Halkogen
Halkogeni (engl. Chalcogen — „koji stvaraju rudu”) su 16. grupa (od 18) hemijskih elemenata u periodnom sistemu elemenata. U ovoj grupi se nalaze: kiseonik, sumpor, selen, telur, polonijum, i livermorijum. U ovoj grupi se nalaze tri nemetala, dva metaloida i jedan slab metal. Svi elementi ove grupe se javljaju u prirodi sem Ununheksijuma koji je veštački dobijen. U ovoj grupi svi elementi su u čvrstom agregatnom stanju. Atomske mase ovih elemenata kreću se između 16 i 293. Ova grupa nosi nazive: kiseonikova grupa hemijskih elemenata i VIА grupa hemijskih elemenata.
| Halkogeni | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||
| ↓ Perioda | |||||||||||
| 2 |  8 Nemetal | ||||||||||
| 3 |  16 Nemetal | ||||||||||
| 4 |  34 Nemetal | ||||||||||
| 5 |  52 Metaloid | ||||||||||
| 6 | Polonijum (Po) 84 Postprelazni metal | ||||||||||
| 7 | Livermorijum (Lv) 116 Postprelazni metal | ||||||||||
|
Legenda
| |||||||||||
| Grupa | 16 |
| Perioda | |
| 2 | 8 O |
| 3 | 16 S |
| 4 | 34 Se |
| 5 | 52 Te |
| 6 | 84 Po |
| 7 | 116 Lv |
Predviđeno je da će hemijski nekarakteristični sintetički element livermorijum (Lv) biti i halkogen.[1] Često se kiseonik tretira odvojeno od ostalih halkogena, ponekad je čak i potpuno isključen iz opsega pojma „halkogen“, zbog veoma različitog hemijskog ponašanja od sumpora, selena, telura i polonijuma. Reč „halkogen“ potiče od kombinacije grčke reči khalkόs (χαλκός) koja prevashodno znači bakar (izraz se takođe koristio za bronzu/mesing, bilo koji metal u poetskom smislu, rudu ili kovanicu),[2] i latinizovane grčke reči genēs, što znači rođen ili proizveden.[3][4]
Sumpor je poznat od davnina, a kiseonik je u 18. veku prepoznat kao element. Selen, telur i polonijum otkriveni su u 19. veku, a livermorijum 2000. Svi halkogeni imaju šest valentnih elektrona, ostavljajući im dva elektrona manje od pune spoljne ljuske. Njihova najčešća oksidaciona stanja su −2, +2, +4 i +6. Oni imaju relativno niske atomske poluprečnike, posebno oni lakši.[5]
Lakši halkogeni su tipično netoksični u svom elementarnom obliku i često su kritični za život, dok su teži halkogeni tipično toksični.[1] Svi prirodni halkogeni imaju određenu ulogu u biološkim funkcijama, bilo kao hranljivi sastojci ili kao toksini. Selen je važan nutrijent (između ostalog i kao gradivni element selenocisteina), ali je takođe obično toksičan.[6] Telur često ima neprijatne efekte (iako ga neki organizmi mogu koristiti), a polonijum (posebno izotop polonijum-210) je uvek štetan zbog svoje radioaktivnosti.
Sumpor ima više od 20 alotropa, kiseonik ima devet, selen ima najmanje osam, polonijum ima dva, a do sada je otkrivena samo jedna kristalna struktura telura. Postoje brojna organska jedinjenja halkogena. Ne računajući kiseonik, organska jedinjenja sumpora su generalno najčešća, zatim organska jedinjenja selena i organska jedinjenja telura. Ovaj trend se takođe javlja kod halkogenih pnictida i jedinjenja koja sadrže halkogene i elemente ugljenične grupe.
