تفاعلات عنصري الأكسجين والكبريت

المجموعة السادسة في الجدول الدوري، تسمى هذه المجموعة بمجموعة الكالكوجينات والتي تحتوي على ستة عناصر مرتبة كما في الشكل التالي: عنصر الأكسجين (O)، عنصر الكبريت (S)، عنصر السيلينيوم (Se)، عنصر التيلوريوم (Te) وعنصر البولونيوم (Po) وعنصر الليفرموريوم (Lv)، كما وتعرف هذه المجموعة باسم مجموعة الأكسجين.

تفاعلات عنصر الأكسجين:

• لا يتفاعل الأكسجين مع نفسه أو مع النيتروجين أو حتى مع الماء في الظروف العادية، ومع ذلك، فإن الأكسجين يذوب في الماء عند درجة حرارة تساوي 20 درجة مئوية وواحد درجة ضغط جوي.

• لا يتفاعل الأكسجين أيضًا بشكل طبيعي مع القواعد أو الأحماض.

• تتفاعل معادن المجموعة الأولى والتي تعرف باسم: (الفلزات القلوية) بشدة مع الأكسجين ويجب تخزينها بعيدًا عن الأكسجين لمنع تأكسدها.

• المعادن الموجودة في الجزء السفلي من المجموعة تعد أكثر تفاعلاً من تلك الموجودة في الجزء العلوي من المجموعة، كما ويتم استكشاف تفاعلات عدد قليل من هذه المعادن.

• يتفاعل عنصر الأكسجين مع عنصر الليثيوم لتكوين أكسيد الليثيوم الأبيض، كما في التفاعل التالي: 4Li+O2→2Li2O.

• يتفاعل عنصر الأكسجين مع الصوديوم لتكوين خليط أبيض من أكسيد الصوديوم وبيروكسيد الصوديوم، كما في التفاعل التالي: الأكسجين مع الصوديوم لتكوين أكسيد الصوديوم: 4Na+O2→2Na2O. الأكسجين مع الصوديوم لتكوين بيروكسيد الصوديوم: 2Na+O2→Na2O2.

• يتفاعل الأكسجين مع البوتاسيوم لإنتاج خليط من بيروكسيد البوتاسيوم وفائق أكسيد البوتاسيوم، كما في المعادلات التالية: التفاعل الذي ينتج بيروكسيد البوتاسيوم هو التفاعل التالي: 2K+O2→2K2O2. التفاعل الذي ينتج فوق أكسيد البوتاسيوم هو التفاعل التالي: K+O2→KO2.

• أما بالنسبة لتفاعل الأكسجين مع كلا من الروبيديوم والسيزيوم، فقد يتفاعل كلا المعدنين لإنتاج الأكسيدات الفائقة من خلال نفس العملية مثل تفاعل أكسيد البوتاسيوم الفائق، كما في المعادلة التالية: 2M+O2→2M2O2، حيث أن M عبارة عن الروبيديوم والسيزيوم.

• تتفاعل معادن المجموعة الثانية (معادن الأرض القلوية) مع الأكسجين من خلال عملية الاحتراق لتكوين أكاسيد معدنية ولكن هناك استثناءات قليلة:

يصعب حرق البريليوم؛ وذلك لأنه يحتوي على طبقة من أكسيد البريليوم على سطحه مما يمنع حدوث المزيد من التفاعلات مع الأكسجين.

• تتفاعل عناصر المجموعة الثالثة مع الأكسجين لتكوين أكاسيد وهيدروكسيدات على شكل X2O3 و X(OH)3، يمثل المتغير X عناصر المجموعة الثالثة المختلفة، وكلما انتقلنا إلى الأسفل، تصبح الأكاسيد والهيدروكسيدات أكثر قاعدية وتلاحظ هذه الصفات بشكل متزايد أثناء الانتقال.

