N non métallique. Non-métaux - caractéristiques générales

Ministère de l'Éducation de la République de Biélorussie Établissement éducatif « Université d'État de Vitebsk du nom de P.M. Masherov "

Département de Chimie

PROPRIÉTÉS DES NON MÉTAUX ET DE LEURS COMPOSÉS

Cand. Sciences chimiques, Assoc. Kuliev S.I., magicien. péd. sciences, professeur du département. Chimie A.A. Belokhvostov

1. Caractéristiques générales des non-métaux ………………………………………… .4

2. Hydrogène et ses composés 8 …………………………………………… ... 8

3. Propriétés des non-métaux Groupes VII-A. Halogènes …………………………… 12

3.1. Caractéristiques générales des halogènes. .................................................................. .........
3.2. Composés d'halogènes avec de l'hydrogène. .................................................................. .....
3.3. Composés halogénés oxygénés .......................................................
3.4. Travaux de laboratoire "Halogènes et leurs composés" ..............................
4. Propriétés des non-métaux du groupe VI-A ………………………………………… 35
4.1. Caractéristiques générales des éléments du sixième groupe du sous-groupe principal
............................................................................................................................
4.2. L'oxygène et ses composés ....................................................... ........................
4.3. Le soufre et ses composés ....................................................... .....................................
4.4. Éléments du sous-groupe du sélénium ............................................... .....................
4.5. Travail en laboratoire Oxygène. Peroxyde d'hydrogène"......................
4.6. Travaux de laboratoire ″ Le soufre et ses composés ″ .......................................
Tester les questions et les tâches .................................................. ........................
5. Propriétés des non-métaux du groupe VA ………………………………………… ... 61
5.1. Caractéristiques générales des non-métaux du cinquième groupe .................................
5.2. Propriétés de l'azote et de ses composés ....................................................... ..................
5.3. Le phosphore et ses composés .............................................................. ........................
5.4. Arsenic et antimoine .............................................................. ........................................
5.5. Travaux de laboratoire "Azote et ses composés" .....................................
Tester les questions et les tâches .................................................. ........................
5.6. Travaux de laboratoire "Phosphore et ses composés" ................................
Tester les questions et les tâches .................................................. ........................
6. Propriétés des non-métaux du groupe IV-A ………………………………………… 86
6.1. Caractéristiques générales des non-métaux du quatrième groupe ........................
6.2. Propriétés du carbone et de ses composés ....................................................... .. ..........
6.3. Propriétés du silicium et de ses composés ....................................................... .. ..........
6.3. Travaux de laboratoire "Propriétés du carbone et de ses composés" ..............
6.4. Travaux de laboratoire "Propriétés du silicium et de ses composés" ............
Questions et tâches de contrôle .................................................................. .....................
7. Propriétés des non-métaux du troisième groupe III A - …………………………… 105
7.1. Travaux de laboratoire "Propriétés du bore et de ses composés" ..................
Tester les questions et les tâches .................................................. ......................
BIBLIOGRAPHIE................................................................. . ...............................

Non-métaux

1. Caractéristiques générales des non-métaux

Les propriétés non métalliques des éléments sont déterminées par la capacité des atomes à « accepter » des électrons, c'est-à-dire présentent des propriétés oxydantes lors de l'interaction avec des atomes d'autres éléments. Les non-métaux se rapportent à

les éléments avec une énergie d'ionisation élevée, une affinité électronique élevée et le plus petit rayon possible de l'atome sont concentrés.

Le nombre de non-métaux connus dans la nature est relativement faible par rapport aux métaux. De tous les éléments, 22 éléments ont des propriétés non métalliques, le reste des éléments est caractérisé par des propriétés métalliques. Un certain nombre d'éléments présentent des propriétés amphotères.

8B ------- 1B

Métaux;

Métaux amphotères;

Non-métaux;

Les non-métaux sont principalement situés dans la partie supérieure droite du tableau périodique. Au fur et à mesure que la couche externe d'électrons est remplie, le nombre d'électrons sur la couche externe de non-métaux augmente et le rayon diminue, de sorte qu'ils ont tendance à attacher des électrons dans une plus grande mesure. À cet égard, les non-métaux se caractérisent par des valeurs plus élevées d'énergie d'ionisation, d'affinité électronique et d'électronégativité par rapport aux atomes métalliques, et donc des propriétés oxydantes y prévalent, c'est-à-dire la capacité des atomes à attacher des électrons. Les propriétés oxydantes sont particulièrement prononcées dans les atomes de non-métaux des 6e et 7e groupes des deuxième et troisième périodes. L'agent oxydant le plus puissant est le fluor. Il oxyde même l'eau et certains gaz rares :

2 F2 + 2 H2 O = 4HF + O2

2 F2 + Xe = XeF4

Les propriétés oxydantes des non-métaux dépendent de la valeur numérique de l'électronégativité de l'atome et augmentent dans l'ordre suivant :

