ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОРОДА
1. С МЕТАЛЛАМИ
(Li, Na, К, Rb, Cs, Са, Sr, Ва) → с щелочными и щелочноземельными металлами при нагревании образует твёрдые нестойкие вещества гидриды, остальные металлы не реагируют.
2K + H₂ = 2KH (гидрид калия)
Ca + H₂ = CaH₂
2. С НЕМЕТАЛЛАМИ
с кислородом, галогенами при нормальных условиях, при нагревании реагирует с фосфором, кремнием и углеродом, с азотом при наличии давления и катализатора.
2Н₂ + O₂ = 2Н₂O Н₂ + Cl₂ = 2HCl
3Н₂ + N₂↔ 2NH₃ H ₂ + S = H₂S
3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДОЙ
С водой не реагирует
4.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКСИДАМИ
Восстановливает оксиды металлов (неактивных) и неметаллов до простых веществ:
CuO + H₂ = Cu + H₂O 2NO + 2H₂ = N₂ + 2H₂O
SiO₂ + H₂ = Si + H₂O
5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ
С кислотами не реагирует
6.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЩЕЛОЧАМИ
С щелочами не реагирует
7.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СОЛЯМИ
Восстанавливает малоактивные металлы из солей
CuCl₂ + H₂ = Cu + 2HCl
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОРОДА
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИ
С щелочными металлами при нормальных условиях – оксиды и пероксиды (литий – оксид, натрий – пероксид, калий, цезий, рубидий – надпероксид
4Li + O2 = 2Li2O (оксид)
2Na + O2 = Na2O2 (пероксид)
K+O2=KO2 (надпероксид)
С остальными металлами главных подрупп при нормальных условиях образует оксиды со степенью окисления, равной номеру группы
2 С a+O2=2 С aO
4Al + O2 = 2Al2O3
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИ
С металлами побочных подгрупп образует при нормальных условиях и при нагревании оксиды разной степени окисления, а с железом железную окалину Fe 3 O 4 ( FeO ∙ Fe 2 O 3)
3Fe + 2O2 = Fe3O4 4Cu + O₂ = 2Cu₂⁺¹O (красный);
2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (чѐрный); 2Zn + O₂ = ZnO
4Cr + 3О2 = 2Cr2⁺³О3
образует оксиды – часто промежуточной степени окисления
C + O ₂(изб)= CO ₂; C + O ₂ (нед) = CO
S + O₂ = SO₂ N₂ + O₂ = 2NO - Q
3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДОЙ
С водой не реагирует
4.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКСИДАМИ
Окисляет низшие оксиды до оксидов с более высокой степенью окисления
Fe⁺²O + O2 = Fe2⁺³O3; C⁺²O + O2 = C⁺⁴O2
5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ
Безводные бескислородные кислоты (бинарные соединения) сгорают в атмосфере кислорода
2H2S + O2 = 2S + 2H2O 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
В кислородсодержащих повышает степень окисления неметалла.
2HN⁺³O2 + O2 = 2HN⁺⁵O3
6.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОСНОВАНИЯМИ
Окисляет неустойчивые гидроксиды в водных растворах до более высокой степени окисления
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
7.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СОЛЯМИ И БИНАРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Вступает в реакции горения.
4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
Каталитическое окисление
NH3 + O2 = NO + H2O
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЛОГЕНОВ
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИ
С щелочными при нормальных условиях, с F , Cl , Br воспламеняются:
2 Na + Cl 2 = 2 NaCl (хлорид)
Щелочноземельные и алюминий реагируют при нормальных условиях:
С a+Cl2= С aCl2 2Al+3Cl2 = 2AlCl3
Металлы побочных подгрупп при повышенных температурах
Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂
2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I (не бывает йодида меди (II)!)
2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 хлорид железа (III)
Фтор реагирует с металлами (часто со взрывом), включая золото и платину.