• تتفاعل عناصر المجموعة الرابعة مع الأكسجين لتكوين أكاسيد العناصر، تكون الأكاسيد المتكونة في الجزء العلوي من المجموعة أكثر حمضية من تلك الموجودة في أسفل المجموعة، كما ويتفاعل الأكسجين مع السيليكون والكربون لتكوين ثاني أكسيد السيليكون وثاني أكسيد الكربون، علما أن الكربون قادر أيضًا على التفاعل مع الأكسجين لتكوين أول أكسيد الكربون وهو حامضي قليلاً، ويتفاعل الجرمانيوم والقصدير والرصاص مع الأكسجين لتكوين أحادي أكسيد وثاني أكسيد مذبذب، مما يعني أنها تتفاعل مع كل من الأحماض والقواعد.

• أما بالنسبة لعناصر المجموعة الخامسة فإنها تتفاعل مع الأكسجين لتشكيل أكاسيد العناصر، كما في التالي:

1. بالنسبة لعنصر النيتروجين فيكون الناتج كالتالي تبعا للظروف الذي يحدث بها التفاعل: N2O، NO، N2O3، N2O4، N2O5.
2. بالنسبة لعنصر الفوسفور فيكون الناتج كالتالي تبعا للظروف المختلفة التي قد يحدث بها التفاعل: P4O6 ،P4O8، P2O5.
3. بالنسبة للزرنيخ فالنوتج تكون كالتالي: As2O3 ، As2O5.
4. بالنسبة للأنتيمون فهذه هي النواتج المحتملة: Sb2O3 ، Sb2O5.
5. أما بالنسبة للبزموت فالنواتج المحتملة كالتالي: Bi2O3 ، Bi2O5.

• تتفاعل عناصر المجموعة السادسة مع الأكسجين لتشكيل أكاسيد مختلفة، بعض الأكاسيد هي كما في النواتج المحتملة التالية:

1. بالنسبة لتفاعل الكبريت مع الأكسجين فالنواتج المحتملة هي: SO ،SO2 ،SO3 ،S2O7.
2. بالنسبة للسيلينيوم النواتج المحتملة هي: SeO2 ،SeO3.
3. بالنسبة للتيلوريوم فالنواتج المحتملة هي: TeO ،TeO2،TeO3.
4. أما بالنسبة للبولونيوم فالنواتج المحتملة هي: PoO ،PoO2 ،PoO3.

• تتفاعل عناصر المجموعة السابعة والتي تعرف باسم: (الهالوجينات) والمتكونة من عناصر الفلور والكلور والبروم واليود التي عندما تتفاعل مع الأكسجين يتم تكوين أكاسيد هذه العناصر، يشكل الفلور نوعين من الأكاسيد عند التفاعل مع الأكسجين وهما F2O و F2O2، كما ويطلق على هذه الأكاسيد اسم فلوريد الأكسجين لأن الفلور هو العنصر الأكثر كهرسلبية، والمعادلة التالية تتضمن إنتاج أحد أكاسيد الفلور O2(g)+F2(g)→F2O2(g).

تفاعلات عنصر الكبريت:

• في ظل الظروف العادية، تتشكل ذرات الكبريت على شكل جزيئات متكونة من ثماني ذرات وتحمل الصيغة الكيميائية التالية S8، عنصر الكبريت هو عبارة عن مادة صلبة بلورية صفراء لامعة في درجة حرارة الغرفة، كما ويتحد الكبريت مع معظم العناصر الأخرى، في بعض الأحيان يتم دمجها معهم بسهولة في درجة حرارة الغرفة العادية، كما في المثال التالي: لإنتاج ثاني كبريتيد الكربون:

C(s) + 2S(s) → CS₂(g)

• يتفاعل مسحوق الكبريت مع حمض الهيدروكلوريك (HCl) في درجة حرارة الغرفة، وتكون نواتج هذا التفاعل عبارة عن كلوريد الكبريت وغاز الهيدروجين، كما في المعادلة التالية: S + 2HCl → SCl₂+ H_2.