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

Le même schéma dans le changement des propriétés oxydantes est caractéristique de substances simpleséléments correspondants. On peut observer par l'exemple des réactions avec l'hydrogène :

3 H2 + N2 = 2 NH3 (t, catalyseur);

H2 + Cl2 = 2 HCl (sous illumination - hυ); H2 + F2 = 2 HF ( dans le noir - une explosion);

Les propriétés réductrices des atomes non métalliques sont plutôt faibles et augmentent de l'oxygène au silicium :

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

Les gaz nobles sous forme de substances simples sont monoatomiques (He, Ne, Ar, etc.). Les halogènes, l'azote, l'oxygène, l'hydrogène en tant que substances simples existent sous forme de molécules diatomiques (F2, C12, Br2, I2, N2, O2, H2). Le reste des non-métaux peut exister dans des conditions normales, à la fois à l'état cristallin et à l'état amorphe. Les non-métaux, contrairement aux métaux, conduisent mal la chaleur et le courant électrique.

Substances simples (non-métaux)

Structure non moléculaire				Structure moleculaire
				F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8
Ces non-métaux				Pour ces non-métaux solides
treillis cristallins,				debout sont caractéristiques	moléculaire
ça ils	posséder			cristalline	treillis. Lorsque
dureté		haute		dans des conditions normales ce sont des gaz, des liquides
point de fusion				ou solides à basse température
				températures de fusion.

C, B, Si - ont une structure similaire et ont quelques les propriétés générales... Ces éléments sous forme de substances simples existent sous plusieurs modifications allotropiques - à l'état cristallin et amorphe. Les modifications cristallines C (diamant), Si et B ont une dureté élevée, des points de fusion élevés et des propriétés semi-conductrices. Tous ces éléments forment des composés avec des métaux - carbures (CaC2, A14 C3, Fe3 C), siliciures (Mg2 Si) et borures (TaB, TaB2). Certains d'entre eux ont une dureté élevée (Fe3 C, TaB). Le bore cristallin B (comme le silicium) a un point de fusion très élevé (2075°C) et une dureté élevée. La conductivité électrique du bore augmente considérablement avec l'augmentation de la température, ce qui permet de l'utiliser largement dans la technologie des semi-conducteurs.

Avec les non-métaux, l'hydrogène forme des composés volatils de type moléculaire : H4 R, H3 R, H2 R, HR (sauf pour BH3 ou B2 H6). Dans des conditions normales, ce sont des gaz ou des liquides volatils. Les solutions aqueuses de composés hydrogénés de non-métaux peuvent présenter à la fois des propriétés basiques (NH3, PH3) et des propriétés acides (HF, HCl, H2 S). Dans la période d'augmentation de la charge nucléaire, les propriétés acides de l'eau

les composés natifs de non-métaux dans les solutions aqueuses augmentent. L'acide chlorhydrique est un acide faible, l'acide chlorhydrique est un acide fort. Les sels d'acide chlorhydrique subissent une hydrolyse, les sels d'acide chlorhydrique ne subissent pas d'hydrolyse :

Na2S + H2O<=>NaHS + NaOH; (pH > 7)

NaCl + H2O (pH = 7)

Dans le groupe avec une augmentation de la charge nucléaire, les propriétés acides et les propriétés réductrices des composés hydrogènes des non-métaux augmentent :

HCl + H2 SO4 (conc.) ≠

2 HBr + H2 SO4 (conc.)		SO2 + 2 H2O
8 HI + H2 SO4 (conc.)	4 I2	H2 S + 4 H2 O

Les composés oxygénés de non-métaux présentent des propriétés acides. Les non-métaux en interaction avec l'oxygène (directe ou indirecte) forment des oxydes acides, dont les hydroxydes présentent des propriétés acides :

HeMe (E) → oxyde acide (Eh Oy) → hydroxyde - acide (Hx EOy)

S + O2 = SO2 ;	SO2 + H2 O = H2 SO3
SO2 + Na2O = Na2SO3;	SO2 + 2NaOH = Na2 SO3 + H2O

Les propriétés acides des oxydes et des hydroxydes augmentent au cours de la période, et

diminution du groupe .:
SiO2		P2 O5 - SO3		Cl2 O7
H2 SiO3		H3 PO4 - H2 SO4		HClO4

Les propriétés acides augmentent

NО3 - H3 PO4 - H3 АsO4

Les propriétés acides sont réduites

Si un non-métal peut former des composés avec différents états d'oxydation, les propriétés des composés dépendront de l'état d'oxydation de l'élément. Avec une augmentation de l'état d'oxydation, les propriétés acides des composés augmentent:

HC1 + 1 O - HC1 + 3 O2 - HC1 + 5 O3 - HC1 + 7 O4

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

Les propriétés acides sont renforcées

Dans le tableau périodique, les éléments métalliques sont séparés des éléments non métalliques par une ligne diagonale allant du bore à l'astate. Les éléments présentant les propriétés des métaux et des non-métaux sont situés le long de cette frontière. Ceux-ci comprennent le bore, le silicium, le germanium, l'arsenic, l'antimoine, le tellure et l'astate, appelés semi-métaux ou métalloïdes. Ainsi, à l'intérieur de chaque période, il existe une « zone frontière » dans laquelle se trouve un élément présentant des propriétés doubles. Par conséquent, la transition d'un métal typique à un non-métal typique au cours de la période se produit progressivement. Sur de longues périodes, la transition des métaux aux non-métaux se fait en douceur.

