N неметалл. Неметали - загальна характеристика

Міністерство освіти Республіки Білорусь Установа освіти «Вітебський державний університет імені П.М. Машерова »

Кафедра хімії

Властивості НЕМЕТАЛІВ ТА ЇХ СПОЛУК

канд. хім наук, доц. Кулієв С.І., маг. пед. наук, викладач каф. хімії Білохвостов А.А.

1. Загальна характеристика неметалів ................................................ .4

2. Водень і його сполуки 8 ...................................................... ... 8

3. властивості неметалівVII-A групи. Галогени ................................. 12

3.1. Загальна характеристика галогенів. .................................................. .........
3.2. Сполуки галогенів з воднем. .................................................. .....
3.3. Кисень з'єднання галогенів .........................................
3.4. Лабораторна робота "Галогени та їх сполуки" ...............................
4. Властивості неметалів VI-A групи ................................................ 35
4.1. Загальна характеристика елементів шостої групи головної підгрупи
............................................................................................................................
4.2. Кисень і його сполуки .............................................. ........................
4.3. Сірка та її сполуки .............................................. ..................................
4.4. Елементи підгрупи селену ............................................... .....................
4.5. Лабораторна робота "Кисень. Перекис водню"......................
4.6. Лабораторна робота "Сірка і її сполуки" .......................................
Контрольні питання і завдання .............................................. ........................
5. Властивості неметалів VA-групи ................................................ ... 61
5.1. Загальна характеристика неметалів п'ятої групи .................................
5.2. Властивості азоту та його сполук ............................................. ...............
5.3. Фосфор і його сполуки .............................................. ..........................
5.4. Миш'як і сурма ............................................... ......................................
5.5. Лабораторна робота «Азот та його сполуки» .....................................
Контрольні питання і завдання .............................................. ........................
5.6. Лабораторна робота «Фосфор і його сполуки» ................................
Контрольні питання і завдання .............................................. ........................
6. Властивості неметалів IV-А групи ................................................ 86
6.1. Загальна характеристика неметалів четвертої групи ..........................
6.2. Властивості вуглецю і його з'єднань ............................................. ..........
6.3. Властивості кремнію і його сполук ............................................. ..........
6.3. Лабораторна робота «Властивості вуглецю і його з'єднань" ..............
6.4. Лабораторна робота «Властивості кремнію і його сполук» ............
Контрольні питання і завдання .............................................. ....................
7. Властивості неметалів третьої III A - групи ................................. ..105
7.1. Лабораторна робота «Властивості бору і його сполук» ..................
Контрольні питання і завдання .............................................. ......................
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ................................................ ................................

Неметали

1. Загальна характеристика неметалів

Неметалічні властивості елементів визначаються здатністю атомів «приймати» електрони, тобто проявляти при взаємодії з атомами інших елементів окисні властивості. До неметаллам відно

сятся елементи з великою енергією іонізації, більшу спорідненість до електрону і мінімально можливим радіусом атома.

Число неметалів, відомих в природі в порівнянні з металами відносно невелике. З усіх елементів неметаллическими властивостями володіють 22 елемента, інші елементи характеризуються металевими властивостями. Ряд елементів проявляє амфотерні властивості.

8B ------- 1B

метали;

Амфотерні метали;

Неметали;

Неметали в основному розташовуються в правій верхній частині періодичної системи. У міру заповнення зовнішньої електронної оболонки число електронів на зовнішньому шарі у неметалів зростає, а радіус зменшується, тому вони більшою мірою прагнуть приєднувати електрони. У зв'язку з цим неметали характеризуються більш високими значеннями енергії іонізації, спорідненості до електрона і електронегативності порівняно з атомами металів і тому у них переважають окисні властивості, тобто здатність атомів приєднувати електрони. Особливо яскраво окисні властивості виражені у атомів неметалів 6 і 7 груп другого і третього періодів. Самий сильний окислювач - фтор. Він окисляє навіть воду і деякі благородні гази:

2 F2 + 2 H2 O \u003d 4HF + O2

2 F2 + Xe \u003d XeF4

Окисні властивості неметалів залежать від чисельного значення електронегативності атома і збільшуються в наступному порядку:

Si, B, H, P, C, S, I, Br, N, Cl, O, F

Така ж закономірність в зміні окисних властивостей характерна і для простих речовин відповідних елементів. Її можна спостерігати на прикладі реакцій з воднем:

