Всі неорганічні речовини поділяються на прості сполуки: метали; неметали. І складні: бінарні сполуки; підстави; кислоти; солі. Як розташовуються неметали в таблиці Менделєєва? З 118 відомих на даний момент хімічних елементів 96 є металами, і тільки 22 ставляться по загальній характеристиці елементів до неметаллам. На частку хімічних неметалічних елементів припадає велика частина маси живих організмів. А до складу земної атмосфери входять як прості, так і складні речовини, утворені елементами-неметалами.
Розташування неметалічних елементів у Періодичній системі
У короткопериодном варіанті – у головних підгрупах -неметали. Загальну характеристику розглянемо нижче. Неметали розташовані правіше і вище діагоналі Бору і Астата. У длиннопериодном варіанті – в кінці праворуч у групах IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA. З усіх відкритих на сьогоднішній день хімічних елементів неметалічних елементів небагато – всього 22. З них 16 активних елементів і 6 інертних газів. Однак хімія неметалів багатшими, ніж хімія всіх металів. Неметалічні елементи відіграють величезну роль в існуванні життя на Землі.
Загальна характеристика неметалів
Атоми неметалічних елементів містять на зовнішньому рівні від чотирьох до семи електронів і по вісім електронів у інертних газів, за винятком водню (один електрон) і гелію (2 електрона). Тому в загальній характеристиці будови атомів неметалів
- це здатність приймати і віддавати електрони, граючи роль як окислювачів, так і відновників.
Таким чином, у з'єднаннях неметалічні елементи проявляють як негативні, так і позитивні ступені окиснення. Характерні значення валентності та ступеня окиснення неметалів пов'язані з будовою їхнього зовнішнього електронного рівня Так, наприклад, сірка може виявляти валентність 246 за рахунок роз'єднання електронів. У природі неметали, крім кисню, азоту, водню, сірки та інертних газів, існують у вигляді сполук: сульфідів, оксидів, хлоридів, силікатів, сульфатів, карбонатів, фосфатів різних металів. Неметалічні елементи у вільному вигляді існують у вигляді простих речовин неметалів. Розглянемо їх будова, властивості та застосування. Атоми неметалів пов'язані між собою ковалентним зв'язком. Форми існування неметалів різні. Водень, йод, хлор, фтор, бром, існують тільки у вигляді двоатомних молекул H2 I2 Cl2 F2 Br2. Причина полягає в тому, що у них є тільки одна можливість утворити загальну пару за рахунок єдиного локалізації неспареного електрона.
Алотропія неметалів
Зі збільшенням числа неспарених електронів для елементів з'являється можливість утворення простих речовин різного складу – аллотропних видозмін. Так, кисень утворює дві аллотропних модифікацій.
Водень H2 фтор F2 хлор Cl2 азот N2 кисень O2 O3 озон – досить легкі неполярні молекули, які слабо взаємодіють один з одним. Тому всі перераховані речовини – гази при звичайній температурі. Бром Br2 – рідина, а I2 – тверда речовина. У твердому вигляді всі вони мають молекулярну кристалічну решітку.
Методи отримання
Першим пунктом загальної характеристики неметалів можна вважати методи їх отримання. Неметали отримують різними способами:
Відділенням від інших речовин з природних сполук. Наприклад, розділення рідкого повітря на кисень, азот і залишкові інертні гази. Відновленням з з'єднання, якщо металоїд в ньому має позитивну ступінь окислення. Наприклад, відновлення водню з води електролізом: +1 -2 0 Катод (-) 2H2O + 2е = H2+ 2OH - . Окисленням з з'єднання, в якому металоїд має негативний ступінь окиснення. Наприклад, окислення хлорид-іонів при електролізі розчину або розплаву хлориду натрію: Анод (+) 2Cl - - 2е = Cl 0 2 ?. Також розрізняють промислові і лабораторні способи одержання неметалів.
Фізичні властивості
Другий пункт загальної характеристики неметалів - їх фізичні властивості. В основному неметали мають атомної або молекулярної кристалічною решіткою. Частина з них добре проводять електричний струм, або є напівпровідниками. Третій пункт у вивченні загальної характеристики неметалів полягає в розгляді їх хімічних властивостей.
Неметали можуть служити в хімічних реакціях, як окислювачами, так і відновниками. Виняток становить фтор F2 який завжди грає роль окислювача. Тому всі реакції з участю неметалів є окисно-відновними. Розглянемо відношення до неметалів воді, металів, один до одного, а також до оксидам, кислот, основ та солей. Всі неметали стійкі до нагрівання, тому більшість реакцій проходить тільки при високих температурах: 1. З водою при звичайних умовах активно взаємодіє тільки фтор: F2 + H2O = 2HF + O 2 O = O2; O2 + O = O3. Можна сказати, що вода горить у фторі. При цьому утворюється складна суміш речовин, у тому числі фториди кисню OF2 і O2F2. Хлор і бром взаємодіють з водою тільки частково: Cl2 + H2O HCl + HClO Розчини хлору Cl2 у воді називають хлорною водою. При пропущенні водяної пари над нагрітим вугіллям утворюється водяний газ: C + H2O = t o CO + H2. 2. З металами взаємодіють всі неметали, крім інертних газів. В результаті утворюються бінарні сполуки: оксиди, гідриди, карбіди, нітриди, фосфіди, сульфіди, хлориди, броміди, іодіди та ін. Ca + H2 = CaH2 – гідрид кальцію. 3. Один з одним неметали реагують тільки при нагріванні (крім фтору), утворюючи бінарні сполуки різного типу:
Оксиди: N2 + O2 2NO –Q – оксид азоту (II) З неметалів безпосередньо з киснем не реагують тільки хлор, бром, йод. Їх оксиди отримують непрямим шляхом. Водневі сполуки: H2 + S = H2S – сірководень. 4. З оксидами при звичайних умовах неметали практично не реагують. При нагріванні відбуваються нечисленні, але практично важливі реакції. Наприклад, відновлення металів і неметалів з оксидів: FeO + C = Fe + CO?.
Розглянемо загальну характеристику неметалів на прикладі галогенів
Фтор F2 і хлор Cl2 виявляють подібні фізичні властивості: це отруйні гази з різким запахом, причому фтор має світло-жовтий колір, а хлор – жовто-зелений. Бром Br2 – важка рідина червоно-бурого кольору. Хлор і бром частково розчиняються у воді, їх розчин називають хлорного та бромною водою. Іод I2 – дуже мало розчинний у воді, краще розчиняється в спирті або інших органічних розчинниках. Галогени отримують шляхом електролізу розплаву або розчину NaCl або витісненням їх хлором. Галогени витісняють один одного з розчинів їх кислот: 2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2.