Le rôle biologique des éléments chimiques dans le corps humain est extrêmement diversifié et important. Les systèmes vivants sont basés sur seulement six éléments : carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, soufre... Et tous ces éléments appartiennent à des non-métaux, dont les propriétés seront discutées ci-dessous. La part des non-métaux répertoriés dans le corps humain représente 97,4 %. Il est caractéristique de ces éléments qu'ils sont capables de former une variété de connexions, et cela est dû à grand nombre biomolécules présentes dans les organismes vivants. De plus, le carbone, en

hydrogène, oxygène, azote, phosphore et soufre se référer aux macronutriments, c'est-à-dire

éléments dont la teneur dans le corps est supérieure à 10-2%. Les oligo-éléments, dont la teneur dans le corps est comprise entre 10-3 et 10-5%, des non-métaux comprennent l'iode, l'arsenic, le fluor, le brome. Selon leur importance pour la vie, les éléments sont divisés en groupes. Les éléments vitaux ou irremplaçables comprennent un certain nombre de métaux (Ca, K, Na, Mg, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V) et les non-métaux suivants : H, O, N, P, S, Cl , C, I. Leur carence entraîne une perturbation de la vie humaine normale. De plus, les non-métaux suivants sont constamment présents dans le corps humain : Br, F, B, Si, As, Se. Les éléments nécessaires à la construction et à la vie de diverses cellules et organismes sont appelés éléments biogéniques.

Éléments irremplaçables non métalliques, (macro éléments)

Non-métaux biogéniques (oligo-éléments)

Métaux

Non seulement une carence, mais aussi un excès d'éléments biogènes sont nocifs pour l'organisme. En raison d'une carence ou d'un excès de l'un ou l'autre élément dans le corps humain, diverses maladies... Il existe un lien étroit entre la nature animée et inanimée. Habituellement, le contenu des éléments dans les organismes vivants correspond au contenu de cet élément dans la croûte terrestre. Dans les organismes vivants, il y a un échange constant d'éléments chimiques avec l'environnement. L'échange implique des éléments ayant des caractéristiques physico-chimiques similaires, telles que le rayon ionique, la charge ionique, l'énergie d'ionisation, le nombre de coordination, etc. Un ion de n'importe quel élément (surtout quand il manque) dans le corps est remplacé par un ion d'un autre élément, qui est proche des propriétés chimiques et du rayon ionique, le plus souvent un voisin dans le groupe du système périodique. Ce processus dépend principalement de composition chimique Mercredi. Par conséquent, une violation de la composition naturelle des microéléments de l'environnement peut nuire aux processus vitaux. Par conséquent, il est si important de protéger la nature contre la pollution déraisonnable.

2. L'hydrogène et ses composés

Caractéristiques générales de l'hydrogène. L'élément hydrogène H occupe une place particulière dans le tableau périodique. Il est placé et 1-groupe et dans le 7e groupe du système périodique. Mais de nos jours, ils sont plus souvent situés au début du sous-groupe des halogènes.

Les arguments suivants plaident en faveur de placer l'hydrogène au début du sous-groupe des métaux alcalins :

1. L'hydrogène, comme les métaux alcalins, présente un état d'oxydation de +1 dans la plupart des composés.

2. Comme les métaux alcalins, l'hydrogène a des propriétés réductrices prononcées.

Fe2 O3 + 3 H2 = 2 Fe + 3 H2 O

3. L'hydrogène et les métaux alcalins se remplacent facilement dans les réactions chimiques.

NaOH + HC1 = NaCl + H2 O La similitude de l'hydrogène avec les halogènes est la suivante :

1. Comme les atomes d'halogène, l'hydrogène peut attacher un électron pour former l'ion hydrogène H, qui est isoélectronique au gaz noble le plus proche (He)

2 Na + H2 = 2 NaH

2. Comme les halogènes légers, l'hydrogène est un gaz dans des conditions normales. Une molécule d'hydrogène est constituée de deux atomes (H 2 ).

