【三氯化锑】化学式SbCl3,式量228.11。无色正交晶体,密度3.140克/厘米3,熔点73.4℃,沸点283℃。潮解,易溶于水,并被水解为氯氧化锑SbOCl。常温下可溶于无水乙醇而不分解,可溶于盐酸。用于制造吐酒石、药物,还用于有机合成的催化剂。将锑跟氯气反应或将三氧化二锑跟氯化氢气体反应制得。
【铋】元素符号Bi,原子序数83,原子量208.98,外围电子排布6s26p3,位于第六周期第ⅤA族,共价半径152皮米,离子半径Bi3 120皮米,Bi5 74皮米,第一电离能703.3千焦/摩尔,电负性1.9。银白色或微红色有金属光泽的晶体,熔点271.4℃,沸点1560±5℃,蒸气分子中单原子分子和双原子分子处于平衡状态。主要氧化数-3、 1、 3、 5。质脆而硬,凝固时体积膨胀,膨胀率为3.3%。密度9.747克/厘米3。常温下在干燥空气中稳定,在潮湿空气中可被氧化。红热时燃烧呈蓝色火焰,生成黄色氧化物Bi2O3。常温下不跟水反应,红热时能被水蒸气缓慢氧化。铋粉可在氯气中自燃,加热时跟溴、碘、硫、硒直接化合生成三价化合物。不溶于稀盐酸和稀硫酸,溶于硝酸和浓硫酸生成三价铋盐。1753年英吉甫鲁瓦发现了铋。自然界中有游离态和化合态两种形式。主要矿物有辉铋矿、铋华等。在地壳中的丰度为2.0×10-5%。主要用于制低熔点合金(熔点在45℃以上100℃以下),在消防和电气工业上用作自动灭火装置和保险丝及焊锡。还用于制活字合金、医药等。由煅烧辉铋矿得三氧化二铋,再与碳共热还原得到铋。
七、第Ⅵ主族
【氧】元素符号O,原子序数8,原子量15.9994,外围电子排布2S2 2p4,位于第二周期第ⅥA族。原子共价半径66皮米,离子半径O2-132皮米,第一电离能1314千焦/摩尔,电负性3.5。氧元素有两种同素异形体,氧气O2和臭氧O3。氧分子有明显的顺磁性,这是因为O2分子是由一个σ键和两个三电子π键构成的,两个三电子π键有两个未成对电子,所以O2 是顺磁性的。氧气在通常状况下为无色、无臭、无味的气体,密度1.429克/升(气),1.149克/厘米3(液)、1.426克/厘米3(固)。熔点-218.4℃、沸点-182.962℃。主要氧化数为-2,在氟化氧中为 2,在过氧化物中为-1。液氧呈淡蓝色,固态氧为蓝色晶体。微溶于水,在水中溶解度为4.89毫升/100毫升水(0℃)。由于离解能较大(498.1千焦/摩尔),所以常温下氧气化学性质不甚活泼,高温下化学性质很活泼,能与大多数元素化合生成一种或一种以上氧化物或过氧化物。有氧化性是重要的氧化剂。纯氧大量用于金属熔炼、精炼、焊接、切割和表面处理过程。在化学工业上常用纯氧强化生产过程。液体氧用作致冷剂,也是高能燃料的氧化剂。它和锯屑、煤粉的混合物是液氧炸药。纯氧也用于航空、潜水和医疗中。天然存在的氧由16O(99.759%)、17O(0.037%)、18O(0.204%)三种同位素组成。在地壳中的丰度为49.5%,占第一位。大部分以水、氧化物、硅酸盐的形式存在。干燥空气中含20.946%体积的氧气。在1773年瑞典的舍勒分解硝酸盐和利用浓硫酸与二氧化锰反应制得氧气。1774年英国的普利斯特里加热氧化汞制得氧气。工业上用分馏液体空气制得,也可用电解水制得较纯的氧气。实验室常用氯酸钾与二氧化锰(催化剂)混合加热制取。
【臭氧】化学式O3,式量47.998,氧元素的一种同素异形体。有鱼腥气味的淡蓝色气体。密度2.144克/升;液态臭氧是深蓝色,密度1.614克/厘米3,沸点-111.9℃,固态臭氧是蓝黑色,熔点-192.7℃。分子呈V形。不稳定。常温下分解较慢,在164℃以上或有催化剂存在时或用波长为25纳米左右的紫外线照射臭氧时加速分解成氧气。液态时容易爆炸。臭氧有强氧化性,是比氧气更强的氧化剂,可在较低温度下发生氧化反应,如能将银氧化成过氧化银,将硫化铅氧化成硫酸铅、跟碘化钾反应生成碘。松节油、煤气等在臭氧中能自燃。有水存在时臭氧是—种强力漂白剂。跟不饱和有机化合物在低温下也容易生成臭氧化物。用作强氧化剂,漂白剂、皮毛脱臭剂、空气净化剂,消毒杀菌剂,饮用水的消毒脱臭。在化工生产中可用臭氧代替许多催化氧化或高温氧化,简化生产工艺并提高生产率。液态臭氧还可用作火箭燃料的氧化剂。存在于大气中,靠近地球表面浓度为0.001~0.03ppm,是由大气中氧气吸收了太阳的波长小于185纳米紫外线后生成的3O2 hv=2O3。实验室和工业上都是将氧气在无声放电作用下制得。
