Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Dr. A. CHEROUANA Université Mentouri-Constantine Année 2009-2010 Faculté des Sc

Dr. A. CHEROUANA Université Mentouri-Constantine Année 2009-2010 Faculté des Sciences Exactes Département de Chimie LMD (SM) 2ème année Le groupe de l’oxygène INTRODUCTION : Les éléments du groupe de l’oxygène sont souvent appelés « chalcogènes », ils sont au nombre de cinq : Ce groupe contient les plus importants éléments pour la géologie, la vie et l’industrie. Toutefois, les éléments lourds de ce groupe sont beaucoup moins abondants que les éléments légers, car ils se situent à la frontière de la stabilité nucléaire. La distribution électronique de ce groupe est du type ns2np4, cette distribution explique la tendance de ces éléments à avoir deux autres électrons pour saturer leur couche externe ce qui leur confère un nombre d’oxydation du type (-2). Cependant, on observe dans certains cas des nombres d’oxydation positifs qui peuvent arriver à (+4) et (+6). Les propriétés physiques de ce groupe sont : O S Se Te Etat physique Gaz Solide Solide Solide Tf (°C) -219 119 220 450 Teb (°C) -183 444 685 1390 Nbre. d’oxydation -2, -1, 0 -2, 0, +4, +6 -2, +4, +6 -2, +4, +6 A- L’OXYGENE Découvert par Priestly en 1774, l’oxygène est l’élément le plus abondant de la croûte terrestre et la vie des êtres vivants en dépend de façon indispensable. C’est un gaz incolore inodore et sans gout, il est peu soluble dans l’eau et à l’état liquide il a une couleur bleue. I- PREPARATION : 1- préparation industrielle L’oxygène est très disponible sous la forme de O2 à partir de l’atmosphère et s’obtient à grande échelle par distillation de l’air liquide. Lors de la distillation, on observe l’évaporation de l’azote (teb = -195.8°C) en premier lieu puis celle de l’oxygène car il est moins volatile (Teb = -173°C). Dr. A. CHEROUANA 2- Préparation au laboratoire a- A partir de l’oxyde de mercure : Si on relie deux tubes à essais fermés, l’un contenant de l’oxyde de mercure HgO et l’autre l’eau, et qu’on chauffe celui contenant HgO, ce dernier se transforme en mercure et oxygène selon la réaction suivante : b- A partir de composés oxygénés : • Chauffage des sels riches en O2 On augmente la vitesse de réaction en ajoutant un catalyseur comme MnO2 On peut utiliser du KMnO4 ou du Na2S2O8 • Chauffage des peroxydes : Dr. A. CHEROUANA • Chauffage des oxydes des métaux II- PROPRIETES CHIMIQUES : La molécule d’oxygène, O2, réagit avec la majorité des éléments du tableau périodique, sauf les gaz rares, et les composés obtenus sont appelés « oxydes » Exp : III- COMPOSES A BASE D’OXYGENE 1- Les oxydes En vertu de la règle de l’octet, l’atome d’oxygène aura tendance à compléter sa couche électronique externe afin de devenir isoélectronique du gaz rare le plus proche, le néon, de numéro atomique Z = 10. L’atome d’oxygène captera alors, au cours d’une réaction chimique, deux électrons afin de compléter sa couche externe à huit électrons. On aura alors : L’anion obtenu, de formule O2- est appelé anion « oxyde » et les composés contenant cet anion, par réaction de l’oxygène, sont dits « oxydes ». a- Formation des oxydes métalliques : Ils sont obtenus par action de O2 sur les éléments métalliques : Dr. A. CHEROUANA • Formation des oxydes des métaux alcalins. Les métaux alcalins possèdent des atomes qui ont la particularité de n’avoir qu’un seul électron sur leur couche externe (ns1), ils ont donc tendance à perdre très facilement leur unique électron présent sur leur couche externe pour donner des cations de charge électrique égale à + 1. Lorsqu’ on fait réagir, à chaud, du dioxygène, O2, avec un métal alcalin on obtient des oxydes de type M2O : C’est une réaction d’oxydoréduction et les deux demi-réactions sont : • Formation des oxydes des métaux alcalino-terreux. Les métaux alcalino-terreux ont des atomes qui ont la particularité d’avoir seulement deux électrons sur leur couche externe (ns2). Ils ont tendance à perdre deux électrons pour donner des cations de charge électrique égale à deux. Lorsqu’ on fait réagir, à chaud, O2, avec un métal alcalino-terreux, M, on obtient le schéma général de réaction suivant, avec formation d’un oxyde : Dans ce cas aussi, c’est