3. L'hydrogène dans les composés est facilement remplacé par des halogènes.

CH4 + C12 = CH3 C1 + HC1;

4. Le potentiel d'ionisation (premier) de l'hydrogène est proportionnel au potentiel

5. Les points de fusion et d'ébullition de l'hydrogène correspondent à un certain nombre d'halogènes :

Température de fusion

Température

Figure. 1. Points de fusion et d'ébullition des halogènes et de l'hydrogène

L'hydrogène est l'un des éléments les plus abondants sur Terre. Sa teneur totale dans la croûte terrestre est d'environ 1 %. En termes d'atomique

Il s'avère que sur 100 atomes de la croûte terrestre, l'hydrogène en représente 17.

L'hydrogène est le gaz le plus léger de tous les gaz. Il est incolore, inodore et insipide. Il n'est pas toxique, mais à des concentrations élevées, il provoque la suffocation et des effets narcotiques. En raison de la faible interaction intermoléculaire, l'hydrogène a des points d'ébullition (-252,8 °C) et de fusion (-259,2 °C) très bas. H2 est pratiquement insoluble dans l'eau.

Sous l'influence des réactions de rayonnement, la formation d'eau

genre dans l'ambiance :	2 H2 + O2
2 H2O

Mais dans l'atmosphère, H2 n'est que sous forme de traces, en raison de sa diffusion facile dans l'espace.

La formule électronique de l'hydrogène est 1s 1, les états d'oxydation caractéristiques sont +1 et, rarement, –1. L'hydrogène existe sous la forme de trois isotopes :

1 1H; 2 1 H (D - deutérium); 3 1 H (T - tritium).

En outre, obtenu artificiellement deux isotopes instables de l'hydrogène 4 1 H et 5 1 N. Dans la nature, 99,985% tombe sur la part de l'hydrogène léger, le reste est du deutérium. Tous les isotopes ont un électron, mais les propriétés chimiques et physiques des molécules diatomiques et de leurs composés diffèrent sensiblement.

De petits changements dans l'énergie de liaison affectent fortement les vitesses de réaction. Agir. plus la liaison dans la molécule est élevée, plus la liaison est forte

Les propriétés de l'eau lourde diffèrent de celles du Н2О : le point de congélation de l'eau lourde est de 4°C, le point d'ébullition est de 101,42°C, et la densité est de 1,105 g/cm3 (20°C). L'eau lourde est obtenue par électrolyse d'eau légère, suivie d'une congélation. D2 O - ne convient pas aux processus vitaux, car des liaisons O - D plus fortes modifient les taux des processus biologiques et entraînent un changement dans l'équilibre de ces processus. Deutérium - joue un rôle important dans la technologie nucléaire. D2 O - l'eau lourde est utilisée comme modérateur de neutrons dans les réacteurs nucléaires.

Le tritium est un isotope radioactif de l'hydrogène. Le tritium est libéré lors de l'action

rayonnement cosmique à l'azote :

14 7 N + 1 0 n → 12 6 C + 3 1 H

Le tritium est utilisé pour obtenir de l'énergie dans le processus de fusion nucléaire

3 1 H + 2 1 H → 4 2 He + 1 0 n + 17,6 MeV

À la suite de la désintégration radioactive, le noyau de tritium émet une particule et

se transforme en noyau d'un atome d'hélium :

3 1 Т → β + 3 2 Hé.

catalyseur, t = 800 o C)

En remplaçant l'hydrogène léger par du tritium dans les composés, des «préparations marquées» sont obtenues, qui sont largement utilisées dans la recherche chimique et dans la pratique médicale.

Obtenir de l'hydrogène. En laboratoire, l'hydrogène est le plus souvent obtenu par action d'acides sulfurique ou chlorhydrique dilués sur le zinc, ainsi que par interaction de métaux actifs avec l'eau :

Zn + H2 SO4 (dil.) = ZnSO4 + H2

2 Na + 2 H2 O = 2 NaOH + H2

Les méthodes de production industrielle sont basées sur des matières premières moins chères :

a) l'hydrogène est obtenu par l'interaction de la vapeur d'eau avec du charbon chaud :

+ H2 O = O + H2

Le mélange ainsi obtenu est appelé eau gazeuse. En présence d'un catalyseur (Fe2 O3) à 500°C, le monoxyde de carbone peut être transformé en dioxyde de carbone :

CO + H2 O = CO2 + H2 (catalyseur, t)

L'élimination du CO2 n'est pas difficile b) à partir du gaz naturel

2 4 + О2 + 2 Н2 О = 2 СО2 + 6 Н2 (

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

L'hydrogène de haute pureté est obtenu par électrolyse de solutions

hydroxydes de métaux alcalins (NaOH, KOH) :

: 2 Н2 + 2ē = Н2 + 2 ОН- А : 4 - - 4ē = О2 + 2 Н2 О

Propriétés chimiques hydrogène. L'atome d'hydrogène a la plus petite taille par rapport aux atomes d'autres éléments, donc le cation hydrogène (proton) H + a une forte capacité de pénétration dans les couches électroniques des atomes d'autres éléments. L'atome d'hydrogène forme des liaisons hydrogène avec les atomes des éléments les plus électriquement négatifs. Pour la même raison, le cation hydrogène libre H + n'existe pas en milieu aqueux

solution, il se combine avec une molécule d'eau et forme le cation oxonium H3 O +.

