Селен топшасы элементтері (селен теллур полоний)

Жоспар
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1. Селен топшасына жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
2. Селен, теллур және полонийдің оттекті қосылыстары ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
3. Селен, теллур және полонийдің бинарлы қосылыстары ... ... ... ... ... ... ... ... 13
4. Селен, теллур (IV) және селен, теллур (VI) қосылыстары ... ... ... ... ... ... ... ..19
Қолданылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...23

Кіріспе

Соңғы жылдардағы химия, металлургия, машина жасау, радиоэлектроника, авиа- және автомобиль жасау, атом өнеркәсібі және басқа да қазіргі кезең салаларындағы ғылыми-техникалық прогресс жетістіктері сирек элементтер негізіндегі материалдардың табысты қолданылуына айтарлықтай байланысты.
Қазіргі анорганикалық химия мен технологияның ең ірі және практикалық тұрғыдан маңызды бөлімдерінің бірі Д.И.Менделеевтің периодтық системасында 50-ге жуық элементті құрайтын сирек және шашыраңқы элементтер – оның ішінде селен, теллур және полоний химиясы мен технологиясы болып табылады.

1. Бірімжанов Б.А. Жалпы химия. – Алматы: ҚазҰУ, 2011. – 744 б.
2. Электрондық лекциялар курсы //Рустембеков К.Т. Элементтер химиясы. – Қарағанды: ҚарМУ, 2010.
3. Н. Гринвуд, А. Эрншо Химия элементов – Москва 2011 – 620 б.
4. Интернет көзі: http://kk.wikipedia.org

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Жоспар
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
1. Селен топшасына жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
2. Селен, теллур және полонийдің оттекті қосылыстары ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8
3. Селен, теллур және полонийдің бинарлы қосылыстары ... ... ... ... ... ... ... ... 13
4. Селен, теллур (IV) және селен, теллур (VI) қосылыстары ... ... ... ... ... ... ... ..19
Қолданылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...23

Кіріспе

Соңғы жылдардағы химия, металлургия, машина жасау, радиоэлектроника, авиа- және автомобиль жасау, атом өнеркәсібі және басқа да қазіргі кезең салаларындағы ғылыми-техникалық прогресс жетістіктері сирек элементтер негізіндегі материалдардың табысты қолданылуына айтарлықтай байланысты.
Қазіргі анорганикалық химия мен технологияның ең ірі және практикалық тұрғыдан маңызды бөлімдерінің бірі Д.И.Менделеевтің периодтық системасында 50-ге жуық элементті құрайтын сирек және шашыраңқы элементтер - оның ішінде селен, теллур және полоний химиясы мен технологиясы болып табылады.

1. Селен топшасына жалпы сипаттама

Селен және теллур оттек, күкірт, полониймен бірге VI топтың негізгі топшасын құрайды. Олардың электрондық формулалары:
34Se - [Ar] 3d104s24p4,
52Te - [Kr] 4d105s25p4,
84Po - [Xe] 4f145d106s26p4
Күкірт сияқты, Se және Те тотығу дәрежелері - 2, +4 және +6; Se(IV) және Те(IV) қосылыстары көбірек тұрақты. S(IV) қосылыстарынан өзгеше, олар тотықсыздандырғыштықтан гөрі тотықтырғыштық қасиетті көбірек көрсетеді. Se(IV) және Те(IV)-тің Se(VI) және Te(VI)-ға түрленуі тек күшті тотықтырғыштардың әсерімен ғана мүмкін. Сол сияқты Те(II) және азырақ мөлшерде Se(II) қосылыстары белгілі; әсіресе Te (II) комплексті қосылыстар тән.
Екі бөлінбеген электрон жұбы коваленттік байланыс түзілуін, дербес жағдайда аттас атомдармен, тудырады, ол өз кезегінде сақиналы немесе тізбекті молекулалар түзуге және көптеген аллотропиялық модификацияларының өмір сүруіне әкеледі. Селен және теллур - шашыраңқы элементтер.
1782 жылы Мюллер Зибенбюрген алтын кенінде жаңа металл бар екендігін болжаса, одан 16 жыл өткенде Клапрот оны металл деп бөліп алып, теллур (латынның теллус - жер) деп атады. 1817 жылы Берцелиус күкірт қышқыл зауытының қорғасын камераларындағы шламды зерттегенде, теллурға ұқсас, жаңа элементті бөліп алды және оны селен (грекше - ай) деп атады. Оларды өнеркәсіптік өндіру 1910 жылдан басталды.