3 H2 + N2 \u003d 2 NH3 (t, каталізатор);

H2 + Cl2 \u003d 2 HCl (при освітленні - hυ); H2 + F2 \u003d 2 HF ( в темряві - вибух);

Відновні властивості у атомів неметалів виражені досить слабо і зростають від кисню до кремнію:

Si, B, H, P, C, S, I, Br, N, Cl, Про

Благородні гази у вигляді простих речовин одноатомни (Не, Nе, Аr і т.д.). Галогени, азот, кисень, водень як прості речовини існують у вигляді двохатомних молекул (F2, С12, Вr2, I2, N2, О2, Н2). Решта неметали можуть існувати при нормальних умовах, як в кристалічному стані, так і в аморфному стані. Неметали на відміну від металів погано проводять теплоту і електричний струм.

Прості речовини (неметали)

немолекулярного будови				молекулярногобудови
				F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8
У цих неметалів				Для цих неметалів в твердому з-
кристалічні решітки, по-				стоянні характерні	молекулярні
цього вони	мають			кристалічні	решітки. при
твердістю		високими		звичайних умовах це гази, рідини
температурами плавлення				або тверді речовини з низькими тем-
				температур плавлення.

С, В, Si - мають схожу будову і володіють деякими загальними властивостями. Ці елементи у вигляді простих речовин існують в декількох аллотропних модифікаціях - в кристалічному і аморфному стані. Кристалічні видозміни С (алмаз), Si і В мають високу стійкість, високими температурами плавлення і напівпровідниковими властивостями. Всі ці елементи утворюють сполуки з металами - карбіду (СаС2, А14 С3, Fе3 С), силіциди (Мg2 Si) і бориди (ТАВ, ТаВ2). Деякі з них мають високу стійкість (Fе3 С, ТАВ). Кристалічний бор В (як і кремній) має дуже високу температуру плавлення (2075 о С) і володіє великою твердістю. Електропровідність бору з підвищенням температури значно збільшується, що дає можливість широко використовувати його в напівпровідниковій техніці.

З неметалами водень утворює леткі сполуки молекулярного типу: H4 R, H3 R, H2 R, HR (крім ВH3 або В2 Н6). У звичайних умовах це гази або летючі рідини. Водні розчини водневих з'єднань неметалів можуть проявляти і основні властивості (NH3, PH3) і кислотні властивості (HF, HCl, H2 S). У періоді зі збільшенням заряду ядра кислотні властивості водо-

рідних з'єднань неметалів у водних розчинах збільшуються. Сірководнева кислота відноситься до слабких кислот, хлороводородная кислота - до сильних кислот. Солі сірководневої кислоти піддаються гідролізу, солі соляної кислоти гідролізу не піддавалося:

Na2 S + H2 O<=> NaHS + NaOH; (РН\u003e 7)

NaCl + H2 O ≠ (рН \u003d 7)

У групі зі збільшенням заряду ядра кислотні властивості і відновні властивості водневих з'єднань неметалів збільшуються:

HCl + H2 SO4 (конц.) ≠

2 HBr + H2 SO4 (конц.)		SO2 + 2 H2 O
8 HI + H2 SO4 (конц.)	4 I2	H2 S + 4 H2 O

Кисневі сполуки неметалів проявляють кислотні властивості. Неметали при взаємодії з киснем (прямому чи непрямому) утворюють кислотні оксиди, гідроксиди яких виявляють кислотні властивості:

Немі (Е) → кислотний оксид (Ех Оу) → гідроксид - кислота (НХ ЕОУ)

S + O2 \u003d SO2;	SO2 + H2 O \u003d H2 SO3
SO2 + Na2 O \u003d Na2 SO3;	SO2 + 2NaOH \u003d Na2 SO3 + H2 O

Кислотні властивості оксидів і гідроксидів в періоді збільшуються, а

групі зменшуються .:
SiO2		P2 O5 - SO3		Cl2 O7
H2 SiO3		H3 PO4 - H2 SO4		HClO4

Кислотні властивості збільшуються

НNО3 - H3 PO4 - H3 АsO4

Кислотні властивості зменшуються

Якщо неметалл може утворювати сполуки з різними ступенями окислення, то властивості з'єднань будуть залежати від ступеня окислення елемента. Зі збільшенням ступеня окислення кислотні властивості з'єднань збільшуються:

