План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

4. Селен, теллур, полоний
Селен Se, теллур Те и полоний Ро — р-элементы с конфигурацией валентных электронов s²р ⁴.
В образование связей у селена и его аналогов вовлекаются непар­ные электроны, а также одна или две электронные пары. Поэтому у р-элементов VI группы наблюдаются четные степени окисления: -2, +2, +4, +6.
По содержанию на Земле селен и теллур — рассеян­ные, а полоний — редкий элементы. Природный селен состоит из шести устойчивых изотопов, теллур — из семи. Получены также радиоактив­ные изотопы селена и теллура. Полоний стабильных изотопов не име­ет. Для него известно свыше двадцати радиоактивных изотопов.
Собственные минералы селена и теллура встречаются редко. Чаще всего Se и Те сопутствуют самородной сере и в виде селенидов и теллуридов присутствуют в сульфидных рудах. Полоний содержится в урановых и ториевых минералах как продукт распада радиоактив­ного ряда урана.
Простые вещества. В ряду О—S—Se—Те—Ро тип устойчивых молекул изменяется: от двухатомных кислорода О₂, затем циклических S₈ и Se₈ и цепных молекул Se_∞ и Те_∞ до металлического кристалла полония.
Сак и сера, селен имеет полиморфные модификации. Наиболее устойчив гексагональный или серый селен. Его кристаллы образованы зигзагообразными цепями Se_∞. При быстром охлаждении жидкого селена получается красно-коричневая стекловидная модификация. Она образована неупорядоченно положенными молекулами Se_∞ разной длины. Кристаллические разновидности красного селена состоят из циклических молекул, подобных S₈.
Серый селен — полупроводник. Его электрическая проводимость резко примерно в 1000 раз) возрастает при освещении. Полупроводниковые свойства проявляет также жидкий селен.
Устойчивые модификации теллура образованы зигзагообразными молекулами Те_∞. Гексагональная модификация теллура - серебристо-белое металлоподобное кристаллическое вещество. Однако он хрупок, легко растирается в порошок. Его электрическая проводимость незначительна, но при освещении увеличивается, т. е. теллур — полупроводник. Аморфный теллур (коричневого цвета) менее устойчив, чем аморфный селен, и при 25⁰С переходит в кристаллический. Будучи изоморфными, гексагональные селен и теллур образуют между собой непрерывный ряд твердых растворов. При высоких темпeрaтypax пары селена и теллура состоят из парамагнитных молекул Se₂ и Те₂. При понижении температуры они полимеризуются в молелы Э₄, Э₆ и Э₈.
Полоний — мягкий металл серебристо-белого цвета, по физическим свойствам напоминающий висмут и свинец. Как видно, в ряду О — S — Se — Ро структурные изменения и ослабление ковалентности связн Э — Э соответствуют изменению физических свойств; так, кислород и сера — диэлектрики, селен и теллур — полупроводники, а полоний обладает металлической проводимостью.
В ряду О — S — Se — Те — Ро уменьшается окислительная и воз­растает восстановительная активность, о чем, в частности, свидетель­ствует сопоставление их электродных потенциалов.
Селен с водой и разбавленными кислотами не реагирует, в то время как теллур окисляется водой (при 100…160°С):
Te + 2H₂O = TeO₂ + 2H₂.
Полоний реагирует с соляной кислотой как типичный металл:
Ро + 2НС1 = РоС1₂ + Н₂.
Подобно другим неметаллам Se и Те окисляются концентрированной HNO₃ до кислот. Полоний же в этих условиях образует солеподобные соединения:
Ро + 8HNO₃ = Po(NO₃)₄ + 4NO₂ + 4Н₂О.
При кипячении в щелочных растворах селен и теллур, подобно сере, диспропорционируют:
3Э + 6КОН = К₂ЭО₃ + 2К₂Э + 3Н₂О.
При нагревании селен, теллур и полоний довольно легко окисляются кислородом и галогенами, при сплавлении взаимодействуют с метал­лами.
Селен и теллур извлекают из отходов производства серной кислоты, накапливающихся в пылеуловителях, и из анодного шлама, образуе­мого при электролитической очистке цветных металлов. Для этого отходы и шлам окисляют, например, с помощью МnО₂. Образующиеся при этом SeO₂ и ТеО₂ разделяют и восстанавливают диоксидом серы:
ЭО₂ + 2SO₂ = Э + 2SO₃
Изотоп ²¹⁰Po получают в атомных реакторах облучением висмута нейтронами
Как полупроводники селен и теллур используют для изготовления цементов оптических и сигнальных приборов. Кроме того, селен используют в стекольной промышленности для получения стекол рубинового цвета и др. Изотоп ²¹⁰Ро (Т_1/2 = 138,4 дня) применяют как источник α-частиц.