Табиғи селен - алты изотоптың қоспасы: 74Sе-82Sе, оның ішінде көбірек тарағандары - 78Sе (23,52%) және 80Sе (49,82%). Теллурда сегіз изотоп: 120Те-130Те, көбірек тарағандары - 128Те (31,75%) және 130Те (34,27%).

Селен және теллурдың кейбір физикалық қасиеттері (тор параметрлері, балқу жылуы және т.б. гексагональді модификацияларына қатысты):

Белгісі
Sе
Те
Po
Атомдық радиус, нм
0,14
0,16
0,164
Иондық радиус, нм Э2-
Э4+
Э6+
0,198
0,221
0,230

0,050
0,097
0,094

0,042
0,056
0,067
Тұрақты изотоптар саны
6
8
0
Иондану энергиясы, кДж · моль-1
940,7
869,0
813,0
Тығыздығы (25 oС), г ·см-3
4,189-4,285
6,25
9,142; 9,352
Температура, oС: балқу
қайнау
217
452
246-254

685
990
962
Ашылуы
1817
Берцелиус
1782
Клапрот
1898
Кюри
Агрегаттық күйі
қатты
қатты
қатты

Селеннің атмосфералық қысымда өмір сүретін кемінде бес модификациясы белгілі, теллурда - біреу. Селеннің әр түрлі модификацияларындағы атомдар ассоциациясы полиатомды сақина немесе шексіз спиральді тізбек түрінде болады; теллурда тек екінші түрі табылған. Селеннің тек гексагональді модификациясы ғана тұрақты, қалғандарының барлығы да кезкелген жағдайда тұрақсыз.
Селен модификациялары: аморфты (қызыл), шыны-тәріздес (қара), қызыл моноклинді, сұр гексагональді, сұйық.
Сұр гексагональді селен (кейде дұрыс болмаса да металдық деп айтылатын) селеннің басқа түрлерінен оларды ұзақ қыздырғанда, балқытылған селенді баяу салқындатқанда, оның буларын балқу температурасына жақын температурада конденсациялағанда алынады. Оның құрылымы бір-біріне параллель орналасқан шексіз спиральді тізбектерден құралған. Селеннің тек осы түрі ғана күкірткөміртекте ерімейді. Жалғыз осы ғана жартылай өткізгіш (қалғандары - изоляторлар). Селеннің электрөткізгіштігі жарыққа (жарықта шамамен 1000 есе ұлғаяды) және қысымға өте сезгіш. Оның электрлік қасиеттері анизотропиялы: өткізгіштігі және тоқ тасымалдаушылардың қозғалғыштығы перпендикуляр бағытқа қарағанда тізбектер бағыты бойынша 5 есе үлкен.
Теллур - металдық жарқылы бар күміс тәріздес ақ зат, жұқа қабаттары сәуледе қызыл - қоңыр. Гексагональді сингонияда кристалданады. Құрылымы селеннің гексагональді модификациясына ұқсас. Теллур қышқылын салқында тотықсыздандырып жұқа қара ұнтақ түрінде алынған аморфты теллур гексагональді теллурдың өте ұсақ кристалдарынан тұрады. Селен сияқты ол жартылай өткізгіш, бірақ оның өткізгіштігі жарықтан іс жүзінде тәуелсіз. Күкірткөміртекте ерімейді.