Kiseonik se generalno dobija razdvajanjem vazduha na azot i kiseonik. Sumpor se vadi iz nafte i prirodnog gasa. Selen i telur se proizvode kao nusproizvodi prerade bakra. Polonijum i livermorijum su najdostupniji u akceleratorima čestica. Primarna upotreba elementarnog kiseonika je u proizvodnji čelika. Sumpor se uglavnom pretvara u sumpornu kiselinu, koja se uveliko koristi u hemijskoj industriji.[6] Najčešća primena selena je proizvodnja stakla. Jedinjenja telurija se uglavnom koriste u optičkim diskovima, elektronskim uređajima i solarnim ćelijama. Neke od primena polonijuma su posledica njegove radioaktivnosti.[1]
Osobine
urediAtomski i fizički
urediHalkogeni pokazuju slične obrasce u konfiguraciji elektrona, posebno u najudaljenijim ljuskama, gde svi imaju isti broj valentnih elektrona, što rezultira sličnim trendovima u hemijskom ponašanju:
| Z | Element | Br. elektrona/ljusci |
|---|---|---|
| 8 | Kiseonik | 2, 6 |
| 16 | Sumpor | 2, 8, 6 |
| 34 | Selenijum | 2, 8, 18, 6 |
| 52 | Telur | 2, 8, 18, 18, 6 |
| 84 | Polonijum | 2, 8, 18, 32, 18, 6 |
| 116 | Livermorijum | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 6 (predviđeno)[7] |
| Element | Tačka topljenja
(°C)[5] |
Tačka ključanja
(°C)[5] |
Gustina pri STP
(g/cm3)[5] |
|---|---|---|---|
| Kiseonik | −219 | −183 | 0.00143 |
| Sumport | 120 | 445 | 2.07 |
| Selenijum | 221 | 685 | 4.3 |
| Telur | 450 | 988 | 6.24 |
| Polonijum | 254 | 962 | 9.2 |
| Livermorijum | 220 (predviđeno) | 800 (predviđeno) | 14 (predviđeno)[7] |
Svi halkogeni imaju šest valentnih elektrona. Svi čvrsti, stabilni halkogeni su meki[8] i ne provode toplotu dobro.[5] Elektronegativnost se smanjuje prema halkogenima sa većim atomskim brojevima. Gustina, tačke topljenja i ključanja, atomski i jonski radijusi[9] imaju tendenciju povećanja prema halkogenima sa većim atomskim brojevima.[5]
Izotopi
uredi.png)
Od šest poznatih halkogena, jedan (kiseonik) ima atomski broj jednak nuklearnom magijskom broju, što znači da njihova atomska jezgra imaju tendenciju povećane stabilnosti prema radioaktivnom raspadu.[11] Kiseonik ima tri stabilna izotopa i 14 nestabilnih. Sumpor ima četiri stabilna izotopa, 20 radioaktivnih i jedan izomer. Selen ima šest opservaciono stabilnih ili skoro stabilnih izotopa, 26 radioaktivnih izotopa i 9 izomera. Telur ima osam stabilnih ili skoro stabilnih izotopa, 31 nestabilan i 17 izomera. Polonijum ima 42 izotopa, od kojih nijedan nije stabilan.[12] On ima dodatnih 28 izomera.[1] Pored stabilnih izotopa, u prirodi se javljaju i neki radioaktivni izotopi halkogena, bilo zato što su proizvodi raspadanja, poput 210Po, zato što su primordijalni, poput 82Se, zbog spalacije kosmičkih zraka, ili preko nuklearne fisije uranijuma. Otkriveni su izotopi livermorijuma od 290Lv do 293Lv; najstabilniji izotop je 293Lv, sa poluživotom od 0,061 sekunde.[1][13]
Među lakšim halkogenima (kiseonik i sumpor), većina izotopa siromašnih neutronima prolazi kroz emisiju protona, izotopi umereno siromašni neutronima prolaze kroz hvatanje elektrona ili β+ raspad, izotopi umereno bogati neutronima prolaze kroz β−raspadanje, a većina neutronima bogatih izotopa prolazi kroz emisiju neutrona. Srednji halkogeni (selen i telur) imaju slične tendencije raspada kao lakši halkogeni, ali njihovi izotopi ne podležu emisiji protona, i neki od izotopa telura sa najvećim brojem neutrona podležu alfa raspadu. Izotopi polonijuma imaju tendenciju raspadanja sa alfa ili beta raspadom.[14] Izotopi sa nuklearnim spinovima su češći među halkogenima selenom i telurom nego kod sumpora.[15]
Alotropi
urediNajčešći alotrop kiseonika je dvoatomni kiseonik ili O2, reaktivni paramagnetni molekul koji je sveprisutan aerobnim organizmima i ima plavu boju u tečnom stanju. Drugi alotrop je O3 ili ozon, što je tri atoma kiseonika povezana zajedno u savijenoj formaciji. Postoji i alotrop zvan tetrakiseonik, ili O4,[16] i šest alotropa čvrstog kiseonika, uključujući „crveni kiseonik“, koji ima formulu O8.[17]
Reference
uredi- ^ a b v g d Emsley, John (2011). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements (New izd.). New York, NY: Oxford University Press. str. 375–383, 412–415, 475–481, 511–520, 529–533, 582. ISBN 978-0-19-960563-7.
