Periodiek Systeem van de Elementen

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

De chalkogenen met een laag atoomnummer zijn niet-metalen, die gemakkelijk met metalen reageren. Seleen en telluur komen ook in metallische vorm voor.Polonium en ununhexium zijn metalen.

De elementen van de 6e hoofdgroep van het Periodiek Systeem worden chalcogenen („ertsvormers “, v.h. Griekse: „chalcos = brons + „genno “ = vormen) genoemd.

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

O Het element met de foute naam

De naam zuurstof is afkomstig van de Griekse woorden oxys en geinomai (Lat.: oxygenium) wat zuurvormen/zuurvormer betekent; zuurstof is een vrijwel letterlijke vertaling. De naam werd in 1777 door A.L. Lavoisier voorgesteld omdat het in alle (toen bekende) zuren voorkwam. Men veronderstelde dat zuurstof de zure eigenschappen van de zuren veroorzaakte.  

Zuurstof vormt twee soorten moleculen:

-dizuurstof (zuurstofgas) O2

-trizuurstof (ozon) O3

 Ca. 1/5 van het volume van de lucht (20,9 vol%) bestaat uit zuurstofgas.

Zuurstof is naar voorkomen het eerste element in de aardkorst (ca. 46,7 massa-%), het meest in de vorm van metaaloxiden, silicaten, carbonaten en andere zouten.

Ook van de oceanen is het het hoofdbestanddeel (87 massa%), omdat het een van de twee elementen is waaruit water (H2O) bestaat. Hetzelfde geldt voor het ijs waaruit o.a. de poolkappen hier op aarde bestaan.

Op grote schaal verkrijgt men technisch zuurstofgas door

•gefractioneerde destillatie van vloeibare lucht

•door membraanscheiding

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

8

Zuurstof

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

O Het element met de foute naam

In de medische wereld voor mensen met ademhalingsproblemen. 

Zuurstofgas in zuivere vorm wordt veel toegepast in lasapparatuur of in snijbranders waarbij ethyn(acetyleen) wordt verbrand in een zuurstofgasstroom en temperaturen van meer dan 3000°C worden bereikt.

Het speelt een belangrijke rol in metallurgische processen, zoals bij de bereiding van staal.

Zuurstofgas is onontbeerlijk voor het levensonderhoud van planten en dieren.

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

Reacties in zuiver zuurstofgas

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

S Het element van de leeuw

Bij de middeleeuwse alchemisten symboliseerde de leeuw de zwavel.

De naam zwavel stamt af van het Latijnse sulfur (sulphurium: de steen die brandt).

Zwavel komt in verschillende allotrope vormen voor:

α-zwavel, rhombisch kristalliserend (rhombische zwavel)

Bij 95,6 °C zet hij om tot β-zwavel (monokliene zwavel).

Zwavel smelt bij de verbranding tot een bloedrode vloeistof.

Daarbij ontstaat een blauwe vlam.

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

16

Zwavel

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

S Het element van de leeuw

Vloeibare zwavel

λ-zwavel: S8-ringen (geel)

π-zwavel: Sn (6 ≤ n ≤ 25, n ≠ 8) laagmoleculaire en grotere ringen

μ-zwavel: Sn (103 ≤ n ≤ 106) hoogmoleculaire ketens

Vaste zwavel bestaat normalerwijs uit S8-moleculen, waarbij acht zwavelatomen in een ring zig-zagvormig gebonden zijn (zgn. kroonvorm).

Bij verhitting van zwavel breken de vanderwaalskrachten tussen de ‘S8-kroontjes’.

Bij verdere stijging van temperatuur ontstaan ketens van (aan elkaar gekoppelde) S8-moleculen. Boven 159 °C neemt de viscositeit van de vloeistof toe. De slierten bewegen minder gemakkelijk langs elkaar dan de ‘kronen’. Nog sterkere verhitting zorgt voor kortere ketens en ‘losse ’atomen. De viscositeit neemt weer af.

Uitgieten van vloeibare zwavel in koud water levert een plastisch en amorf polymeer met rubbereigenschappen (‘plastische zwavel’). Na verloop van tijd gaat dit ‘plastic’ weer over in rhombische zwavel.

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

S Het element van de leeuw

Zwavel is een belangrijke grondstof voor de chemische industrie, o.a. voor de bereiding van zwavelzuur en van sulfaten.