НС1 + 1 О - НС1 + 3 О2 - НС1 + 5 О3 - НС1 + 7 О4

H2 S-2 - H2 S + 4 O3 - H2 S + 6 O4

Кислотні властивості посилюються

У періодичній таблиці металеві елементи відокремлені від неметалічних елементів діагональною лінією, що проходить від бору до астату. Уздовж цієї межі розташовуються елементи, що проявляють властивості металів і неметалів. До них відносяться бор, кремній, германій миш'як, сурма, телур і астат, які називаються напівметал або металоїди. Таким чином, усередині кожного періоду є «прикордонна зона», в якій розташовується елемент, що виявляє подвійні властивості. Отже, перехід від типового металу до типових неметали в періоді відбувається поступово. Усередині великих періодів перехід від металів до неметалів відбувається плавно.

Біологічна роль хімічних елементів в організмі людини надзвичайно різноманітна і важлива. Основу живих систем складають тільки шість елементів: вуглець, водень, кисень, азот, фосфор, сірка. І всі ці елементи відносяться до неметалів, про властивості яких мова піде нижче. На частку перерахованих неметалів в організмі людини доводиться 97,4%. Для цих елементів характерним є те, що вони здатні утворювати різноманітні зв'язку, цим і обумовлюється велике число біомолекул, що існують в живих організмах. Кормі того, вуглець, по-

водень, кисень, азот, фосфор і сірка відносяться до макроелементів, тобто

елементам, зміст яких в організмі вище 10-2%. До мікроелементів, зміст яких в організмі знаходиться в межах від 10-3 до10-5%, з неметалів відносяться йод, миш'як, фтор, бром. За значущістю для життєдіяльності елементи діляться на групи. До життєво необхідним або незамінним елементів відноситься ряд металів (Ca, K, Na, Mg, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V) і наступні неметали: Н, О, N, P, S, Cl, C, I. Їх дефіцит призводить до порушення нормальної життєдіяльності людини. Крім того, в організмі людини постійно знаходяться наступні неметали: Br, F, B, Si, As, Se. Елементи, необхідні для побудови і життєдіяльності різних клітин і організмів, називають біогенними елементами.

Незамінні елементинеметалли, (макроелементи)

Біогенні неметали, (мікроелементи)

метали

Для організму шкідливий не лише брак, а й надлишок біогенних елементів. В результаті нестачі або надлишку того чи іншого елемента в організмі людини можуть виникати різні захворювання. Існує тісний зв'язок між живою і неживою природою. Зазвичай вміст елементів в живих організмах відповідає змісту цього елемента в земній корі. В живих організмах постійно відбувається обмін хімічних елементів з навколишнім середовищем. В обміні беруть участь елементи з близькими фізико-хімічними характеристиками, такими, як іонний радіус, заряд іона, енергія іонізації, координаційне число і т.д. Іон ка кого-небудь елементу (особливо при його нестачі) в організмі заміщатися близьким за хімічними властивостями і іонного радіусу іоном іншого елемента, частіше сусіда по групі періодичної системи. Цей процес в першу чергу залежить від хімічного складу середовища. Отже, порушення природного мікроелементного складу середовища може згубно позначитися на життєвих процесах. Тому так важливим є захист природи від нерозумного забруднення.

2. Водень і його сполуки

Загальна характеристика водню. Елемент водень Н займає особливе положення в Періодичній системі. Його поміщають і1-групу і в 7 групу періодичної системи. Але в даний час частіше розташовують на початку підгрупи галогенів.

На користь приміщення водню в початок підгрупи лужних металів свідчать такі аргументи:

1. Водень, як і лужні метали, проявляє в більшості з'єднань ступінь окислення +1.

2. Подібно лужних металів, водень має яскраво виражені відновні властивості.

Fe2 O3 + 3 H2 \u003d 2 Fe + 3 H2 O

3. Водень і лужні метали легко заміщають один одного в хімічних реакціях.

NаОН + НС1 \u003d NаС1 + Н2 Про Подібність водню з галогенами полягає в наступному:

1. Подібно атомам галогенів, водень може приєднувати електрон з утворенням іона водню Н, який є ізоелектронними найближчого благородному газу (Не)

2 Nа + Н2 \u003d 2 NаН

2. Як і легкі галогени, водень - газ при звичайних умовах. Молекула водню складається з двох атомів (Н2 ).

3. Водень в з'єднаннях легко заміщується галогенами.