2Au + 3F₂ = 2AuF
2.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛЛАМИ
С кислородом непосредственно не взаимодействуют(исключение F₂) , реагируют с серой, фосфором, кремнием. Химическая активность у брома и йода выражена слабее, чем у фтора и хлора:
Н2 + F 2 = 2Н F ; Si + 2 F 2 = SiF 4.; 2 P + 3 Cl 2 = 2 P ⁺³ Cl 3; 2 P + 5 Cl 2 = 2 P ⁺⁵ Cl 5; S + 3 F 2 = S ⁺⁶ F 6;
S + Cl2 = S⁺²Cl2
F ₂
Реагирует с кислородом: F 2 + O 2 = O ⁺² F 2
Реагирует с другими галогенами: Cl ₂ + F ₂ = 2 Cl ⁺¹ F ¯¹
Реагирует даже с инертными газами 2 F ₂ + Xe = Xe ⁺⁸ F ₄¯¹.
3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДОЙ
Фтор при нормальных условиях образует плавиковую кислоту + + О₂
2F2 + 2H2O → 4НF + О2
Хлор при повышении температуры образует хлороводородную кислоту + О₂,
2Сl₂ + 2H₂O → 4HCl + O₂
при н.у. - «хлорная вода»
Сl2 + Н2О ↔ НСl + НСlO (хлороводородная и хлорноватистая кислоты)
Бром при нормальных условиях образует «бромную воду»
Br2 + Н2О ↔ НBr + HBrО (бромоводородная и бромноватистая кислоты
Йод →реакция не идет
I2 + H₂O ≠
5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКСИДАМИ
РЕАГИРУЕТ только фтор F₂ , вытесняя кислород из оксида, образуя фториды
SiO2‾² + 2F2⁰ = SiF4‾¹ + O2⁰
6.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ.
реагируют с бескислородными кислотами, вытесняя менее активные неметаллы.
H2S‾² + I2⁰ → S⁰↓+ 2HI‾
7.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЩЕЛОЧАМИ
ФТОР образует фторид + кислород и воду
2F2 + 4NaOH = 4NaF¯¹ + O2 + 2H2O
ХЛОР при нагревании образует хлорид, хлорат и воду
3 Cl ₂ + 6 KOH = 5 KCl ¯¹ + KCl ⁺⁵ O 3 + 3 H 2 O
На холоде хлорид, гипохлорат и воду, с гидроксидом кальция хлорную известь и воду
Cl2 + 2KOH-(холод)= KCl¯¹ + KCl⁺¹O + H2O
Cl2 + Ca(OH) 2 = CaOCl2(хлорная известь– смесь хлорида, гипохлорита и гидроксида) + H2O
Бром при нагревании → бромид, бромат и и воду
3Br2 + 6KOH =5KBr¯¹ + KBr ⁺⁵O3 + 3H2O
Йод при нагревании → иодид, иодат и воду
3I2 + 6NaOH = 5NaI¯¹ + NaI ⁺⁵O3 + 3H2O
9.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СОЛЯМИ
Вытеснение менее активные галогены из солей
2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2
2KCl + Br2 ≠
2KCl + F2→ 2KF + Cl2
2KBr + J2≠
Окисляют в солях неметаллы до более высокой степени окисления
2Fe⁺²Cl2 + Cl2⁰ → 2Fe⁺³Cl 3 ‾¹
Na2S⁺⁴O3 + Br2⁰ + 2H2O →Na2S⁺⁶O4 + 2HBr‾
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРЫ
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИреагирует при нагревании даже с щелочными металлами, с ртутью при нормальных условиях: с серой – сульфиды:
2K + S = K2S
2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S
2.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛЛАМИ
При нагревании с водородом, c кислородом (сернистый газ) c галогенами (кроме йода), с углеродом, азотом и кремнием и не реагирует
S + Cl₂ = S⁺²Cl₂ ; S + O₂ =S⁺⁴O₂
H₂ + S = H₂S¯² ; 2P + 3S = P₂S₃¯²
С + 3S = CS₂¯²
С ВОДОЙ, ОКСИДАМИ, СОЛЯМИ
НЕ РЕАГИРУЕТ
3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ
Окисляется серной кислотой при нагревании до сернистого газа и воды
2H2SO4 ( конц ) = 2H2O + 3S⁺⁴O2
Азотной кислотой при нагревании до серной кислоты, оксида азота (+4) и воды
S + 6HNO3( конц ) =H2SO4 + 6N⁺⁴O2 + 2H2O
4.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЩЕЛОЧАМИ
При нагревании образует сульфит, сульфид + вода
3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТА
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИреакции протекают при нагревании (исключение: литий с азотом при нормальных условиях) :