Химиялық қасиеттері. Элементар селен және одан азырақ дәрежеде теллур химиялық өте активті, әсіресе аморфты және ұсақ дисперсті түрлері. Ауада немесе оттегінде қыздырғанда жанып, диоксидтер түзеді. Селеннің жалыны көгілдір, теллурдыкі - жасыл жиекті көгілдір. Фтор, хлор және броммен бөлме температурасында әрекеттеседі. Теллур йодпен қыздырғанда әрекеттеседі; селен йодпен балқытылады, бірақ иодидтер түзілмейді. 2000-тан жоғары селен селенсутек түзе отырып сутекпен әрекеттеседі; теллурмен бұл реакция жоғарырақ температурада және аз шығыммен жүреді. Жоғары температурада екеуі де көптеген металдармен қосылыстар түзеді.
Бөлме температурасында сумен іс жүзінде әрекеттеспейді. Селенді сумен қыздырғанда аздаған дәрежеде қайтымды гидролиз жүреді:
3Se + 3H2О2Н2Se + Н2SeO3
Кристалдық теллур сумен 1000-тан жоғары температурада әрекеттеседі (жаңа тұндырылған аморфты - 500-та). Сілтілердің концентрленген ерітінділерін қыздырғанда селен мен теллурды ерітеді:
3Te + 6KOH 2K2Te + K2TeO3+ 3H2O
Оттегі қатысуында полиселенидтер түзілетіндіктен селен сілтімен қызыл-қоңыр ерітінділер береді:
7Se + 4NaOH + О = Na2Se6 + Na2SeO3 + 2H2О
Тұз және сұйылтылған күкірт қышқылдары селен мен теллурға әсер етпейді. Концентрленген Н2SO4 оларды салқында ерітеді - сәйкес түрде жасыл және қызыл ерітінділер түзіледі; сумен сұйылтқанда селен мен теллур қайтадан бөлінеді. Азот қышқылы селенді Н2SeO3 - селенді қышқылға дейін тотықтырады. Теллур сұйылтылған азот қышқылымен Н2ТeO3 - теллурлы қышқылға дейін, ал концентрленгенмен - негіздік нитратқа дейін тотығады:
2Тe + 9НNO3 = Те2О3(ОН)NO3 + 8NО2 + 4H2О
Күшті тотықтырғыштар (калий дихроматы және перманганаты, хлорлау қышқыл, т.б.) оларды Se(VI) және Те(VI)-ға дейін тотықтырады. Селен және теллур күміс және алтын тұздарының ерітінділерімен әрекеттеседі:
3Se + 4AgNO3 + 3H2О = 2Ag2Se + Н2SeO3 + 4НNО3
Теллур үшін және әсіресе селен үшін, күкіртке ұқсас, қайтымды қосылу реакцияларына қабілеттілік тән. Бұл реакциялардың қатарына сілтілік металдардың сульфидтері мен полисульфидтері ерітінділерінде полихалькогенидті қосылыстар түзе отырып еруі жатады. Селенге сульфит ерітіндісімен қыздырып әсер еткенде тиосульфат тәрізді қосылыс - селеносульфат түзіледі:
Se + Nа2SO3 = Nа2SSeO3
салқындатқанда ол аздап ыдырайды. Сілтілік металдар цианидтерінің ерітіндісі қыздырғанда селенді ерітеді - селенционаттар түзіледі. Теллурға концентрленген натрий сульфиті ерітінділерімен жоғары қысымда (автоклавта ~ 3000) әсер етіп теллуросульфат алынуы мүмкін. Қалыпты жағдайда оның ерітінділері тез бұзылады (бүлінеді). Металдар цианидтері теллурға әсер етпейді.
Полоний - ақ жылтыр металл, сирек элементтер қатарына жатады. Полонийдің екі аллотропиялық түрі бар: α- түрі тек төменгі температурада кездеседі және β- түрі жоғары температураға сай. Бірінші түрі - куб пішіндегі кристалдар, ал екінші түрі - ромбалық.
Полоний изотоптарының ішіндегі маңыздысы α- бөлшектерді алуға қолданылады. Полоний тұз қышқылымен әрекеттескенде металдық қасиет көрсетеді.
Po + 2HCl -- Po+2HCl --PoCl2+H2↑