СН4 + С12 \u003d СН3 С1 + НС1;

4. Потенціал іонізації (перший) водню порівняємо з потенціа-

5. Температури плавлення і кипіння водню відповідають ряду галогенів:

Температура плавлення

температура

Мал. 1. Температури плавлення і кипіння галогенів і водню

Водень - один з найбільш поширених елементів на Землі. Його загальний вміст в земній корі становить ~ 1%. У перерахунку на атомар-

ні кількості виявляється, що з кожних 100 атомів земної кори на частку водню припадає 17.

Водень - найлегший газ з усіх газів. Він безбарвний і не має запаху і смаку. Він не отруйний, але при високих концентраціях викликає задуху і наркотичну дію. Через слабкий міжмолекулярної взаємодії водень має дуже низькі температури кипіння (-252,8 ° С) і плавлення (-259,2 ° С). Н2 практично не розчиняється у воді.

Під дією радіаційних реакцій відбувається утворення водо-

роду в атмосфері:	γ 2 Н2 + О2
2 Н2 Про

Але в атмосфері Н2 знаходиться тільки у вигляді слідів, з огляду на легкої дифузії його в космічний простір.

Електронна формула водню 1s 1, характерні ступені окислення +1 і рідше -1. Водень існує у вигляді трьох ізотопів:

1 + 1 Н; 2 1Н (Д - дейтерій); 3 1Н (Т - тритій).

Крім цього штучно отримані два нестійких ізотопу водню 4 1Н \u200b\u200bта 5 1 Н. В природі 99,985% припадає на частку легкого водню, решта - дейтерій. Всі ізотопи мають по оному електрону, але хімічні і фізичні властивості двоатомних молекул і їх з'єднань помітно різняться.

Невеликі зміни енергії зв'язку сильно позначаються на швидкостях реакцій. Еакт. тим вище, чим сильніше зв'язок в молекулі

Властивості важкої води відрізняються від властивостей Н2 Про: температура замерзання важкої води 4о С, температура кипіння 101,42 о С, щільність 1,105 г / см3 (20о С). Отримують важку воду в результаті електролізу легкої води з подальшим виморожуванням. Д2 Про - не придатна для життєвих процесів, так як більш міцні зв'язки О - Д змінюють швидкості біологічних процесів і призводять до зміщення рівноваги цих процесів. Дейтерій - грає важливу роль в атомній техніці. Д2 Про - важку воду використовують як сповільнювач нейтронів в ядерних реакторах.

Тритій - радіоактивний ізотоп водню. Тритій виділяється при дейст-

вії космічного випромінювання на азот:

14 7 N + 1 0 n → 12 6 За + 3 1 Н

Тритій використовується для отримання енергії в процесі ядерного син-

3 1 Н +2 1 Н → 4 2 Чи не + 1 0 n + 17,6 МеВ

В результаті радіоактивного розпаду ядро \u200b\u200bтритію випускає β-частинку і

перетворюється в ядро \u200b\u200bатома гелію:

3 1 Тл → β + 3 2 Чи не.

каталізатор, t \u003d 800о С)

В результаті заміни в з'єднаннях легкого водню на тритій отримують «мічені препарати», які широко використовують у хімічних дослідженнях і в медичній практиці.

Отримання водню.У лабораторії водень найчастіше отримують дією розбавлених сірчаної або соляної кислот на цинк, а також взаємодією активних металів з водою:

Zn + H2 SO4 (разб.) \u003d ZnSO4 + H2

2 Na + 2 H2 O \u003d 2 NaOH + H2

Промислові способи отримання засновані на більш дешевій сировині:

а) водень отримують при взаємодії водяної пари з розжареним вугіллям:

З + H2 O \u003d СO + H2

Отримана таким чином суміш називається водяним газом. У присутності каталізатора (Fe2 O3) при 500о С оксид вуглецю може бути перетворений в діоксид вуглецю:

СО + H2 O \u003d СO2 + H2 (каталізатор, t)

очищення від СО2 труднощів не представляє б) з природного газу

2 СН4 + О2 + 2 Н2 О \u003d 2 СО2 + 6 Н2 (

СН4 + Н2 О \u003d СО + 3 Н2 (t \u003d 800-900 о С)

Водень високого ступеня чистоти отримують електролізом розчинів

гідроксидів лужних металів (NaOH, КОН):

К: 2 Н2 О + 2ē \u003d Н2 + 2 ОН А: 4 ОН - 4ē \u003d О2 + 2 Н2 Про

Хімічні властивості водню.Атом водню має найменший розмір у порівнянні з атомами інших елементів, тому катіон водню (протон) Н + володіє сильною проникаючу здатність в електронні оболонки атомів інших елементів. Атом водню утворює з атомами найбільш електоотріцательних елементів водневі зв'язку. З цієї ж причини вільний катіон водню Н + не існує в водному

розчині, він з'єднується з однією молекулою води і утворює катіон оксония Н3 Про +.