С азотом – нитриды
6Li + N2 = 3Li2N (нитрид лития) (н.у.) 3Mg + N2 =Mg3N2 (нитрид магния) 2Cr + N2 = 2CrN
У железа в данных соединениях степень окисления +2
2.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛЛАМИ
(из-за тройной связи азот очень малоактивен). При обычных условиях с кислородом не реагирует. Реагирует с кислородом только при высокой температуре (электрическая дуга), в природе – во время грозы
N2+O2=2NO ( эл . дуга , 3000 0C)
С водородом при высоком давлении, повышенной температуре и в присутствии катализатора:
t,p,kat
3N2+3H2 ↔ 2NH3
С ВОДОЙ, ОКСИДАМИ, КИСЛОТАМИ, ЩЕЛОЧАМИ И СОЛЯМИ
НЕ РЕАГИРУЕТ
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОСФОРА
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИ
реакции протекают при нагревании с фосфором – фосфиды
3Ca + 2P =K3P2, У железа в данных соединениях степень окисления +2
2.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛЛАМИ
Горение в кислороде
4P + 5O₂ = 2P₂⁺⁵O₅ 4P + 3O₂ = 2P₂⁺³O₃
С галогенами и серой при нагревании
2P + 3Cl₂ = 2P⁺³Cl₃ 2P + 5Cl₂ = 2P⁺⁵Cl₅; 2P + 5S = P₂⁺⁵S₅
С водородом, углеродом, кремнием непосредственно не взаимодействует
С ВОДОЙ И ОКСИДАМИ
НЕ РЕАГИРУЕТ
3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ
С концентрированной азотной кислотой оксид азота (+4), с разбавленной оксид азота (+2) и фосфорная кислота
3P + 5HNO₃(конц) =3H₃PO₄ + 5N⁺⁴O₂
3P + 5HNO₃ + 2H₂O =3H₃PO₄ + 5N⁺²O
С концентрированной серной кислотой образуется фосфорная кислота, оксид серы (+4) и вода
3P + 5H₂SO₄(конц.) =3H₃PO₄ + 5S⁺⁴O₂+ 2H₂O
4.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЩЕЛОЧАМИ
С растворами щелочей образует фосфин и гипофосфит
4P⁰ + 3NaOH + 3H2O = P¯³H 3 + 3NaH 2 P ⁺1 O 2
5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СОЛЯМИ
5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СОЛЯМИ
С сильными окислителями, проявляя восстановительные свойства
3P⁰ + 5NaN⁺⁵O₃ = 5NaN⁺³O₂ + P₂⁺⁵O₅
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДА
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИ
реакции протекают при нагревании
Металлы – d-элементы образуют с углеродом соединения нестехиометрического состава типа твердых растворов: WC, ZnC, TiC – используются для получения сверхтвёрдых сталей
с углеродом карбиды 2Li + 2C = Li2C2,
Са + 2С = СаС2
2.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛЛАМИ
Из галогенов непосредственно реагирует только с фтором, с остальными при нагревании.
С + 2F₂ = CF₄.
Взаимодействие с кислородом:
2С + О₂ (недост) = 2С⁺²О (угарный газ),
С + О₂(изб) = С⁺⁴О₂(углекислый газ).
Взаимодействие с другими неметаллами при повышенной температуре, не взаимодействует с фосфороМ
C + Si = SiC¯⁴ ; С + N₂ = C₂⁺⁴N₂ ;
C + 2H₂ = C¯⁴H₄ ; С + 2S = C⁺⁴S₂;
3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДОЙ
Пропускание водяных паров через раскаленный уголь – образуется угарный газ и водород (синтез-газ
C + H₂O = CO + H₂
4.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКСИДАМИ
УГЛЕРОД ВОССТАНАВЛИВАЕТ ПРИ НАГРЕВАНИИ МЕТАЛЛЫ И НЕМЕТАЛЛЫ ИЗ ОКСИДОВ ДО ПРОСТОГО ВЕЩЕСТВА (КАРБОТЕРМИЯ), в углекислом газе уменьшает степень окисления
2ZnO + C = 2Zn + CO; 4 С + Fe₃O₄ = 3Fe + 4CO ;
P₂O₅ + C = 2P + 5CO; 2 С + SiO₂ = Si + 2CO;
С + C⁺⁴O₂ = 2C⁺²O
5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ
Окисляется концентрированными азотной и серной кислотой до углекислого газа
C +2H2SO4(конц)=C⁺⁴O2+ 2S⁺⁴O2+ 2H2O; C+4HNO3 (конц) =C⁺⁴O2 + 4N⁺⁴O2 + 2H2O.