En termes de propriétés chimiques, l'hydrogène est une substance assez active. Lorsqu'il est chauffé, interagit avec de nombreux non-métaux : Cl2 ; Br2 ; S ;

O2 et autres :
	Stv.
		2 HF (la réaction va déjà avec une explosion
			à température ambiante)

L'hydrogène est un agent réducteur actif. Il est largement utilisé en ingénierie pour la séparation des métaux des sels et des oxydes :

MgO + H2 = Mg + H2 O Fe3 O4 + 4 H2 = 3 Fe + 4 H2 O

Les non-métaux sont des éléments chimiques qui ont des propriétés non métalliques typiques et sont situés dans le coin supérieur droit du tableau périodique. Quelles propriétés sont inhérentes à ces éléments, et avec quoi réagissent les non-métaux ?

Non-métaux : caractéristiques générales

Les non-métaux diffèrent des métaux en ce qu'au niveau d'énergie externe, ils ont un plus grand nombre d'électrons. Par conséquent, leurs propriétés oxydantes sont plus prononcées que celles des métaux. Les non-métaux se caractérisent par des valeurs élevées d'électronégativité et un potentiel de réduction élevé.

Les non-métaux comprennent les éléments chimiques qui sont à l'état d'agrégation gazeux, liquide ou solide. Ainsi, par exemple, l'azote, l'oxygène, le fluor, le chlore, l'hydrogène sont des gaz ; iode, soufre, phosphore - solide; le brome est un liquide (à température ambiante). Il y a 22 non-métaux au total.

Figure. 1. Non-métaux - gaz, solides, liquides.

Avec une augmentation de la charge du noyau atomique, il y a une régularité dans le changement des propriétés des éléments chimiques de métalliques à non métalliques.

Propriétés chimiques des non-métaux

Les propriétés de l'hydrogène des non-métaux sont principalement des composés volatils, qui sont acides dans les solutions aqueuses. Ils ont des structures moléculaires ainsi qu'une liaison polaire covalente. Certains, comme l'eau, l'ammoniac ou le fluorure d'hydrogène, forment des liaisons hydrogène. Les composés sont formés par interaction directe de non-métaux avec l'hydrogène. Exemple:

S + H 2 = H 2 S (jusqu'à 350 degrés la balance est décalée vers la droite)

Tous les composés d'hydrogène ont des propriétés réductrices, et leur pouvoir réducteur augmente de droite à gauche au cours de la période et de haut en bas dans le groupe. Ainsi, le sulfure d'hydrogène brûle avec une grande quantité d'oxygène :

2H 2 S + 3O 3 = 2SO 2 + 2H 2 O + 1158 kJ.

L'oxydation peut prendre un chemin différent. Ainsi, déjà dans l'air, une solution aqueuse d'hydrogène sulfuré devient trouble à la suite de la formation de soufre :

H 2 S + 3O 2 = 2S + 2H 2 O

Les composés de non-métaux avec de l'oxygène sont généralement des oxydes acides, qui correspondent à des acides contenant de l'oxygène (oxoacides). La structure des oxydes des non-métaux typiques est moléculaire.

Plus l'état d'oxydation du non-métal est élevé, plus l'acide oxygéné correspondant est fort. Ainsi, le chlore n'interagit pas directement avec l'oxygène, mais forme un certain nombre d'acides oxo, qui correspondent aux oxydes, anhydrides de ces acides.

Les sels les plus connus de ces acides sont l'eau de Javel CaOCl 2 (sel mixte d'acides hypochloreux et chlorhydrique), le sel de Berthollet KClO 3 (chlorate de potassium).

L'azote dans les oxydes présente des états d'oxydation positifs +1, +2, +3, +4, +5. Les deux premiers oxydes N 2 O et NO sont non salifiants et gazeux. N 2 O 3 (oxyde nitrique III) - est un anhydride d'acide nitreux HNO 2. Oxyde nitrique IV - gaz brun NO 2 - un gaz qui se dissout bien dans l'eau, tout en formant deux acides. Ce processus peut être exprimé par l'équation :

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 (acide nitrique) + HNO 2 (acide nitreux) - réaction de dismutation redox

Figure. 2. Acide nitreux.

L'anhydride nitrique N 2 O 5 est une substance cristalline blanche qui se dissout facilement dans l'eau. Exemple:

N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3

Les sels d'acide nitrique sont appelés nitrates et sont solubles dans l'eau. Les sels de potassium, calcium, sodium sont utilisés pour obtenir des engrais azotés.