2. Селен және теллурдың оттекті қосылыстары

Селен және теллур диоксидтер - ЭО2 және триоксидтер - ЭО3 түзеді. Олардың барлығы да ангидридтер. Диоксидтер, әсіресе ТеО2, белгілі бір мөлшерде амфотерлі де. Одан басқа, тұз тәріздес сипаты бар қайсыбір аралық оксидтер алынған. Буларында монооксидтер SeO және ТеО молекулалары табылады.
Селен диоксиді SeO2 - түссіз ине тәрізді кристалдар (tб= 389o C, tв= 337o C, ρ= 3,954 гсм3). Селеннің ауада немесе оттекте жануынан алынады. Н2SeO3-ті сусыздандырып алуға болады. Селен және оттек атомдарының кезектесіп келетін шексіз тізбектерінен құрылған тетрагональді торда кристалданады, және де селеннің әр атомы оттектің тағы бір атомымен байланысқан.
SeO2 булары сары-жасыл түсті, шіріген тұрын (редька) сияқты тән иісті. Буларында мономерлі. Суда оңай еріп, селенді қышқылын түзеді. Спиртте, сірке қышқылында жақсы ериді, бензолда аз, ал ацетонда ерімейді. Сусыз күкірт қышқылында жасыл ерітінді түзе отырып ериді. Сусыз НСl қосылу өнімі SeO2·4НСl түзеді.
Тотықтырғыштық қасиет көрсетеді, бірақ ылғал жоқта күкірт диоксидімен қатты күйінде, буларында да тотықсызданбайды.
Теллур диоксиді ТeO2 - теллурды оттекте қыздырғанда, теллурлы немесе теллур қышқылының, не теллурдың негіздік нитратының термиялық ыдырауынан алынады (tб= 733o C, tқ= 1260o C, ρ= 6,07 гсм3). Бұл ақ, қыздырғанда сарғаятын, гигроскопты емес зат. Құрылымы рутилге TiO2 жақын тетрагональді кристалдар түзеді. Натрий теллуритін қышқылмен ыдыратып салқындатқанда алынатын ромбалық модификациясы белгілі.
Суда ерімейді дерлік. Ерігіштік минимумы рН~4 сәйкес. Сілтілерде оңай еріп теллуриттер түзеді, бірақ аммиакпен және сілтілік металдар карбонаттары ерітіндісімен әрекеттеспейді. Концентрленген күшті қышқылдармен негіздік тұздар түзеді, мысалы Te2O3(ОН)NO3 және Te2O3SO4. Тұз қышқылында тетрахлорид түзе отырып ериді. Лимон, қымыздық және шарап қышқылдарында әлсіз ериді.
Қыздырғанда сутекпен, көміртекпен, сол сияқты мырыш немесе алюминий сияқты металдармен элементар теллурға дейін тотықсызданады. Оксидтермен немесе металл карбонаттарымен қыздырғанда теллуриттер түзеді. PbO2 және с.с. жоғары оксидтермен теллураттар түзеді. Соңғылары TeO2-ні калий нитраты немесе хлораты сияқты тотықтырғыштармен қыздырғанда түзіледі.
Селен триоксиді (селен ангидриді) SeO3 - Н2SeO4 және Р2О5 қоспасын немесе К2SeO4-ті SO3 артық мөлшерімен қыздырғанда алынуы мүмкін (tб= 121o C, ρ= 3,6 гсм3). Оны реациялық қоспадан төмен қысымда дистилляциялап бөліп алады. Ол түссіз зат кубик, не асбест тәрізді жіңішке ине түрінде кристалданады. Кристалдары тетрагональді сингонияға жатады. Құрылымы сақиналы (SeO3)4 молекулаларынан тұрады.
Ауада жайылады, суда быжылдап және жылу бөле ериді (селен қышқылы түзіледі). Күшті тотықтырғыш: күкіртті SO2-ке дейін, тұз қышқылын және металл хлоридтерін - элементар хлорға дейін тотықтырады. Көптеген органикалық заттармен шабытты әрекеттеседі.