С ЩЕЛОЧАМИ И СОЛЯМИ
НЕ РЕАГИРУЕТ
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛЛАМИ
реакции протекают при нагревании: с кремнием реагируют активные металлы – силициды
4Cs + Si = Cs4Si,
1.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛЛАМИ
Из галогенов непосредственно только с фтором.
С хлором реагирует при нагревании
Si + 2F2 = SiF4; Si + 2Cl2 = SiCl4;
Si + O₂ = SiO₂; Si + C = SiC; 3Si + 2N₂ = Si₃N;
С водородом не взаимодействует
3.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ
взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот, образуя гексафторокремниевую кислоту
3Si + 4HNO₃ + 18HF = 3H₂ + 4NO + 8H₂O
Взаимодействие с галогеноводородами (это не кислоты) – вытесняет водород, образуются галогениды кремния и водород
С фтороводородом реагирует при обычных условиях.
Si + 4HF = SiF₄ + 2H₂
4.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЩЕЛОЧАМИ
Растворяется при нагревании в щелочах, образуя силикат и водород:
Si +2NaOH +H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂
I. Элементы. Неметаллы образуют p -элементы, а также водород и гелий, являющиеся s -элементами. В длиннопериодной таблице p -элементы, образующие неметаллы, располагаются правее и выше условной границы B - At.
II. Атомы. Атомы неметаллов маленькие (орбитальный радиус меньше 0,1 нм). У большинства из них от четырех до восьми валентных электронов (они же внешние), но у атома водорода - один, у атома гелия - два, а у атома бора - три валентных электрона. Атомы неметаллов сравнительно легко присоединяют чужие электроны (но не более трех). Склонностью отдавать электроны атомы неметаллов не обладают.
У атомов элементов-неметаллов в периоде с увеличением порядкового номера
- заряд ядра увеличивается;
- радиусы атомов уменьшаются;
- число электронов на внешнем слое увеличивается;
- число валентных электронов увеличивается;
- электроотрицательность увеличивается;
- окислительные (неметаллические) свойства усиливаются (кроме элементов VIIIA группы).
У атомов элементов-неметаллов в подгруппе (в длиннопериодной таблице - в группе) с увеличением порядкового номера
- заряд ядра увеличивается;
- радиус атома увеличивается;
- электроотрицательность уменьшается;
- число валентных электронов не изменяется;
- число внешних электронов не изменяется (за исключением водорода и гелия);
- окислительные (неметаллические) свойства ослабевают (кроме элементов VIIIA группы).
III. Простые вещества. Большинство неметаллов - простые вещества, в которых атомы связаны ковалентными связями; в благородных газах химических связей нет. Среди неметаллов есть как молекулярные, так и немолекулярные вещества. Все это приводит к тому, что физических свойств, характерных для всех неметаллов, нет.
Молекулярные неметаллы: H 2 , N 2 , P 4 (белый фосфор), As 4 , O 2 , O 3 , S 8 , F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 . К ним же можно отнести и благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Kx, Rn), атомы которых являются как бы "одноатомными молекулами".
При комнатной температуре водород, азот, кислород, озон, фтор и хлор - газы; бром - жидкость; фосфор, мышьяк, сера и йод - твердые вещества.
Немолекулярные неметаллы: B (несколько аллотропных модификаций), C(графит), C(алмаз), Si, Ge, P(красный), P(черный), As, Se, Te. Все они твердые вещества, кремний, германий, селен и некоторые другие обладают полупроводниковыми свойствами.