Le phosphore forme des oxydes, présentant des états d'oxydation +3 et +5. L'oxyde le plus stable est l'anhydride phosphorique P 2 O 5, qui forme un réseau moléculaire avec des dimères P 4 O 10 sur ses sites. Les sels d'acide phosphorique sont utilisés comme engrais phosphoriques, par exemple l'ammophos NH 4 H 2 PO 4 (dihydrogénophosphate d'ammonium).

Table d'arrangement non métallique

Grouper	je	III	IV	V	VI	vii	VIII
Première période	H						Il
Deuxième période		B	C	N	O	F	Ne
Troisième période			Si	P	S	Cl	Ar
La quatrième période				Comme	Se	Br	Kr
Cinquième période					Te	je	Xe
Sixième période						À	Rn

Les non-métaux du tableau périodique sont situés à droite de la diagonale bore-astatine. Ce sont des éléments des principaux sous-groupes III, IV, V, VI, VII, VIII de groupes. Les non-métaux comprennent également :,, l'astate.

Parmi les non-métaux, deux éléments - l'hydrogène et l'hélium - appartiennent à la famille s, tout le reste appartient à la famille p.

Sur la couche électronique externe des atomes non métalliques, il y a nombre différentélectrons : un atome d'hydrogène a un électron (1s 1), un atome d'hélium a deux électrons (1s 2), un atome de bore a trois électrons (2s 2 2p 1). Cependant, les atomes de la plupart des non-métaux, contrairement aux atomes, ont un grand nombre d'électrons sur la couche électronique externe - de 4 à 8; leurs configurations électroniques varient de ns 2 np 2 pour les atomes d'éléments du sous-groupe principal du groupe IV à ns 2 np 6 pour les atomes de gaz inertes.

Propriétés physiques

Éléments - non-métaux forment des substances simples qui, dans des conditions normales, existent sous différents états d'agrégation :

7 éléments non métalliques forment des substances simples existant sous forme de molécules diatomiques E 2 (H 2, O 2, N 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2).

Brome

Les réseaux cristallins des métaux et des solides non métalliques diffèrent les uns des autres. Les atomes métalliques forment une structure cristalline serrée dans laquelle des liaisons covalentes existent entre les atomes. Dans le réseau cristallin des non-métaux, en règle générale, il n'y a pas d'électrons libres. À cet égard, les solides non métalliques, contrairement à la chaleur et au courant électrique mal conducteurs, n'ont pas de plasticité.

Propriétés chimiques

Non-métaux comme oxydants

1. Propriétés oxydantes des non-métaux se manifestent principalement lorsqu'ils interagissent avec. Par example:

4Al + 3C = Al 4 C 3

2Al + N 2 = 2AlN

1. Tous les non-métaux jouent le rôle d'agent oxydant lorsqu'ils interagissent avec. Par example:

H 2 + Cl 2 = 2HCl

3H 2 + N 2 = 2NH 3

1. Tout non-métal agit comme un agent oxydant dans les réactions avec les non-métaux qui ont un EO inférieur. Par example:

2P + 5S = P 2 S 5

Dans cette réaction, le soufre est un agent oxydant, a est un agent réducteur, puisque l'OE du phosphore est inférieur à l'OE du soufre.

1. Les propriétés oxydantes des non-métaux se manifestent par des réactions avec certaines substances complexes. Il est important de noter ici les propriétés oxydantes d'un non-métal - dans les réactions d'oxydation de substances complexes :

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

1. Non seulement l'oxygène, mais aussi d'autres non-métaux (et autres) peuvent également jouer le rôle d'agent oxydant dans les réactions avec des substances complexes. Par exemple, un oxydant fort Cl 2 oxyde chlorure de fer (II) dans chlorure de fer (III):

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

La capacité de certains non-métaux à déplacer d'autres de leurs solutions est basée sur une activité oxydante différente. Par exemple, le brome, en tant qu'oxydant plus fort, déplace l'iode sous forme libre à partir d'une solution d'iodure de potassium :

2KI + Br 2 = 2KBr + I 2

Non-métaux comme agents réducteurs

Il est à noter que les non-métaux (à l'exception du fluor) peuvent également présenter des propriétés réductrices. Dans ce cas, les électrons des atomes de non-métaux sont déplacés vers les atomes des éléments oxydants. Dans les composés résultants, les atomes non métalliques ont des états d'oxydation positifs. L'état d'oxydation positif le plus élevé d'un non-métal est généralement égal au numéro de groupe.

1. Tous les non-métaux agissent comme des agents réducteurs lorsqu'ils interagissent avec l'oxygène, car l'OE de l'oxygène est supérieur à l'OE de tous les autres non-métaux (à l'exception du fluor) :

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

Combustion du phosphore dans l'oxygène

1. De nombreux non-métaux agissent comme agents réducteurs dans les réactions avec des substances oxydantes complexes :

ZnO + C = Zn + CO

SiO2 + 2C = Si + 2CO

Ainsi, pratiquement tous les non-métaux peuvent agir à la fois comme agents oxydants et agents réducteurs. Cela dépend de la substance avec laquelle le non-métal interagit.