Теллур триоксиді (теллур ангидриді). Аморфты -TeO3 - сары-қызғылт-сары ұнтақ (ρ= 5,06 гсм3). 300-3500C-та H2TeO4 дегидраттануынан алынады. Суда ерімейді, бірақ ыстық судың ұзақ әсер етуінен H6TeO6 ортотеллур қышқылын түзе отырып, біртіндеп гидраттанады. Сұйылтылған минералдық қышқылдар мен сілтілердің ерітінділері оған әсер етпейді. Концентрленген сілті ерітінділерінде қыздырғанда теллураттар түзе отырып, ериді.
Селенді қышқыл H2SeO3 - түссіз ромбалық кристаллдар түрінде SeO2 ерітінділерінен кристалданады (ρ= 3,004 гсм3). Суда жақсы ериді.
Ылғал ауада оның кристалдары жайылады, құрғақта желге ұшады. Селенді қышқыл әлсіз (күкіртті қышқылдан әлсіздеу); К1=3,5·10-3, К2=5·10-8. Қышқылдық ерітінділерде сутек пероксидімен немесе калий перманганатымен H2SeO4-ке дейін оңай тотығады. Хлор немесе броммен тотығуы қайтымды жүреді. H2SeO3 үшін тотықтырғыштық қасиет көбірек тән: күкірт сутекпен, күкірт диоксидімен, йод сутекпен элементар селенге дейін тотықсызданады.
Теллурлы қышқыл H2ТeO3 - сілтілік металдар теллуриттерінің ерітіндісін қышқылдағанда, сол сияқты теллур тетрагалогенидтерінің гидролизінде ақ аморфты тұнба түрінде түседі. Суда ерімейді дерлік (180-та 10-6 мольл). Бұл өте тұрақсыз қосылыс: бөлме температурасының өзінде аздап сусыздана бастайды. Бірақ су астында ұзақ уақыт өзгеріссіз сақталады. Қыздырғанда оңай ТeO2-ге дейін сусызданады. Күкіртті және селенді қышқылдардан әлсіздеу: К1=3·10-3, К2=2·10-8. Оның негіз ретіндегі диссоциация константасы ~2·10-3:
H2ТeO3--ТеО(ОН)++ОН-
Тотықтырғыш ретінде теллурлы қышқыл селендіден әлсіздеу: ол HJ және FeSO4-пен тотықсызданбайды, ал бұл заттар H2SeO3-ті Se-ге дейін тотықсыздандырады. Тұз және күкірт қышқылдарының күшті ерітінділерінде күкірт диоксидімен тотықсызданбайды, бұл Se-ді Те-дан бөлуде қолданылады.
Селен қышқылы H2SeO4 - күшті тотықтырғыштармен H2SeO3 немесе Se-ді тотықтырып алынады. Оны алудың ыңғайлы әдісі - күміс селениті суспензиясына бром суымен әсер ету:
Ag2SeO3 + Br2 + H2O = H2SeO4 + 2AgBr
Ерітіндіден сусыз күйінде, сол сияқты кристаллогидраттар түрінде бөлінеді. Сусыз қышқыл ромбалық сингонияда кристалданады (SeO4 тобының құрылысы тетраэдрлік). Өте гигроскопты. Күкірт қышқылы сияқты органикалық заттарды оңай көмірлендіреді (шала күйдіреді). Күкірт қышқылы тәрізді ол да күшті қышқыл. H2SO4-тен күшті тотықтырғыш. Концентрленген H2SeO4 палладийді, күмісті, алтынды ерітеді:
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3 H2SeO3 + 3H2O
H2SeO4 және НСl қоспасы патша арағына ұқсас әсер етеді, мәселен платинаны ерітеді. Сұйылтылған қышқыл өте баяу тотықсызданады. Күкірт диоксидімен, тұз, бромсутек және йодсутек қышқылдарымен тотықсыздана алады. Концентрленген H2SeO4 салқында Se және Те-ді ерітеді, ал қыздырғанда - сол сияқты S-ті, сәйкес түрде жасыл, қызыл және көгілдір ерітінділер түзе отырып; оларда осы элементтердің полимерлі катиондарының селенаттары алынады. Полиселен қышқылдары да, дербес жағдайда пироселен қышқылы H2Se2O7, белгілі.