Vulkaniseren van rubber

Zwavel is een belangrijk bestanddeel van buskruit, dat o.a. in vuurwerk gebruikt wordt.

In de wijnbouw wordt zwavel gebruikt als middel tegen schimmel, en als zwaveldioxide als bewaarmiddel voor wijn.

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

Seleen is voor alle levensvormen essentieel (sporenelement).

Seleenverbindingen worden daarom als voedingssupplementen aangeboden en aan voeder- en meststoffen toegevoegd.

In hoger concentraties is het, als enkelvoudige en als samengestelde stof, zeer giftig.

Seleen komt in verschillende allotrope vormen voor:Rood seleen, bestaat voor 30 % uit Se8-ringen en voor 70 % uit Se8+nZwart, amorf (glasachtig) seleenGrauw „metallisch“ seleen is de stabielste allotrope vorm, en gedraagt zich als een halfmetaal. Boven het smeltpunt van 220 °C vormt zich een zwarte vloeistof. Bij verdere temperatuurverhoging ontstaat gele seleendamp.

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

Se

Het element van de maan

Seleen is genoemd naar de Griekse maangodin, Selènè.

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

34

Seleen

Belichtingstrommels voor fotokopiëerapparaten en voor laserprinters

Belichtingsmeters

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

Se

Het element van de maan

In de glasindustrie wordt CdSe gebruikt voor het maken van roodgekleurd glas.

Antiroos- shampoo: suspensie met ca. 1 %

seleensulfide (SeS2).

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

Elementair telluur wordt in de metaalindustrie o.a. gebruikt (< 1 %) in staal, gietijzer, koper- en lood-legeringen en ook in roestvrij edelstaal.

Het bevordert de corrosiebestendigheid en verbetert de mechanische eigenschappen en ook de bewerkbaarheid.

Telluur is een zeldzaam element, dat ongeveer even weinig voorkomt als goud.

M.H. Klaproth, ontdekker van telluur, ontdekte nog zeven andere elementen.

Telluur is technisch van weinig belang, omdat het moeilijk te bereiden is, en daarom duur is.

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

Te

Het element van de aarde

De naam telluur is afgeleid van Tellus, de Romeinse godin van de Aarde.

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

52

Telluur

Voor de ontdekking en beschrijving van polonium (samen met radium) kreeg Marie Curie in 1911 de Nobelprijs voor Chemie. Polonium zendt 5000 maal zoveel straling uit als een even grote hoeveelheid radium.

Bekend zijn de poloniumisotopen 190Po tot 218Po, die

allemaal radioactief zijn. De halfwaardetijden zijn erg

verschillend en bedragen van zowat 3·10-7 seconden voor

212Po tot 103 jaar voor 209Po. De belangrijkste, natuurlijk

voorkomende isotoop 210Po bezit een halfwaardetijd van

138 dagen en vervalt onder uitzending van -straling in de

loodisotoop 206Pb.  

Waar -straling bij uitwendige inwerking al door de huid afgeschermd wordt, werkt ze sterk beschadigend bij mensen, als een alfa-straler in het lichaam dringt.

In november 2006 kwam de

isotoop 210Po daardoor in het nieuws, nadat de voormalige Russische geheimagent Alexander Litwinenko door deze isotoop stierf.

Polonium wordt als neutronenbron gebruikt bij kernsplijting.

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

Po

Het stralende element uit Polen

De naam polonium is afgeleid van het Latijnse Polónia, de naam voor Polen, het geboorteland van de ontdekster, Marie Curie (1898).

Het was (na uraan en thorium) het 3e radioactieve element dat ontdekt werd. 

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

84

Polonium

Groep 16 (VIa)Zuurstofgroep

Leo Bergmans – Jean Van de Weerdt

Element 116 werd in december 2000 gemaakt door medewerkers van het Instituut voor kernonderzoek in Dubna

(Rusland) door fusie van een curium- en een calcium-atoomkern.

24896Cm + 48

20Ca → 292116Uuh + 1n

Een naam is nog niet voorgesteld. Voorlopig wordt het Latijnse telwoord voor dit element gehanteerd: ununhexium.

Met een halveringstijd van 47 milliseconde vervalt dit element door het afsplitsen van een alfadeeltje tot element

114, ununquadium.

116

Ununhexium