Réactions d'auto-oxydation - auto-guérison

Il existe également des réactions dans lesquelles un même non-métal est à la fois un agent oxydant et un agent réducteur. il réactions d'auto-oxydation - auto-guérison (dismutation)... Par example:

Non-métaux - éléments qui ont des propriétés non métalliques et occupent une position dans le coin supérieur droit du tableau périodique. Quelle est la nature des non-métaux, et aussi en quoi ils diffèrent des autres composés, nous le découvrirons dans cet article.

caractéristiques générales

Les éléments non métalliques comprennent les éléments p, ainsi que l'hydrogène et l'hélium, qui appartiennent à leur tour aux éléments s. Ils sont situés à droite et au-dessus de la diagonale bore-astatine. Au total, 22 non-métaux sont connus. Dans les non-métaux les plus typiques, le remplissage du niveau externe avec des électrons est proche du maximum et les rayons atomiques sont les plus petits parmi les éléments de la période donnée.

Figure. 1. Un groupe de non-métaux dans le tableau périodique.

Les atomes non métalliques ont des valeurs d'électronégativité plus élevées et, par conséquent, des énergies d'ionisation élevées et une affinité électronique élevée. A cet égard, la nature des non-métaux est telle que, contrairement aux métaux, ils peuvent présenter des propriétés oxydantes. Dans les réactions, ils peuvent être restaurés en attachant autant d'électrons pour que leur nombre total au niveau externe atteigne huit (niveau terminé, état stable de l'atome).

C'est pourquoi la valeur négative de l'état d'oxydation que les non-métaux peuvent avoir dans les composés, contrairement aux métaux, est égale à la différence (groupes 8-N). Les non-métaux ont l'électronégativité la plus élevée, dont la position tombe dans le coin supérieur droit du tableau périodique, c'est-à-dire les halogènes fluor et chlore, ainsi que l'oxygène. Ce sont ces éléments qui peuvent former des liaisons ioniques. Le non-métal le plus actif est le fluor, qui, dans les composés, ne peut présenter qu'une seule valence I et un seul état d'oxydation -1.

Les caractéristiques structurelles des non-métaux sont que la couche électronique externe de la plupart des atomes non métalliques contient de 4 à 8 électrons.

D'autres non-métaux (à l'exception du fluor) peuvent également présenter des états d'oxydation positifs, formant des liaisons covalentes avec d'autres éléments.

Propriétés physiques

La plupart des non-métaux de substances simples à l'état solide d'agrégation sont caractérisés par un réseau cristallin moléculaire. C'est-à-dire que ces non-métaux sont des substances cristallines. Par conséquent, dans des conditions normales, ils se présentent sous forme de gaz, de liquides ou de solides à bas point de fusion. Des exemples de telles substances sont les gaz: hydrogène H 2, néon Ne, liquide - brome Br 2, solides iode I 2, soufre S 8, phosphore P 4 (phosphore blanc). Il existe des non-métaux (bore, carbone, silicium) qui ont des réseaux cristallins atomiques.

Figure. 2. Non-métaux - liquides, gaz, solides.

Les éléments les plus importants contenus dans les organismes vivants sont les organogènes. Ils forment de l'eau, des protéines, des vitamines, des graisses. Ceux-ci comprennent 6 éléments : carbone, oxygène, hydrogène, azote, phosphore, soufre.

Propriétés chimiques et composés

Les composés hydrogénés des non-métaux sont principalement des composés volatils qui sont acides dans les solutions aqueuses. Ils ont des structures moléculaires, des liaisons polaires covalentes. Certains d'entre eux (eau, ammoniac, fluorure d'hydrogène) forment des liaisons hydrogène. Les composés sont formés par interaction directe de non-métaux avec l'hydrogène. La formule électronique du soufre avec l'hydrogène est la suivante :

S + H 2 = H 2 S (jusqu'à 350 degrés la balance est décalée vers la droite)

Tous les composés d'hydrogène sont des agents réducteurs (sauf HF), et leur pouvoir réducteur augmente de droite à gauche sur la période et de haut en bas le long du sous-groupe.

Les non-métaux interagissent avec les métaux et autres non-métaux :

Le résultat est le sel de sodium de l'acide chlorhydrique

Figure. 3. sel de sodium de l'acide chlorhydrique.

les composés de non-métaux avec de l'oxygène sont généralement des oxydes acides, qui correspondent à des acides contenant de l'oxygène. La structure des oxydes des non-métaux typiques est moléculaire (SO 3, P 4 O 10). Plus l'état d'oxydation d'un non-métal est élevé, plus l'oxoacide correspondant est fort. Ainsi, le chlore n'interagit pas directement avec l'oxygène, mais forme un certain nombre d'acides oxo, qui correspondent aux oxydes, anhydrides de ces acides.

Les non-métaux sont utilisés dans diverses industries. Voici une liste des industries où leur utilisation est la plus demandée.