- ^ The New Shorter Oxford Dictionary. Oxford University Press. 1993. str. 368. ISBN 978-0-19-861134-9.
- ^ „chalcogen”. Merriam-Webster. 2013. Pristupljeno 25. 11. 2013.
- ^ Bouroushian, M. (2010). Electrochemistry of Metal Chalcogenides. Monographs in Electrochemistry. Bibcode:2010emc..book.....B. ISBN 978-3-642-03967-6. doi:10.1007/978-3-642-03967-6.
- ^ a b v g d đ Jackson, Mark (2002). Periodic Table Advanced. Bar Charts Inc. ISBN 978-1-57222-542-8.
- ^ a b Gray, Theodore (2011). The Elements. Black Bay and Leventhal publishers.
- ^ a b Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (2006). Morss, Lester R; Edelstein, Norman M; Fuger, Jean, ur. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. Bibcode:2011tcot.book.....M. ISBN 978-94-007-0210-3. doi:10.1007/978-94-007-0211-0.
- ^ Samsonov, G.V., ur. (1968). „Mechanical Properties of the Elements”. Handbook of the physicochemical properties of the elements. New York, USA: IFI-Plenum. str. 387—446. ISBN 978-1-4684-6066-7. doi:10.1007/978-1-4684-6066-7_7. Arhivirano iz originala 2. 4. 2015. g.
- ^ „Visual Elements: Group 16”. Rsc.org. Pristupljeno 25. 11. 2013.
- ^ Young, David A. (11. 9. 1975). „Phase Diagrams of the Elements”. Lawrence Livermore Laboratory. OSTI 4010212.
- ^ Kean, Sam (2011). The Disappearing Spoon. Back Bay Books. ISBN 978-0-316-05163-7.
- ^ Sonzogniurl, Alejandro. „Double Beta Decay for Selenium-82”. Brookhaven National Laboratory. Arhivirano iz originala 03. 10. 2021. g. Pristupljeno 25. 11. 2013.
- ^ Srinivasan, B.; Alexander, E. C.; Beaty, R. D.; Sinclair, D. E.; Manuel, O. K. (1973). „Double Beta Decay of Selenium-82”. Economic Geology. 68 (2): 252. doi:10.2113/gsecongeo.68.2.252.
- ^ „Nudat 2”. Nndc.bnl.gov. Arhivirano iz originala 14. 07. 2017. g. Pristupljeno 25. 11. 2013.
- ^ Zakai, Uzma I. (2007). Design, Synthesis, and Evaluation of Chalcogen Interactions. ISBN 978-0-549-34696-8.
- ^ Gorelli, Federico A.; Ulivi, Lorenzo; Santoro, Mario; Bini, Roberto (1999). „The ε Phase of Solid Oxygen: Evidence of an O4 Molecule Lattice”. Physical Review Letters. 83 (20): 4093. Bibcode:1999PhRvL..83.4093G. doi:10.1103/PhysRevLett.83.4093.
- ^ Lundegaard, Lars F.; Weck, Gunnar; McMahon, Malcolm I.; Desgreniers, Serge; Loubeyre, Paul (2006). „Observation of an O8 molecular lattice in the ε phase of solid oxygen”. Nature. 443 (7108): 201—4. Bibcode:2006Natur.443..201L. PMID 16971946. S2CID 4384225. doi:10.1038/nature05174.
Literatura
uredi- Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
- Steudel, R., ur. (2004). Elemental sulfur and sulfur-rich compounds I (Topics in current chemistry). Springer. ISBN 3-540-40191-1.
Spoljašnje veze
uredi
Mediji vezani za članak Halkogen na Vikimedijinoj ostavi