За хімічними властивостями водень є досить активною речовиною. При нагріванні взаємодіє з багатьма неметалами: Cl2; Br2; S;

O2 і ін:
	Sтв.
		2 HF (реакція йде з вибухом вже
			при кімнатній температурі)

Водень - активний відновник. Широко застосовується в техніці для виділення металів з солей і оксидів:

MgO + Н2 \u003d Mg + Н2 O Fe3 O4 + 4 Н2 \u003d 3 Fe + 4 Н2 O

Неметали - хімічні елементи, які мають типові неметалеві властивості і розташовуються в правому верхньому куті періодичної системи. Які ж властивості притаманні цим елементам, і з чим реагують неметали?

Неметали: загальна характеристика

Неметали відрізняються від металів тим, що на зовнішньому енергетичному рівні вони мають більшу кількість електронів. Тому їх окислювальні властивості виражені сильніше, ніж у металів. Неметали характеризуються високими значеннями електронегативності і високий відновний потенціал.

До неметаллам відносяться хімічні елементи, які знаходяться в газоподібному, рідкому або твердому агрегатному стані. Так, наприклад, азот, кисень, фтор, хлор, водень - гази; йод, сірка, фосфор - тверді; бром - рідина (при кімнатній температурі). Всього існує 22 неметалла.

Мал. 1. Неметали - гази, тверді, рідини.

Зі збільшенням заряду ядра атома спостерігається закономірність зміни властивостей хімічних елементів від металевих до неметалічних.

Хімічні властивості неметалів

Водневі властивості неметалів в основному є летючими сполуками, які у водних розчинах мають кислотний характер. Вони мають молекулярні структури, а також ковалентний полярну зв'язок. Деякі, наприклад, вода, аміак або фтороводород утворюють водневі зв'язки. Сполуки утворюються при безпосередній взаємодії неметалів з воднем. приклад:

S + H 2 \u003d H 2 S (до 350 градусів рівновагу зміщений вправо)

Все водневі сполуки мають відновні властивості, причому їх відновна сила зростає справа наліво по періоду і зверху вниз в групі. Так, сірководень згоряє при великій кількості кисню:

2H 2 S + 3O 3 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O + 1158 кДж.

Окислення може йти іншим шляхом. Так, уже на повітрі водний розчин сірководню мутніє в результаті утворення сірки:

H 2 S + 3O 2 \u003d 2S + 2H 2 O

Сполуки неметалів з киснем, як правило, є кислотними оксидами, яким відповідають кислородосодержащие кислоти (оксокислоти). Структура оксидів типових неметалів молекулярна.

Чим вище ступінь окислення неметалла, тим сильніше відповідна кисневмісна кислота. Так, хлор безпосередньо не взаємодіє з киснем, проте утворює ряд оксокислот, яким відповідають оксиди, ангідриди цих кислот.

Найбільш відомі такі солі цих кислот, як хлорне вапно CaOCl 2 (змішана сіль хлорнуватисту і соляної кислот), бертолетової сіль KClO 3 (хлорат калію).

Азот в оксидах проявляє позитивні ступені окислення +1, +2, +3, +4, +5. Перші два оксиду N 2 O і NO - несолеобразующіе і є газами. N 2 O 3 (оксид азоту III) - є ангідридом азотної кислоти HNO 2. Оксид азоту IV - бурий газ NO 2 - газ, який добре розчиняється в воді, утворюючи при цьому дві кислоти. Цей процес можна виразити рівнянням:

2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 3 (азотна кислота) + HNO 2 (азотистая кислота) - окислювально-відновна реакція диспропорціонування

Мал. 2. Азотистая кислота.

Ангідрид азотної кислоти N 2 O 5 - біла кристалічна речовина, яке легко розчиняється у воді. приклад:

N 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HNO 3

Солі азотної кислоти називаються селітрами, вони розчиняються у воді. Солі калію, кальцію, натрію використовують для отримання азотних добрив.