【液氧炸药】由可燃性固体吸收剂跟液态氧组成的爆炸混合物。一般用炭黑、锯屑或金属粉等作吸收剂。先将吸收剂包裹成圆柱状,浸入液氧中,使吸收剂空隙充满液氧,即成液氧炸药。用雷汞或导火索起爆。广泛用于露天采矿和土木工程的爆破。是一种比较安全的炸药。空气中臭氧层使人类免受紫外线的伤害。
【硫】元素符号S,原子序数16,原子量32.06,外围电子排布3S2 3p4,位于第三周期第ⅥA族,主要氧化数-2、0、 2、 4、 6。原子共价半径104皮米,离子半径S-2184皮米,S 630皮米,第一电离能1000千焦/摩尔,电负性2.5。单质硫俗称硫磺。黄色晶体。有多种同素异形体,斜方硫又叫菱形硫或α-硫,在95.5℃以下最稳定,密度2.1克/厘米3,熔点112.8℃,沸点445℃,质脆,不易传热导电,难溶于水,微溶于乙醇,易溶于二硫化碳;单斜硫又称β-硫,在95.5°以上时稳定,密度1.96克/厘米3;弹性硫又称γ-硫是无定形的,不稳定,易转变为α-硫。斜方硫和单斜硫都是由S8环状分子组成,液态时为链状分子组成,蒸气中有S8、S4、S2 等分子,1000℃以上时蒸气由S2 组成。化学性质比较活泼,能跟氧、氢、卤素(除碘外)、金属等大多数元素化合,生成离子型化合物或共价型化合物。硫单质既有氧化性又有还原性。如硫跟铁共热生成硫化亚铁,跟碳在高温下生成二硫化碳,常温下跟氟化合生成六氟化硫,加热时跟氯化合生成S2 Cl2。硫在工业上主要用于制硫酸、硫化橡胶、黑火药、火柴、硫化物等。农业上用作杀虫剂,如石灰硫磺合剂,还用于制医药,如硫磺软膏。古代人已认识了天然硫。硫以游离态和化合态存在于自然界中,化合态主要有硫化物和硫酸盐。在地壳中的丰度为0.048%。从天然硫矿制得,或将黄铁矿和焦炭混和在有限空气中燃烧制得。
3FeS2 +12C+8O2 =Fe3O4 +12CO+6S
【硫化氢】化学式H2 S,式量34.08,有腐卵臭味的无色气体,有毒。分子结构与水相似,呈V形,有极性。密度1.539克/升,熔点-85.5℃,沸点-60.7℃。能溶于水,水溶液叫氢硫酸,还能溶于乙醇和甘油。完全干燥的硫化氢常温下不与空气中氧气反应,点火时可燃烧、有蓝色火焰。空气充足时生成二氧化硫和水,若空气不足或温度较低时生成硫和水。能使银、铜制品表面变黑,生成金属硫化物。有较强的还原性,跟二氧化硫反应生成硫和水,跟浓硫酸反应生二氧化硫和硫,跟氯气反应生成硫和氯化氢,跟三价铁盐溶液生成二价铁盐和硫,使硝酸还原为二氧化氮,使I2还原为I-,使MnO-4还原为Mn2 ,反应中H2 S通常被氧化为S,若氧化剂氧化性较强并过量时,H2 S还可能被氧化成H2 SO4 。H2 S能跟多种金属离子反应可成不溶于水和酸的硫化物沉淀。用于分离和鉴定金属离子,精制盐酸,制备单质硫。由硫化亚铁跟盐酸或用硫蒸气跟氢气化合制备。
【氢硫酸】化学式H2 S,式量34.08,硫化氢的水溶液叫氢硫酸,有腐卵臭味。是很弱的酸,在18℃时的电离常数为:K1=9.1×10-8, K2=1.1×10-12。在空气中易被氧化析出硫,溶液变浑浊。
【二氧化硫】化学式SO2 ,式量64.08,又名亚硫酸酐。分子呈V形结构,有极性。无色有刺激性气味的气体,有毒。密度2.927克/升(气)、1.437克/厘米3(液),熔点-72.7℃,沸点-10℃。易溶于水,通常情况下每升水可溶40升SO2 ,和水化合生成H2 SO3,也溶于乙醇。是酸性氧化物。有还原性,在催化剂作用下被氧气氧化成三氧化硫,跟二氧化氮反应生成三氧化硫和一氧化氮。遇强还原剂表现有氧化性,如跟硫化氢反应生成硫和水。跟氯化合生成SO2 Cl2,有漂白性:跟某些色素生成不稳定的无色化合物。用于制三氧化硫、硫酸、亚硫酸盐;还用于漂白、杀菌、制合成洗涤剂、致冷剂、有机溶剂、精制润滑油。是大气主要污染物之一,工业上要求空气中含量不得超过0.02毫克/升。实验室用硫酸跟亚硫酸钠或亚硫酸氢钠反应制得。工业上用燃烧硫或煅烧金属硫化物(如黄铁矿FeS2 )制得。