnosti vodikovih halkogenidov
reakciji H2S s kisikom

Answer 9

termična obstojnost manjša kot pri vodi pada z naraščajočo molsko maso

vodikovi halkogenidi so reducenti
2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O (veliko kisika)
2H2S + O2 → 2S + H2O (malo kisika)

Question 10

reakcija H2S z močnimi oksidanti (KMnO4, K2Cr2O7, konc. H2SO4, Cl2…)
v plinastem:
Cl2
SO2
v raztopini:
MnO4-
Cr2O7*2-
H2SO4

Answer 10

H2S reagira z močnimi oksidanti tako, da nastane žveplo

v plinastem:
H2S + Cl2 → 2HCl + S
2H2S + SO2 → H2O + 3S

v raztopini:
MnO4- + H2S + H+ → S + Mn2+ + H2O
Cr2O72- + H2S + H+ → S + Cr*3+ + H2O
H2SO4 + H2S → S + H2O

Question 11

H2S reakcija z bazo NaOH

Answer 11

H2S z vodo protolitsko reagira (je šibka kislina)
jakost kislin narašča po skupini navzdol

pri reakcijah z bazami dobimo soli: sulfide in hidrogensulfide
H2S + NaOH → NaHS + H2O
NaHS + NaOH → Na2S + H2O

sulfidi v glavnem slabo topni

Question 12

topnost sulfidov
nastanek H2S

Answer 12

sulfidi v glavnm slabo topni
topni so:
-alkalijski sulfidi
-zemeljsko alkalijski sulfidi
-amonijev sulfid

v kislih raztopinah koncentracija sulfidnih ionov majhna (več H3O+ pomakne ravnotežje pri Ka v levo)

sulfid + močna kislina → H2S

Question 13

polisulfidi
nastanek, razpad

Answer 13

sulfidi + žveplo → polisulfidi
Na2S + (1-x)S → Na2Sx

razpad: raztopino polisulfidov nakisamo
kislo okolje - veriga se protonira
Na2Sx + 2HCl → 2NaCl + (x-1)S + H2S

Question 14

polisulfani
nastanek, razpad
nomenklatura

Answer 14

polisulfidi + prebitek kisline pri 0C → polisulfani
se hitro protonira, nima časa razpadat
Na2Sx + + 2HCl → 2NaCl + H2Sx

zmes polisulfanov je rumena oljnata tekočina

razpad: dodatek baze
H2Sx → H2S + (x-1)S

H2S divodikov sulfid(2-)
H2S3 divodikov trisulfid(2-)

Question 15

žveplovi oksidi (4)
žveplovi peroksidi (2)

Answer 15

oksidi:
SO2
SO3
S2O
S2O3

peroksidi:
SO4
S2O7

Question 16

gorjenje žvepla na zraku

praženje sulfidnih rud
ZnS
FeS2

Answer 16

gorenje žvepla na zraku → SO2
eksotermna reakcija

S + O2 → SO2
SO2 + O2 → SO3 bel dim (nastane zelo malo, že prej segreto zaradi prve reakcije, ravnotežje pomaknjeno v levo)
S + O2 → SO3

praženje sulfidnih rud in pirita
ZnS + O2 → ZnO + SO2
FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Question 17

pridobivanje SO2 v laboratoriju

Answer 17

Na2SO3 + H2SO4 → NaSO4 + H2O + SO2
Cu + H2SO4 →CuSO4 + H2O + SO2

Question 18

kemijske lastnosti SO2
reakcija z vodo

Answer 18

razt. SO2 v vodi je kisla
SO2 + H2O ⇌ HSO3- + H3O+
HSO3- + H2O ⇌ SO3*2- + H3O+
z bazo pomaknemo ravnotežje v desno
+ NaOH → NaHSO3
++ NaOH → Na2SO3

kisel dež: raztapljanje SO2 v dežnih kapljah

lahko oksidant in reducnt
je redukcijsko belilo (razbarva vendar ne uniči)

Question 19

reakcije SO2 z močnimi oksidanti
MnO4-
Cr2O7*2-

Answer 19

SO2 z močnimi oksidanti reagira kot reducent
MnO4- + SO2 + H2O + H+ → Mn2+ + H2SO4
Cr2O72- + SO2 + H+ → Cr3+ + H2SO4 + H2O

Question 20

reakcije SO2 z močnimi reducenti
H2S
Na

Answer 20

H2S + SO2 → S + H2O
Na + SO2 → Na2O2 + S

Question 21

tavtomerija HSO3- iona

Answer 21

enkrat S 3 vezi (samo z kisiki), drugič 4
s segrevanjem se ta dva iona povežeta, odcepi se voda
dobimo disulfite

disulfitov iz vodne raztopine ne moremo izolirati

Question 22

sulfiti
SO2 + razt. NaOH
zakaj ne moremo izolirati produkta z odparevanjem vode?