Фосфор утворює оксиди, проявляючи ступеня окислення +3 і +5. Найбільш стійкий оксид - фосфорний ангідрид P 2 O 5, який утворює молекулярну решітку, в вузлах якої знаходяться димери P 4 O 10. Солі ортофосфорної кислоти застосовуються як фосфорних добрив, наприклад, амофос NH 4 H 2 PO 4 (дигідрофосфат амонію).

Таблиця розташування неметалів

Група	I	III	IV	V	VI	VII	VIII
перший період	H						He
другий період		B	C	N	O	F	Ne
третій період			Si	P	S	Cl	Ar
четвертий період				As	Se	Br	Kr
п'ятий період					Te	I	Xe
шостий період						At	Rn

Неметали в періодичній системі розташовані праворуч від діагоналі «бор - астат». Це елементи головних підгруп III, IV, V, VI, VII, VIII груп. До неметаллам відносяться:,, астат, а також.

Серед неметалів два елементи - водень і гелій - відносяться до s-сімейства, все решта належить до р-сімейства.

На зовнішньому електронному шарі у атомів неметалів знаходиться різне число електронів: у атома водню - один електрон (1s 1), у атомів гелію - два електрона (1s 2), у атома бору - три електрона (2s 2 2p 1). Однак атоми більшості неметалів, на відміну від атомів, на зовнішньому електронному шарі мають велике число електронів - від 4 до 8; їх електронні конфігурації змінюються від ns 2 np 2 у атомів елементів головної підгрупи IV групи до ns 2 np 6 у атомів інертних газів.

Фізичні властивості

Елементи - неметали утворюють прості речовини, які при звичайних умовах існують в різних агрегатних станах:

7 елементів-неметалів утворюють прості речовини, що існують у вигляді двохатомних молекул Е 2 (H 2, O 2, N 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2).

бром

Кристалічні решітки металів і твердих речовин-неметалів відрізняються між собою. Атоми металів утворюють щільно упаковану кристалічну структуру, в якій між атомами існують ковалентні зв'язки. У кристалічній решітці неметалів, як правило, немає вільних електронів. У зв'язку з цим тверді речовини-неметали на відміну від погано проводять тепло і електричний струм, не володіють пластичністю.

Хімічні властивості

Неметали як окислювачі

1. Окисні властивості неметалів проявляються в першу чергу при їх взаємодії з. наприклад:

4Al + 3C \u003d Al 4 C 3

2Al + N 2 \u003d 2AlN

1. Все неметали грають роль окислювача при взаємодії з. наприклад:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

3H 2 + N 2 \u003d 2NH 3

1. Будь неметалл виступає в ролі окислювача в реакціях з тими неметаллами, які мають більш низьку ЕО. наприклад:

2P + 5S \u003d P 2 S 5

У цій реакції сірка - окислювач, а - відновник, так як ЕО фосфору менше ЕО сірки.

1. Окисні властивості неметалів проявляються в реакціях з деякими складними речовинами. Тут важливо підкреслити особливо окислювальні властивості неметалла - в реакціях окислення складних речовин:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O

1. Не тільки кисень, але і інші неметали (, і інші) також можуть грати роль окислювача в реакціях зі складними речовинами. Наприклад, сильний окислювач Cl 2 окисляє хлорид заліза (II) в хлорид заліза (III):

2FeCl 2 + Cl 2 \u003d 2FeCl 3

На різної окисної активності заснована здатність одних неметалів витісняти інші з розчинів їх. Наприклад, бром, як більш сильний окислювач, витісняє йод у вільному вигляді з розчину йодиду калію:

2KI + Br 2 \u003d 2KBr + I 2

Неметали як відновники

Варто відзначити, що неметали (крім фтору) можуть проявляти і відновні властивості. При цьому електрони атомів неметалів зміщуються до атомів елементів-окислювачів. В утворюються з'єднаннях атоми неметалів мають позитивні ступеня окислення. Вища позитивна ступінь окислення неметалла зазвичай дорівнює номеру групи.