Теллур қышқылы. Теллур қышқылының үш түрі белгілі. Ортотеллур қышқылы H6ТeO6 күшті тотықтырғыштармен Те және ТeO2-ні тотықтырып алынады. Ол ақ кристалды зат, ыстық суда жақсы, салқын суда нашар ериді. 100C-тан төменде сулы ерітінділерден тетрагидрат түрінде кристалданады. Азот қышқылынан басқа қышқылдарда өте нашар ериді. Спиртте және басқа кәдімгі органикалық еріткіштерде ерімейді деуге болады. Ауада өзгермейді.
Оның үш кристалдық: кубтық - (ρ= 3,17 гсм3), моноклинді - (ρ= 3,02 гсм3) және тетрагональді (ρ= 3,16 гсм3) модификациясы белгілі.
Тұз қышқылы ортотеллур қышқылын теллурлы қышқылға дейін, ал күкіртті газ, гидразин және с.с. күшті тотықсыздандырғыштар элементар теллурға дейін тотықсыздандырады.
100-1200C-та ортотеллур қышқылын сусыздандырғанда, суда нашар еритін ақ аморфты зат түрінде полиметателлур (H2ТeO4)n қышқылы түзіледі. Оны концентрленген ортотеллур қышқылын ұзақ қыздыру арқылы да алуға болады. Теллур қышқылының бұл түрінің химиялық активтілігі төмен. 3000C-тан жоғары температурада ТeO3 және H2O-ға ыдырайды.
Ортотеллур қышқылын (немесе полиметателлур қышқылын сумен) дәнекерленген түтікте ~1500C-та қыздырғанда түссіз сироп тәрізді масса түрінде аллотеллур қышқылы түзіледі. Ол сумен кез-келген қатынаста араласады; ерітінді (ортотеллур қышқылы ерітіндісінен өзгеше) айқын қышқылдық реакция береді. Ол қышқылдарда (сірке және хлор қышқылынан басқа), сол сияқты сілтілерде жақсы ериді. Полимерлену дәрежесі бойынша аллотеллур қышқылы ортотеллур және полиметателлур қышқылдарының ортасынан орын алады. Әртүрлі әдістердің мәліметтері бойынша оның молекулалық массасы үш еселенгеннен он еселенгенге дейін бола алады. Бөлме температурасында баяу ортоқышқылға, ауада қыздырғанда полиметателлур қышқылына айналады.
Полонийдің PoO және PoO2 оксидтері бар. Полоний оксидінің PoO қасиеттері толық зерттеліп бітпеген. Полоний мен оттекті тікелей әрекеттестіру арқылы полоний диоксидін - PoO2 алады. Оның негіздік қасиеті қышқылдық қасиетінен әлдеқайда басым. PoO2 сілтілермен балқытқанда ғана әрекеттеседі, ал қышқылдармен негіздік оксидтер сияқты әрекеттесіп Po+ катионының тұздарын түзеді:
PoO2+2H2SO4 --Po(SO4)2+2H2O
Полоний үш оксиді PoO3 әлі алынбаған. Полоний қосылыстары у. Полонийдің қосылыстары темекіде немесе темекі буында кездеседі.

3. Селен, теллур және полонийдің бинарлы қосылыстары

Селен және теллур галогенидтерінің негізгі түрі - ЭНаl4; тек фтормен ЭНаl6 түзеді. Одан басқа селен және теллурдың төменгі галогенидтер қатары белгілі. Селен галогенидтері қасиеттері бойынша сәйкес күкірт ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.