IV. Химические свойства. Характерными для большинства неметаллов являются окислительные свойства. Как окислители они реагируют с металлами:
со сложными веществами:
Со сложными веществами:
| H 2 + HCHO = CH 3 OH | 6P + 5KClO 3 = 5KCl + 3P 2 O 5 |
V. Водородные соединения. Все неметаллы (кроме элементов благородных газов) образуют молекулярные водородные соединения, причем углерод и бор - очень много. Простейшие водородные соединения:
Все он газы за исключением воды. Вещества, выделенные жирным шрифтом, в водном растворе - сильные кислоты.
В группе с увеличением порядкового номера их устойчивость снижается, а восстановительная активность возрастает.
В периоде с увеличением порядкового номера усиливаются кислотные свойства их растворов, в группе эти свойства ослабевают.
VI. Оксиды и гидроксиды. Все оксиды неметаллов относятся к кислотным или несолеобразующим. Несолеобразующие оксиды: CO, SiO, N 2 O, NO.
Высшим оксидам неметаллов соответствуют следующие кислоты (сильные кислоты выделены жирным шрифтом)
В периоде с возрастанием порядкового номера сила высших кислот увеличивается. В группах выраженной зависимости нет.
Неметаллы - это элементы, значительно отличающиеся физическими и химическими свойствами от металлов. Подробно объяснить причину их различий смогли только в конце XIX века, после открытия электронного строения атома. В чем же особенность неметаллов? Какие качества характерны дня них? Давайте разберемся.
Неметаллы - это что?
Подход к разделению элементов на металлы и неметаллы давно существует в научной среде. К первым в периодической таблице Менделеева обычно относят 94 элемента. Неметаллы Менделеева включают 22 элемента. В они занимают верхний правый угол.
В свободном виде неметаллы - это простые вещества, главной чертой которых является отсутствие характерных металлических свойств. Они могут находиться во всех агрегатных состояниях. Так, йод, фосфор, сера, углерод встречаются в виде твердых веществ. Газообразное состояние характерно для кислорода, азота, фтора и т. д. Жидкостью является только бром.
В природе элементы неметаллы могут существовать как в виде простых веществ, так и в виде соединений. В несвязанном виде встречаются сера, азот, кислород. В соединениях они образуют бораты, фосфаты и т. д. В таком виде они присутствуют в минералах, воде, горных породах.
Отличие от металлов
Неметаллы - это элементы, отличающиеся от металлов внешним видом, строением и химическими свойствами. Они обладают большим числом неспаренных электронов на внешнем уровне, а значит, более активны в окислительных реакциях и легче присоединяют к себе дополнительные электроны.
Характерное различие между элементами наблюдается в строении кристаллической решетки. У металлов она металлическая. У неметаллов она может быть двух видов: атомная и молекулярная. Атомная решетка придает веществам твердость и повышает температуру плавления, она свойственна кремнию, бору, германию. Молекулярной решеткой обладают хлор, сера, кислород. Она придает им летучесть и небольшую твердость.
Внутреннее строение элементов определяет их физические свойства. Металлы имеют характерный блеск, хорошую проводимость тока и тепла. Они твердые, пластичные, поддаются ковке, имеют небольшой цветовой диапазон (черный, оттенки серого, иногда желтоватый цвет).
Неметаллы - это жидкие, газообразные или не обладающие блеском и ковкостью. Их цвета сильно варьируются и могут быть красными, черными, серыми, желтыми и т. д. Почти все неметаллы плохо проводят ток (кроме углерода) и тепло (кроме черного фосфора и углерода).
Химические свойства неметаллов
В химических реакциях неметаллы могут исполнять роль как окислителей, так и восстановителей. При взаимодействии с металлами они принимают на себя электроны, проявляя таким образом окислительные свойства.
Взаимодействуя с другими неметаллами, они ведут себя по-разному. В таких реакциях менее электроотрицательный элемент проявляет себя как восстановитель, более электроотрицательный выступает окислителем.
С кислородом почти все (кроме фтора) неметаллы проявляют себя восстановителями. При взаимодействии с водородом многие являются окислителями, образуя впоследствии летучие соединения.