• خليط الحديد والكبريت، عند معالجته بحمض الكبريتيك المخفف، ينتج غاز الهيدروجين عن طريق تفاعل الحديد و H2SO4، علما أن ذلك يحدث في درجة حرارة الغرفة العادية:

Fe + H 2SO4 → FeSO4 + H2

• عندما يتم تسخين هذا المزيج من Fe و S، يتم تكوين مركب جديد، وهو FeS علما أن مركب FeS هو عبارة عن مادة صلبة سوداء اللون، والتي تتفاعل بعد ذلك مع حمض الكبريتيك لإنتاج غاز كبريتيد الهيدروجين كما في المعادلة التالية:  FeS + H 2SO4 → FeSO4 + H2S.

• لا يتفاعل الكبريت مع الأحماض غير المؤكسدة المخففة في ظل الظروف العادية.

• يتفاعل الكبريت مع حامض الكبريتيك المركز الساخن مكونًا SO2:

S (s) + H2SO4 (l) → 3SO2 (g) + 2 H2O (l).

• تتفاعل أيونات ثاني كبريتيد مع حمض مكونًا كبريتيد الهيدروجين والكبريت الحر:

S2)-2 (aq) + 2H+ (aq) → H2S (g) + S (s))، يترسب الكبريت كمسحوق أبيض ناعم في الماء يسمى حليب الكبريت.

• يتفاعل الكبريت مع الهواء، يتفاعل الكبريت مع الأكسجين مكونًا ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد كما في المعادلات التالية: يجب أن يتم التسخين حتى يحدث التفاعل التالي:

S (s) + O2 (g) → SO2 , 2SO2 + O2 → 2SO3.

• يتفاعل الكبريت مع القواعد مثل هيدروكسيد البوتاسيوم المائي الساخن KOH، مكونًا كبريتيد البوتاسيوم وثيوسلفاتكما في المعادلة التالية، علما أنه يجب أن يتم التسخين ليحدث التفاعل:S8 (s) + 12 KOH (aq) → 4 K2S (aq) + 2 K2S2O3 (aq) + 6 H2O.

• يتفاعل الكبريت مع الهالوجينات كالتالي:

1. يتفاعل الكبريت مع الفلورين الزائد مكونًا فلوريد الكبريت (VI):S(s) + 3 F2(g) → SF6 (s).
2. يتفاعل الكبريت مع الكلور الزائد مكونًا كلوريد الكبريت (I) وكلوريد الكبريت (II):2 S (s) + Cl2 (l) → S2Cl2 (g)
   S (g) + Cl2 (s)→ SCl2 (g)
3. يتفاعل الكبريت مع البروم الزائد مكونًا بروميد الكبريت (I):2S (s) + Br2 (l) → S2Br2 (g)
4. الكبريت لا يتفاعل مع اليود.

• يتفاعل الكبريت مع الهيدروجين مكونًا كبريتيد الهيدروجين كما في المعادلة التالية:

  S8(s) + 8 H2(g) → 8 H2S(g).

• لا يتفاعل الكبريت مع الماء تحت الظروف العادية.

• في الحالة الغازية، يتفاعل Cd و S8 مكونًا CdS، وعند (130-180) درجة مئوية يتفاعل الكادميوم الصلب و S8 بشكل متفجر، أي يشكل الكادميوم

  Cd (g) + S8 (g) → CdS (g).

Cd (s) + S8 (s) → CdS (s). (اللون أصفر).

• يتفاعل الغاليوم مع الكبريت مكونًا كبريتيد الغاليوم:16Ga (s) + 3 S8 (s) → 8 Ga2S3 (s).

• عند التسخين، يتفاعل الرصاص مع الكبريت:Pb(g) + S (g) → PbS (g).

• يتفاعل الزئبق مع الكبريت مكونًا كبريتيد الزئبق (II):Hg (l) + S (s) → HgS (s).

• يتفاعل الصوديوم مع الكبريت مكونًا كبريتيد الصوديوم:16Na (s) + S8 (s) → 8 Na2S (s).