Champ d'application	Exemples, une liste de non-métaux utilisés dans une industrie particulière
industrie	Le soufre, l'azote et le phosphore sont souvent utilisés pour produire des acides. Le soufre est également utilisé dans la production de caoutchouc.
transport	L'hydrogène est un non-métal important dans l'industrie des transports. Il est utilisé comme carburant. Lorsqu'il est brûlé, ce type de carburant ne pollue pas l'environnement.
industrie agricole	le soufre est utilisé pour lutter contre les insectes nuisibles et les maladies des plantes
Médicament	L'oxygène est utilisé pour restaurer la respiration (coussins d'oxygène), le charbon sous forme charbon actif, qui est capable d'éliminer les substances nocives du corps.
industrie alimentaire	l'azote est utilisé pour prolonger la durée de conservation des produits

Agents oxydants non métalliques.

Dans les réactions avec les métaux, les non-métaux se manifestent comme oxydants .

A. Les halogènes interagissent particulièrement activement avec les métaux. À la suite des réactions du composé, des sels se forment - des halogénures.

par example , lorsque l'aluminium interagit avec l'iode, il se forme de l'iodure d'aluminium AllI3 :

2 Al0 +3 je20 −→− H2 O2 Al+3 je3−1 .

Le fer réagit activement avec le chlore pour former du chlorure ferrique ( III) FeCl3 :

2 Fe0 +3 Cl20 −→− to2 Fe+3 Cl3−1 .

La réaction du composé d'aluminium avec le soufre commence après que le mélange de substances a été chauffé. Le produit de réaction est du sulfure d'aluminiumALS32 :

2 Al0 +3 S0 −→− toAl2+3 S3−2 .

L'interaction chimique entre le sodium et le soufre s'effectue par simple mélange mécanique. Le résultat est du sulfure de sodiumNaS2 :

2 N / A0 + S0 → N / A2+1 S−2 .

N20 + 3 H20 ⇄ to, p2 N− 3 H3 + 1 .

H20 + Cl20 −→− to2 H+ 1 Cl− 1 .

Non-métaux Agents réducteurs.

L'oxygène a une électronégativité élevée, par conséquent, dans les réactions avec d'autres non-métaux, c'est un agent oxydant, et d'autres non-métaux sontrestaurateurs.

À la suite de la combinaison de l'oxygène avec d'autres non-métaux, des oxydes se forment.

par example , le soufre brûle dans l'oxygène, formant du dioxyde de soufre ou de l'oxyde de soufre ( IV) DONC2 :

S0 + O20 → S+4 O2−2 .

Le phosphore est vigoureusement brûlé dans l'oxygène avec une flamme brillante. Au cours de la réaction, des nuages ​​blancs d'oxyde de phosphore se forment ( V) Bon de commande52 :

4 P0 +5 O20 →2 P2+5 O5−2 .

Dans le même temps, l'interaction de l'oxygène avec l'azote chimiquement inactif se déroule lentement et ne commence qu'à très haute température... Le produit de réaction est l'oxyde d'azote gazeux( II) NON:

N20 + O20 −→− to2 N+2 O−2 .

Non-métaux comme agents réducteurs

1. Tous les non-métaux (à l'exception du fluor) présentent des propriétés réductrices lorsqu'ils interagissent avec l'oxygène :

S + O 2 = AINSI 2 , 2H 2 + O 2 = 2H 2 À PROPOS DE.

L'oxygène en combinaison avec le fluor peut également présenter un état d'oxydation positif, c'est-à-dire qu'il peut être un agent réducteur. Tous les autres non-métaux présentent des propriétés réductrices. Ainsi, par exemple, le chlore ne se combine pas directement avec l'oxygène, mais ses oxydes (Cl 2 O, ClO 2 , Cl 2 O 2 ), dans lequel le chlore présente un état d'oxydation positif. A haute température, l'azote se combine directement avec l'oxygène et présente des propriétés réductrices. Le soufre réagit encore plus facilement avec l'oxygène.

2. De nombreux non-métaux présentent des propriétés réductrices lorsqu'ils interagissent avec des substances complexes :

ZnO + C = Zn + CO, S + 6HNO 3 finir= H 2 DONC 4 + 6NO 2 + 2H 2 À PROPOS DE.

3. Il existe également des réactions dans lesquelles un même non-métal est à la fois un agent oxydant et un agent réducteur :

Cl 2 + H 2 = HCl + HClO.

4. Le fluor est le non-métal le plus typique, qui ne se caractérise pas par des propriétés réductrices, c'est-à-dire la capacité de donner des électrons dans des réactions chimiques

Un agent oxydant est une substance ou un élément chimique qui accepte les électrons dans une réaction redox et abaisse l'état d'oxydation. Un agent réducteur est une substance ou un élément chimique qui donne des électrons dans une réaction redox et augmenteétat d'oxydation.