Answer 22

SO2 + NaOH → NaHSO3

če segrevamo dobimo disulfite:
→ Na2S2O5

sulfiti slabo topni

Question 23

disulfiti
reakcije s kislinami
Na2S2O5 + H2SO4 →

razpad

Answer 23

Na2S2O5 + H2SO4 → NaSO4 + SO2 + H2O

S2O5*2- + H3O+ → SO2 + H2O

pri segrevanju razpade
Na2S2O5 → Na2SO3 + SO2

Question 24

SO3 industrijsko pridobivanje

Answer 24

visoke temp.
katalizatorji Pt, V2O5, Fe2O3
SO2 + O2 → SO3

kompromis med izkoristkom in hitrostjo
rešitev: katalizator
temperaturni gradient

pri sobnih pogojih SO3 trden

Question 25

SO3 pridobivanje v laboratoriju

Answer 25

s segrevanjem koncentrirane H2SO4

NaHSO4 → Na2S2O7 + H2O
Na2S2O7 → SO3 + Na2SO4

Question 26

lastnosti SO3

Answer 26

SO3 pri sobnih pogojih trdna bela snov
več polimorfnih modifikacij
alfa in beta modifikacije - verige
gama- ciklične (SO3)3

pri višjih temp (plinast) tvori trikotne planarne molekule

Question 27

žveplova kislina pridobivanje v industriji
dva načina:

Answer 27

H2SO4

1) iz SO2 preko SO3
SO3 + H2O → H2SO4
rešitev hidrofobnosti: SO3 najprej uvajamo v H2SO4 (oleum), nato razredčujemo
96% H2SO4

2) iz SO2 po oksidaciji z zrakom v prisotnosti NO2 (služi kot katalizator) in vodne pare
ni čista 60%
SO2 + NO2 + H2O → H2SO4 + NO (mnogi vmesni koraki)
2NO + O2 → 2NO2 (se ne porablja)

Question 28

lastnosti H2SO4
izgled
segrevanje
prevodnost

Answer 28

znana v čistem stanju! (žveplova 4 ni!!)

brezbarvna viskozna tekočina
segrevanje: H2SO4 → SO3 + H2O
prevaja el. tok
z vodo tvori azeotropno zmes

koncentrirana H2SO4 močan oksidant
vroča raztaplja kovine

koncentrirana hladna je oksidant
razredčena hladna NI oksidant

Question 29

zakaj je vroča konc. H2SO4 še močnejši oksidant?

reakcija z Cu

Answer 29

ker delno razpada
H2SO4 → SO3 + H2O
SO3 →SO2 + O (atomarni kisik zelo reaktiven!)

Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O
(oksidira S od +6 do +4)

Question 30

lastnosti koncentrirane H2SO4
kovine
plini
sladkor

Answer 30

-vroča koncentrirana H2SO4 oksidira kovine, ki se sicer v kislini ne raztapljajo (Cu, Ag, Hg…)
Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O
Ag + H2SO4 →Ag2SO4 + SO2 + H2O

-izredno higroskopna (veže vodo) : sušenje plinov (razen bazičnih in reducentov HBr, HI, H2S)

-lahko celo iztrga kovalentno vezano vodo iz ogljikovih hidratov
H2SO4 + sladkor → oglje

s koncentrirano H2SO4 lahko vplivamo na ravnotežje pri katerih nataja voda

Question 31

katere kovine se raztapljajo v razredčeni in hladni H2SO4

Answer 31

kovine z negativnim elektrodnim potencialom Zn, Al, Mg, …

Question 32

derivati oksokislin žvepla (5)

Answer 32

H2SO4 žveplova k.
H2S2O7 dižveplova k.
H2S2O3 tiožveplova k.
H2SO5 peroksižveplova k.
H2S2O8 peroksi di žveplova

Question 33

dižveplova kislina
lastnosti
dodatek vode
soli

Answer 33

H2S2O7 znana v čistem stanju
pridobivanje iz oleuma (SO3 v H2SO4)
prozorni kristali
ker je nastala iz vode (2x žveplova k. - voda), ob dodatku vode nastane H2SO4
H2S2O7 + H2O → 2H2SO4

najprej hidrogensulfat, šele nato odcepljamo vodo (če bi šli direktno z dižveplovo bi vmes delno razpadla)
NaHSO4 (200C) → Na2S2O7 + H2O
Na2S2O7 (300C) → Na2SO4 + SO3

Question 34

pridobivanje peroksižveplovih kislin

reakcije z vodo

značilnosti

Answer 34

peroksižveplova: klorosulfonska k. + vodikov peroksid
ClHSO3 + H2O2 → H2SO5 + HCl

peroksidižveplova
ClHSO3 + H2SO5 → H2S2O8 + HCl
ali anodna oksidacija koncentrirane H2SO4
H2SO4 → H2S2O8

pri reakciji z vodo razpadeta
H2SO5 + H2O → H2SO4 + H2O2
H2S2O8 + H2O → H2SO4 + H2SO5

peroksidisulfati so močni oksidanti
oksidirajo
Mn2+ → MnO4-
Cr3+ → CrO4*2-

Question 35

tiožveplova kislina
sinteza

Answer 35

eden od kisikov se zamenja z žveplom
obstojna samo v dietiletru (v vodi se žveplo zamenja z OH skupino)