une réaction d’oxydoréduction et les deux demi- réactions sont : c- Formation des oxydes non-métalliques. Le dioxygène peut réagir également avec des non-métaux comme le carbone et le soufre. Dr. A. CHEROUANA • Cas du carbone, C. Lorsqu’ on fait brûler un morceau de carbone dans du dioxygène il se forme un gaz qui a la particularité de troubler l’eau de chaux. Ce gaz est du dioxyde de carbone ou « gaz carbonique », de formule CO2. • -Cas du soufre, S. Lorsqu’ on fait brûler du soufre pulvérulent, de couleur jaune, dans du dioxygène, on obtient une flamme de couleur violette et des fumées blanches, particulièrement âcres. Il s’est formé du dioxyde de soufre, de formule SO2. d- Les oxydes en solution aqueuse. • Oxydes basiques : Ce sont des composés en général ioniques, et leurs solutions aqueuses sont basiques. Ces oxydes sont généralement formés par union de l’oxygène avec les composés les moins électronégatifs (IA et IIA) : Exp : MgO, Na2O… On observe aussi ce type d’oxydes avec les métaux de transition Exp : MnO, CrO… • Oxydes acides On les obtient par union de l’oxygène avec des éléments non métalliques et des éléments plus électronégatifs que ceux des oxydes basiques. Certains métaux de transition forment eux aussi des oxydes acides. Exp : N2O4, P2O3, SO3, P2O5, SO2, CO2, N2O5, MnO7, CrO3, N2O3…. • Oxydes ampholytes: Ils ont un caractère acide et basique en même temps. Exp : Sb2O3, Sn2O3, PbO, Al2O3, ZnO…. • Oxydes neutres : Certains oxydes ne possèdent ni un caractère basique ni un caractère acide, ils sont dits neutres. Exp : N2O, CO, NO, MnO2…. 2- Peroxydes et superoxydes: Les peroxydes sont des composés contenant l’anion O2 2- et les superoxydes sont des composés contenant l’anion O2 - . Dr. A. CHEROUANA Un des plus importants peroxyde est le peroxyde d’hydrogène H2O2, c’est un bon oxydant mais il est instable par rapport à la dismutation. Mais en pratique il n’est pas trop labile et résiste assez bien aux températures modérées, pourvu que des traces de certains ions, qui agissent comme des catalyseurs, soient absentes. B- Le soufre Contrairement à l’oxygène, le soufre a tendance à former avec lui même des liaisons simples plutôt que des liaisons doubles. Il en résulte que le soufre forme des molécules plus grandes ou des structures plus étendues, et qu’il est donc solide à température ambiante. La vapeur de soufre qui se dégage à haute température est constituée de molécules paramagnétiques de disoufre S2 qui ressemble à O2. Toutes les forme cristallines du soufre qu’on peut isoler à température ambiante sont constitués de cycles « S8 ». La forme la plus courante, le soufre orthorhombique « α α α α-S8 », est constituée de cycles à huit atomes sous forme de couronne, mais on peut synthétiser et cristalliser des cycles ayant jusqu’a vingt atomes de soufre. On obtient le soufre à partir de dépôts de soufre natif, des minerais métalliques sulfurés et d’hydrocarbures gazeux ou liquides à haute teneur en soufre. C- Le sélénium le tellure et le polonium Les éléments tellure et sélénium se trouvent dans les minerais des sulfures métalliques et leur source principale est le raffinage électrolytique du cuivre. Le sélénium a plusieurs variétés allotropiques. Comme pour le soufre, il existe une variété allotropique non métallique qui contient des cycles Se8, mais la variété la plus stable à température ambiante est le sélénium gris qui est un matériau cristallin constitué de chaînes hélicoïdales et qui est utilisé pour des cellules photoélectriques. La forme industrielle commune du corps simple est le sélénium noir amorphe. Une autre forme amorphe, obtenue par condensation de la vapeur, est utilisée dans les procédés xérographiques de photocopie. Le sélénium est un élément essentiel pour la vie, mais le domaine de concentration entre le minimum quotidien nécessaire et la toxicité est étroit. Le tellure cristallise selon une structure de chaîne comme le sélénium gris. Le polonium cristallise dans une structure cubique primitive, et c’est le seul élément qui cristallise dans cette maille à température ambiante. Le tellure et le polonium sont des éléments très toxiques, et la toxicité du polonium est accrue par sa radioactivité. uploads/Finance/ oxygene.pdf