第 16 组元素：氧族

现代元素周期表的第 16 族元素由五种元素组成：氧、硫、selenium、碲和钋。由于可以从硫化矿或氧化物矿中提取许多元素，因此该组元素也称为硫属元素或成矿元素。这个星球上的氧气很丰富。当计算宇宙中发现的不同类型原子的比例时，氧被确定为氢、氦和氖之后第四丰富的元素。它构成了大约 89% 的水、46% 的地壳和 20% 的空气。

Element	Symbol	Atomic Number	Electronic Configuration
Oxygen	O	8	[He] 2s2 2p4
Sulphur	S	16	[Ne] 3s2 3p4
Selenium	Se	34	[Ar] 3d10 4s2 4p4
Tellurium	Te	52	[Kr] 4d10 5s2 5p4
Polonium	Po	84	[Xe]4f14 5d10 6s2 6p4

氧

氧气用化学符号 O 表示。它是一种无色无味的气体，在人体呼吸过程中会转化为二氧化碳。氧是双原子分子。氧也以三原子分子 (O ₃ ) 的形式存在，称为臭氧。许多元素很容易与氧结合。与某些元素结合时会产生热能；这个过程被称为燃烧。

硫

符号 S 代表硫。它是一种非金属，在宇宙丰度方面排名第九。硫可以在结合态和自由态中找到。硫酸盐约占海水中硫的 0.09%。陨石含有 12% 的硫，大量硫存在于穹顶状结构中的纯硫地下沉积物中。通过厌氧细菌对硫酸盐矿物（如石膏）的作用，硫在这种环境中形成。

Selenium

Selenium比氧或硫稀少。它可以在一些矿物质中找到，既可以游离也可以与重金属结合（例如铅、银或汞）。在典型设置下，selenium的灰色金属形式是元素最稳定的形式。

碲

碲是一种化学元素，原子序数为 52，性质介于金属和非金属之间。它是地壳中最稀有的稳定元素之一。它经常以游离态以及与铜、铅、银和金等元素的化合物的形式存在。

钋

它是十六种元素中最稀有的元素。它是一种放射性物质。钋偶尔用于科学的阿尔法辐射应用。

硫属元素的物理性质

原子/Ionic半径

元素的原子半径或离子半径随着它们在一组中的进展而增加。原子和离子半径最小的硫族元素是氧，而最大的硫族元素（不包括肝钋）是钋。质子的添加和有效核电荷的增加导致元素的原子半径随着时间的推移而减小。结果，氧的原子半径将比锂的小得多。

电离焓

元素的原子半径或离子半径随着元素周期表的向下移动而增加。原子和离子半径最小的硫族元素（不包括钋）是氧，最大的硫族元素（不包括钋）是钋。质子的添加和有效核电荷的增加导致元素的原子半径随着时间的推移而减小。结果，氧的原子半径将远小于锂的原子半径。

电子增益焓

它随着原子大小的增加而减小。结果，硫族元素的电子增益焓随着一个向下移动而降低。值得注意的是，氧的负电子增益焓低于硫，这可归因于氧的压缩原子结构，这有助于价电子与任何其他接近的电子之间的电子间排斥。

电负性

由于多种因素，包括原子半径的增加和电子-电子排斥的增加，电负性随着一个基团向下移动而降低。电负性最强的硫属元素是氧，电负性最小的硫属元素是钋（不考虑肝）。

金属性质

非金属元素包括氧和硫。准金属包括selenium和碲。在正常情况下，钋具有金属性质。然而，应该注意的是，钋是一种放射性元素。

熔点和沸点

由于原子尺寸和原子质量的增加（由于分子间吸引力的增加），元素的熔点和沸点随着它们沿基团向下移动而增加。在硫族元素中，氧的熔点和沸点最低。硫和氧的熔点和沸点的显着差异可归因于氧以双原子分子的形式存在于大气中，而硫通常以多原子分子的形式存在。

硫属元素的化学性质

同素异形体

几乎所有的硫属元素都有多种同素异形体。最常见的氧同素异形体是分子氧和臭氧。事实上，有九种已知的氧同素异形体。此外，还有超过 20 种已知的硫同素异形体。Selenium至少有五种不同的同素异形体，而钋有两种。单斜硫和菱形硫是硫的两种最稳定的同素异形体。需要注意的是，selenium和碲都是结晶元素和非晶元素。

氧化态

由于硫属元素的一般电子构型为ns ² np ⁴ ，它们可以通过获得两个电子或参与共价键合来实现稳定的电子构型。当它们获得两个电子时，形成的离子具有通式 M ₂ ^– （其中 M 表示硫属元素）。硫属元素表现出-2、+2、+4和+6的常规氧化态。

与氢气的反应

当硫属元素与二氢反应时，它们通常形成通式为 H ₂ M 的氢化物（其中 M 可以是任何硫属元素——氧、硫、selenium、碲或钋）。这种化学反应具有以下一般形式：

M (硫属元素) + H ₂ (二氢) → H ₂ M (硫属元素的氢化物)

示例问题

问题 1： 16 组的五个元素是什么？

解决方案：

Five elements make up the group 16 elements of the current periodic table: oxygen, sulphur, selenium, tellurium, and polonium.

问题 2：硫属元素的金属性质是什么？

解决方案：

Non-metal elements include oxygen and sulphur. Metalloids are elements like selenium and tellurium. Under normal circumstances, polonium has metallic properties. It’s worth noting, though, that polonium is a radioactive element.

问题 3：当我们向下移动时，硫属元素的电离能会发生什么变化？

解决方案：

The ionisation enthalpy reduces as the atom’s size or radius increases (it is easier to remove an electron from an atom with a large atomic radius since the distance between the nucleus and the valence shell will be relatively large). As a result, as the group progresses, the chalcogens’ ionisation enthalpies drop.

问题 4：随着我们向下移动，硫属元素的电负性会发生什么变化？

解决方案：

Many reasons, such as the rise in atomic radius and the increase in electron-electron repulsion, cause the electronegativity to drop as one moves down a group. Oxygen is the most electronegative chalcogen, while polonium is the least electronegative (livermorium not considered).

问题5：钋是放射性元素吗？它是干什么用的？

解决方案：

Among the group 16 elements, it is the rarest. It’s a radioactive substance. For alpha radiation, polonium is employed in scientific applications.