H2S + SO3 (eter)→ H2S2O3
trik od prej:
HSO3Cl + H2S → H2S2O3 + HCl

Question 36

tiosulfati nastanek

Answer 36

sama kislina ni obstojna, soli tiosulfati pa so
-segrevanje suspenzije NaSO3 in S
Na2SO3 + S → Na2S2O3

-uvajanje H2S in SO2 v vodno raztopino NaOH
SO2 + H2S + NaOH → Na2S2O3 + H2O
oz.
SO2 + NaOH → NaHSO3
H2S + NaOH → NaHS + H2O
NaHS + NaHSO3 → Na2S2O3 + H2O

Question 37

tiosulfati reakcije
s klorom
z jodom
z rumeno soljo

Answer 37

Na2S2O3 je reducent (zaradi žvepla, ki je v nizkem oksidacijskem)
-odstranjevanje klora pri beljenju papirja
Na2S2O3 + Cl2 + H2O → NaHSO4 + HCl

-reducira jod
Na2S2O3 + I2 → NaI + Na2S4O6
jod tvori kompleks s škrobom (volumetrično določevanje joda)

-fiksir v črnobeli fotografiji
AgBr + S2O32- → [Ag(S2O3)2]3- + Br-

Question 38

polisulfanmonosulfonske
polisulfandisulfonske kisline

ditionova kislina

Answer 38

polisulfanmonosulfonske:
H2Sx-1 + SO3 → H2SxO3
X= 3 do 10 (sulfonska k. samo na eni strani)

polisulfandisulfonske kisline:
H2Sx-2 + 2SO3 → H2SxO6
X= do 22 (sulfonska kislina na obeh straneh)

ditionova kislina:
H2S2O6 obstojna in močna kislina
ne reagira z oksidanti in reducenti

politionati v kislih raztopinah razpadejo → S, SO2, H2SO4

Question 39

halogenski derivati oksokislin žvepla
sinteza klorosulfonske
sinteza surfilovega klorida
dodatek vode

nastanek tionilov klorid (derivat H2SO3)

Answer 39

zamenjava OH skupine s halogenidom

klorosulfonska kislina (za en korak nazaj, podobna sentezna pot kot za H2SO4)
SO3 + HCl (namesto H2O) → HSO3Cl

sulfurilov klorid (dva koraka nazaj v sintezi)
SO2 + Cl2 → SO2Cl

HSO3Cl + H2O → H2SO4 + HCl
SO2Cl2 + 2H2O → H2SO4 + 2HCl

tionilov klorid (SOCl2) nastanek:
SO2 + PCl5 → SOCl2 + POCl3

Question 40

oksidi in oksospojine selena
nastanek (brez reakcije)
v vodni raztopini
pridobivanje selena

Answer 40

nastanek: gorenje Se na zraku → SeO2 (trden dioksid)

vodna raztopina SeO2 je kisla, šibkejši reducent od SO2
SeO2 + H2O → H2SeO3 šibka kislina (trdna snov)
v vodni raztopini [Se(OH)6]*2- ioni

pridobivanje selena:
SeO2 + SO2 + H2O → Se + H2SO4

H2SeO3 + SO2 + H2O → H2SO4 + Se

Question 41

oksidi in oksospojine telurja
nastanek (brez reakcije)
v vodni raztopini
nastanek oksospojin

Answer 41

natanek: gorenje Te na zraku → TeO2

slabo topen v vodi (prehod proti kovinskim začilnostim)
amfoteren
z močnimi bazami reagira kot kislina: (v anionu)
TeO2 + NaOH → Na2TeO3 + H2O
z močnejšimi kislinami reagira kot baza: (v kationu)
TeO2 + HCl → TeCl4 + H2O

H2TeO3 ni znana v čistem stanju (pri segrevanju razpade → TeO2 + H2O)
priprava H2TeO3 iz TeX4
TeX4 + H2O → H2TeO3 + HX

Question 42

H2SeO3 in H2TeO3 + močni oksidanti

Answer 42

z močnimi oksidanti je iz H2SeO3 in H2TeO3 mogoče pripraviti
-selenovo kislino H2SeO4 (s klorom)
močna kislina, higroskopna, močnejši oksidant kot žveplova
H2SeO4 + HCl → Cl2 + SeO2 + H2O

-telurjevo kislino H6TeO6 (s kloratom in natrijevim peroksidom)
šibka kislina

po skupini navzdol se zmanjšuje stabilnost najvišjega oksidacijskega števila