1. Все неметали виступають в ролі відновників при взаємодії з киснем, так як ЕО кисню більше ЕО всіх інших неметалів (крім фтору):

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5

Горіння фосфору в кисні

1. Багато неметали виступають в ролі відновників в реакціях зі складними речовинами-окислювачами:

ZnO + C \u003d Zn + CO

SiO2 + 2C \u003d Si + 2CO

Таким чином, практично всі неметали можуть виступати як в ролі окислювачів, так і в ролі відновників. Це залежить від того, з якою речовиною взаємодіє неметалл.

Реакції самоокисления - самовідновлення

Існують і такі реакції, в яких один і той же неметалл є одночасно і окислювачем, і відновником. це реакції самоокисления - самовідновлення (диспропорционирования). наприклад:

Неметали - елементи, які мають неметаллическими властивостями і займають положення в правому верхньому кутку в таблиці Менделєєва. Який же характер неметалів, а також чим вони відрізняються від інших з'єднань дізнаємося в цій статті.

Загальна характеристика

До неметалічних елементів відносяться p-елементи, а також водень і гелій, які в свою чергу відносяться до s-елементів. Вони розташовані правіше і вище діагоналі бор-астат. Всього ж відомо 22 неметалла. У найбільш типових неметалів заповнення електронами зовнішнього рівня близько до максимального, а радіуси атомів - мінімальні серед елементів даного періоду.

Мал. 1. Група неметалів в періодичній системі.

Атоми неметалів мають більш високі значення електронегативності, а відповідно високі енергії іонізації і велику спорідненість до електрону. У зв'язку з цим характер неметалів такий, що, на відміну від металів, можуть проявляти окисні властивості. У реакціях вони можуть відновлюватися, приєднуючи стільки електронів, щоб загальна їх кількість на зовнішньому рівні досягло восьми (завершений рівень, стабільний стан атома).

Саме тому від'ємне значення ступеня окислення, яке можуть мати в з'єднаннях неметали, на відміну від металів, дорівнює різниці (8-N групи). Найбільш високу електронегативність мають неметали, положення яких припадає на правий верхній кут в Періодичній системі, тобто галогени фтор і хлор, а також кисень. Саме ці елементи можуть утворювати іонні зв'язку. Найактивнішим неметаллом є фтор, який в з'єднаннях може проявляти тільки одну валентність I і одну ступінь окислення -1.

Особливості будови неметалів полягають в тому, що зовнішній електронний шар у більшості атомів неметалів містить від 4 до 8 електронів.

Інші неметали (крім фтору) можуть проявляти і позитивні ступеня окислення, утворюючи ковалентні зв'язки з іншими елементами.

Фізичні властивості

Для більшості неметалів простих речовин в твердому агрегатному стані характерна молекулярна кристалічна решітка. Тобто ці неметали є кристалічними речовинами. Тому при звичайних умовах вони мають вигляд газів, рідин або твердих речовин з низькими температурами плавлення. Прикладами таких речовин є гази: водень H 2, неон Ne, рідина - бром Br 2, тверді речовини йод I 2, сірка S 8, фосфор P 4 (білий фосфор). Існують неметали (бор, вуглець, кремній), які мають атомні кристалічні решітки.

Мал. 2. Неметали - рідини, гази, тверді.

Найважливіші елементи, які містяться в живих організмах - органогени. Вони утворюють воду, білки, вітаміни, жири. До них відносяться 6 елементів: вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, сірка.

Хімічні властивості і сполуки

Водневі сполуки неметалів в основному є летючими сполуками, у водних розчинах мають кислотний характер. Вони мають молекулярні структури, ковалентний полярну зв'язок. Деякі з них (вода, аміак, фтороводород) утворюють водневі зв'язки. Сполуки утворюються при безпосередній взаємодії неметалів з воднем. Електронна формула сірки з воднем виглядає наступним чином:

S + H 2 \u003d H 2 S (до 350 градусів рівновагу зміщений вправо)

Все водневі сполуки - відновники (крім HF), причому їх відновна сила зростає справа наліво по періоду і зверху вниз по підгрупі.

Неметали взаємодіють з металами та іншими неметалами:

В результаті виходить натрієва сіль соляної кислоти

Мал. 3. натрієва сіль соляної кислоти.

сполуки неметалів з киснем, як правило, є кислотними оксидами, яким відповідають кислородосодержащие кислоти. Структура оксидів типових неметалів молекулярна (SO 3, P 4 O 10). Чим вище ступінь окислення неметалла, тим сильніше відповідна оксокислот. Так, хлор безпосередньо не взаємодіє з киснем, проте утворює ряд оксокислот, яким відповідають оксиди, ангідриди цих кислот.