Часть элементов неметаллов обладает способностью образовывать несколько простых веществ или модификаций. Это явление называется аллотропией. Например, углерод существует в форме графита, алмаза, карбина и других модификаций. У кислорода их две - озон и собственно кислород. Фосфор бывает красный, черный, белый и металлический.
Неметаллы в природе
В разном количестве неметаллы находятся повсюду. Они входят в состав земной коры, являются частью атмосферы, гидросферы, присутствуют во Вселенной и в живых организмах. В космическом пространстве самыми распространенными являются водород и гелий.
В пределах Земли ситуация совсем иная. Наиболее важные составляющие земной коры - кислород и кремний. Они составляют больше 75 % от её массы. А вот наименьшее количество приходится на йод и бром.
В составе морской воды на кислород приходится 85,80 %, а на водород - 10,67 %. Её состав также включает хлор, серу, бор, бром, углерод, фтор и кремний. В составе атмосферы первенство принадлежит азоту (78 %) и кислороду (21 %).
Неметаллы, такие как углерод, водород, фосфор, сера, кислород и азот, представляют собой важные органические вещества. Они поддерживают жизненную активность всех живых существ на нашей планете, в том числе и людей.
Неметаллы имеют атомное или молекулярное строение. Для них характерны невысокие температуры плавления и кипения, неспособность проводить электрический ток. Неметаллы вступают в реакции с металлами, водородом, кислородом и преимущественно являются окислителями. Большинство неметаллов используют в технике, химической промышленности.
Неметаллы в химических реакциях могут быть восстановителями и окислителями (фтор, кислород).
Взаимодействие неметаллов с металлами
2Na + Cl 2 = 2NaCl ,
Fe + S = FeS ,
6Li + N 2 = 2Li 3 N ,
2Ca + O 2 = 2CaO
2. Взаимодействие неметаллов с углеродом. Для углерода более характерны реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства. Это имеет место при полном сгорании углерода любой аллотропической модификации
C + 2Cl 2 = CCl 4 .
Продуктами взаимодействия двух неметаллов являются вещества с различным агрегатным состоянием, что имеют ковалентный тип химической связи, общие электронные пары которого смещаются к атому более электроотрицательного неметаллического элемента.
3. Взаимодействие неметаллов с водородом:
3H 2 + N 2 = 2NH 3 ,
H 2 + Br 2 = 2HBr ;
4. Взаимодействие неметаллов с другими неметаллами:
S + 3F 2 = SF 6 ,
S + O 2 = SO 2 ,
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 ;
5. Взаимодействие металлов с углеродом .
При обычной температуре углерод весьма инертен. Его химическая активность проявляется лишь при высоких температурах. Соединения углерода с металлами называются карбидами .
4А1 + ЗС = АІ 4 C 3 (Карбид алюминия)
Физические и химические свойства водорода H 2 . Молекула Н 2 содержит неполярную σ-связь. Бесцветный газ, без запаха и вкуса, устойчив к нагреванию до 2000 °С. Практически не растворяется в воде.
Физические константы: M r = 2,016, ρ = 0,09 г/л (н.у.), t пл = −259,19 °C, t кип = −252,87 °C.
Водород Н 2 может проявлять в одних условиях восстановительные свойства (чаще), в других условиях - окислительные свойства (реже):
восстановитель H 2 0 - 2e − = 2H I
окислитель H 2 0 + 2e − = 2H −I
Реагирует с неметаллами, металлами, оксидами (обычно при нагревании):
2H 2 + O 2 = 2H 2 O
H 2 + CuO = Cu + H 2 O
H 2 + Ca = CaH 2
Качественная реакция на водород - сгорание с "хлопком" собранного в пробирку газа.
Водородные соединения неметаллов.
В отличие от металлов неметаллы образуют газообразные водородные соединения. Их состав зависит от степени окисления неметаллов.
| -4 | -3 | -2 | -1 |
| RH 4 → | RH 3 → | H 2 R → | HR |
Выводы:
1.Элементы-неметаллы расположены в главных подгруппах III–VIII групп ПС Д.И. Менделеева, занимая её верхний правый угол. 2.На внешнем электронном слое атомов элементов-неметаллов находятся от 3 до 8 электронов.
