CHUYÊN ĐỀ 6 : NHÓM OXI
A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT
1. Vị trí, cấu tạo của các nguyên tố nhóm oxi
a. Vị trí trong bảng tuần hoàn :
Các nguyên tố nhóm oxi thuộc nhóm VIA trong bảng tuần hoàn gồm các nguyên tố :
8O (oxi), 16S (lưu huỳnh), 34Se (selen), 52Te (telu), 84Po (poloni là nguyên tố phóng xạ).
b. Cấu tạo nguyên tử :
● Giống nhau :
Chúng đều có 6 electron ngoài cùng, cấu hình eletron lớp ngoài cùng là ns2np4 và có 2 electron độc thân, do đó dễ dàng nhận 2 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm. Vậy tính oxi hóa là tính chất chủ yếu của các nguyên tố nhóm oxi.
● Khác nhau :
Từ O đến Te, bán kính nguyên tử tăng dần, lực hút của hạt nhân với các electron ở lớp ngoài cùng giảm dần, do đó tính phi kim giảm dần.
Ở oxi, lớp electron ngoài cùng không có phân lớp d nên không có trạng thái kích thích, do đó oxi chỉ có mức oxi hóa –2 (trừ một số trường hợp đặc biệt). Ở các nguyên tố khác (S, Se, Te) có phân lớp d còn trống nên có các trạng thái kích thích : Các eletron ở phân lớp np và ns có thể “nhảy” sang phân lớp nd để tạo ra các cấu hình electron có 4 hoặc 6electron độc thân. Vì vậy ngoài số oxi hóa –2 như oxi, các nguyên tố S, Se, Te còn có các số oxi hóa +4, +6 (Trong các hợp chất với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn).
2. Oxi
Trong tự nhiên có 3 đồng vị , và . Oxi là một phi kim hoạt động và là một chất oxi hóa mạnh vì thế trong tất cả các dạng hợp chất, oxi thể hiện số oxi hoá –2 (trừ : : M là Na, K)
a. Tác dụng hết với hầu hết các kim loại (trừ vàng, bạc và bạch kim)
2Mg + O2 2MgO Magie oxit
4Al + 3O2 2Al2O3 Nhôm oxit
3Fe + 2O2 Fe3O4 Oxit sắt từ (FeO, Fe2O3)
b. Tác dụng trực tiếp với các phi kim (trừ các halogen)
S + O2 SO2
C + O2 CO2
N2 + O2 2NO (to khoảng 3000oC hay hồ quang điện)
2H2 + O2 2H2O (nổ mạnh theo tỉ lệ 2 : 1 về số mol)
c. Tác dụng với các hợp chất có tính khử
2SO2 + O2 2SO3
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
CxHy + O2 xCO2 + H2O
CxHyOz + O2 xCO2 + H2O
CxHyOzNt + O2 xCO2 + H2O + N2
3. Ozon
O2 và O3 là 2 dạng thù hình của nguyên tố oxi
O3 có tính oxi hóa rất mạnh và mạnh hơn O2. Vì vậy oxi phản ứng được với những chất nào thì ozon cũng phản ứng được với những chất đó nhưng với mức độ mạnh hơn. Ngoài ra có những chất oxi không oxi hóa được nhưng ozon có thể oxi hóa được. Ví dụ :
O3 + 2KI + H2O I2 + 2KOH + O2 (1)
O2 + 2KI + H2O : Không phản ứng
Do tạo ra KOH nên O3 làm xanh quì tẩm dung dịch KI (dùng để nhận biết ozon)
2Ag + O3 Ag2O + O2 (2)
2Ag + O2Không phản ứng
● Chú ý : Phản ứng (1), (2) dùng để chứng minh tính oxi hóa của O3 mạnh hơn O2.
4. Hiđro peoxit H2O2
Trong H2O2 nguyên tố oxi có số oxi hóa –1 là số oxi hóa trung gian giữa –2 và 0, do đó H2O2 vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa.
a. Tính khử
H2O2 thể hiện tính khử khi tác dụng với chất có tính oxi hóa :
H2O2 + Ag2O 2Ag + H2O + O2
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O.
b. Tính oxi hóa
H2O2 thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với chất có tính khử :
H2O2 + 2KI ( I2 + 2KOH
H2O2 + KNO2 ( KNO3 + H2O
c. H2O2 là chất kém bền
2H2O2 2H2O + O2(
5. Lưu huỳnh
Nguyên tử S có cấu hình electron : 1s22s22p63s23p4, có hai electron độc thân. Nguyên tử S có phân lớp 3d trống, khi bị kích thích có thể 1 electron (trong cặp ghép đôi) từ phân lớp 3p “nhảy” sang 3d khi đó S* có 4 electron độc thân, hoặc thêm 1 electron nữa từ phân lớp 3s “nhảy” sang 3d, lúc này S* có 6
nguon VI OLET