Неметали знаходять застосування в різних галузях промисловості. Ось список галузей, де їх використання є найбільш затребуваним.

Галузь застосування	Приклади, перелік неметалів, що застосовуються в тій чи іншій промисловості
промисловість	Сірка, азот і фосфор часто використовують для отримання кислот. Сірку також використовують на виробництві гуми.
транспорт	важливим неметаллом в транспортній промисловості є водень. Його використовують в якості палива. При згорянні такий вид палива не забруднює навколишнє середовище.
аграрна галузь	сірка використовується для боротьби з шкідливими комахами і хворобами рослин
медицина	Кисень використовують для відновлення дихання (кисневі подушки), вугілля в формі активованого вугілля, який здатний виводити з організму шкідливі речовини.
харчова промисловість	азот використовують для продовження терміну придатності продуктів

Неметали Окислювачі.

У реакціях з металами неметали виявляють себе як окислювачі .

А. Особливо активно з металами взаємодіють галогени. В результаті реакцій сполуки утворюються солі - нітрати.

наприклад , При взаємодії алюмінію з йодом утворюється йодид алюмінію AlI3 :

2 Al0 +3 I20 −→− H2 O2 Al+3 I3−1 .

Залізо активно реагує з хлором, утворюючи хлорид заліза ( III) FeCl3 :

2 Fe0 +3 Cl20 −→− to2 Fe+3 Cl3−1 .

Реакція сполуки алюмінію з сіркою починається після того, як суміш речовин нагріли. Продуктом реакції є сульфід алюмініюAlS32 :

2 Al0 +3 S0 −→− toAl2+3 S3−2 .

Хімічна взаємодія між натрієм і сіркою протікає при простому механічному змішуванні. В результаті утворюється сульфід натріюNaS2 :

2 Na0 + S0 → Na2+1 S−2 .

N20 + 3 H20 ⇄ to, p2 N− 3 H3 + 1 .

H20 + Cl20 −→− to2 H+ 1 Cl− 1 .

Неметали Відновлювачі.

Кисень має високу електронегативність, тому в реакціях з іншими неметалами він є окислювачем, а інші неметали -восстановителями.

В результаті з'єднання кисню з іншими неметалами утворюються оксиди.

наприклад , Сірка згорає в кисні, утворюючи сірчистий газ або оксид сірки ( IV) SO2 :

S0 + O20 → S+4 O2−2 .

Фосфор енергійно згорає в кисні яскравим полум'ям. В ході реакції утворюються білі клуби оксиду фосфору ( V) PO52 :

4 P0 +5 O20 →2 P2+5 O5−2 .

У той же самий час взаємодія кисню з хімічно малоактивним азотом протікає повільно і починається тільки при дуже високій температурі. Продуктом реакції є газоподібний оксид азоту( II) NO:

N20 + O20 −→− to2 N+2 O−2 .

Неметали як відновники

1. Всі неметали (крім фтору) виявляють відновні властивості при взаємодії з киснем:

S + O 2 \u003d SO 2 , 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 О.

Кисень в з'єднанні з фтором може проявляти і позитивну ступінь окислення, т. Е. Бути відновником. Всі інші неметали виявляють відновні властивості. Так, наприклад, хлор безпосередньо з киснем не з'єднує, але непрямим шляхом можна отримати його оксиди (Cl 2 O, ClO 2 , Cl 2 O 2 ), В яких хлор виявляє позитивну ступінь окислення. Азот при високій температурі безпосередньо з'єднується з киснем і проявляє відновні властивості. Ще легше з киснем реагує сірка.

2. Багато неметали виявляють відновні властивості при взаємодії зі складними речовинами:

ZnO + C \u003d Zn + CO, S + 6HNO 3 конц \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 Про.

3. Існують і такі реакції, в яких один і той же неметалл є одночасно і окислювачем і відновником:

Cl 2 + H 2 О \u003d HCl + HClO.

4. Фтор - найтиповіший неметалл, якому не характерні відновні властивості, т. Е. Здатність віддавати електрони в хімічних реакціях

Окислювач - це речовина або хімічний елемент, що приймають електрони в окисно-відновної реакції, і понижуючий ступінь окислення. Восстановитель - це речовина або хімічний елемент, що віддають електрони в окисно-відновної реакції, і підвищує ступінь окислення.