Неметаллы – химические элементы, которые имеют типичные неметаллические свойства и располагаются в правом верхнем углу Периодической системы. Какие же свойства присущи этим элементам, и с чем реагируют неметаллы?
Неметаллы: общая характеристика
Неметаллы отличаются от металлов тем, что на внешнем энергетическом уровне они имеют большее количество электронов. Поэтому их окислительные свойства выражены сильнее, чем у металлов. Неметаллы характеризуются высокими значениями электроотрицательности и высокий восстановительный потенциал.
К неметаллам относятся химические элементы, которые находятся в газообразном, жидком или твердом агрегатном состоянии. Так, например, азот, кислород, фтор, хлор, водород – газы; йод, сера, фосфор – твердые; бром – жидкость (при комнатной температуре). Всего существует 22 неметалла.
Рис. 1. Неметаллы – газы, твердые, жидкости.
С увеличением заряда ядра атома наблюдается закономерность изменения свойств химических элементов от металлических к неметаллическим.
Химические свойства неметаллов
Водородные свойства неметаллов в основном являются летучими соединениями, которые в водных растворах имеют кислотный характер. Они имеют молекулярные структуры, а также ковалентную полярную связь. Некоторые, например, вода, аммиак или фтороводород образуют водородные связи. Соединения образуются при непосредственном взаимодействии неметаллов с водородом. Пример:
S+H 2 =H 2 S (до 350 градусов равновесие смещено вправо)
Все водородные соединения имеют восстановительные свойства, причем их восстановительная сила возрастает справа налево по периоду и сверху вниз в группе. Так, сероводород сгорает при большом количестве кислорода:
2H 2 S+3O 3 =2SO 2 +2H 2 O+1158 кДж.
Окисление может идти по другому пути. Так, уже на воздухе водный раствор сероводорода мутнеет в результате образования серы:
H 2 S+3O 2 =2S+2H 2 O
Соединения неметаллов с кислородом, как правило, являются кислотными оксидами, которым соответствуют кислородосодержащие кислоты (оксокислоты). Структура оксидов типичных неметаллов молекулярная.
Чем выше степень окисления неметалла, тем сильнее соответствующая кислородосодержащая кислота. Так, хлор непосредственно не взаимодействует с кислородом, однако образует ряд оксокислот, которым соответствуют оксиды, ангидриды этих кислот.
Наиболее известны такие соли этих кислот, как хлорная известь CaOCl 2 (смешанная соль хлорноватистой и хлороводородной кислот), бертолетова соль KClO 3 (хлорат калия).
Азот в оксидах проявляет положительные степени окисления +1, +2, +3, +4, +5. Первые два оксида N 2 O и NO – несолеобразующие и являются газами. N 2 O 3 (оксид азота III) – является ангидридом азотистой кислоты HNO 2 . Оксид азота IV – бурый газ NO 2 – газ, который хорошо растворяется в воде, образуя при этом две кислоты. Этот процесс можно выразить уравнением:
2NO 2 +H 2 O=HNO 3 (азотная кислота)+HNO 2 (азотистая кислота) – окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования
Рис. 2. Азотистая кислота.
Ангидрид азотной кислоты N 2 O 5 – белое кристаллическое вещество, которое легко растворяется в воде. Пример:
N 2 O 5 +H 2 O=2HNO 3
Соли азотной кислоты называются селитрами, они растворимы в воде. Соли калия, кальция, натрия используют для получения азотных удобрений.
Фосфор образует оксиды, проявляя степени окисления +3 и +5. Наиболее устойчивый оксид – фосфорный ангидрид P 2 O 5 , образующий молекулярную решетку, в узлах которой находятся димеры P 4 O 10 . Соли ортофосфорной кислоты применяются в качестве фосфорных удобрений, например, аммофос NH 4 H 2 PO 4 (дигидрофосфат аммония).
Таблица расположения неметаллов
| Группа | I | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Первый период | H | He | |||||
| Второй период | B | C | N | O | F | Ne | |
| Третий период | Si | P | S | Cl | Ar | ||
| Четвертый период | As | Se | Br | Kr | |||
| Пятый период | Te | I | Xe | ||||
| Шестой период | At | Rn |
