Розподіл хімічних елементів на метали і неметали досить умовно. Існує невелика група елементів, які при деяких умовах ведуть себе нетиповим чином. Наприклад, алюміній може реагувати не тільки з кислотами, як більшість металів, але і з лугами, як неметалічні елементи. А германій, який є неметаллом, може проводити електричний струм, як типовий метал. У нашій статті ми розглянемо фізичні та хімічні властивості неметалів, а також їх застосування в промисловості.
Формула валентного рівня
В основі відмінностей у характеристиках елементів лежить будова їх атомів. Неметали мають від 4 до 8 електронів на останньому енергетичному рівні, виключенням будуть водень, гелій і бор. Практично всі неметали відносяться до p-елементів. Наприклад, хлор, азот, кисень. Цьому правилу не підкоряються гелій і водень, що є p-елементами. Фізичні властивості неметалів, а також здатність до хімічних перетворень, обумовлені їх розташуванням у періодичній системі.
Місце неметалів у системі хімічних елементів
Зміна властивостей атомів неметалічних елементів відбувається із збільшенням порядкового номера. У періоді завдяки збільшення заряду ядра відбувається стиснення атома і зменшення його радіуса. Також посилюється окислювальна здатність, а відновні властивості елементів послаблюються. Фізичні властивості неметалів, а також особливості їх взаємодії з іншими речовинами залежать від їх будови зовнішнього енергетичного рівня. Від нього ж залежить і здатність атомів притягувати в сферу свого впливу чужі електрони. Наприклад, у другому періоді від бору до фтору электроотрицательность неметалів збільшується. Найактивнішим серед усіх неметалічних елементів є фтор. У своїх з’єднаннях він сильніший за всіх утримує чужі електрони, зберігаючи заряд -1.
Фізичні властивості неметалів
Неметали існують у різних агрегатних станах. Так, бор, вуглець, фосфор – тверді з’єднання, бром – рідина, азот, водень, кисень – гази. Всі вони не проводять електричний струм, менш міцні, ніж метали, мають низьку теплопровідність. Вид кристалічної решітки також впливає на фізичні властивості неметалів. Наприклад, сполуки з молекулярною решіткою (йод, сірка, фосфор) мають низьку температуру кипіння та плавлення, а також летких. Атомна кристалічна будова притаманне кремнію, алмазу. Ці речовини дуже міцні, їх температури плавлення і кипіння високі.
Хімічні властивості
Пряма реакція сполуки металів і неметалів призводить до отримання бінарних сполук класу солей: нітридів, карбідів, хлоридів.
Наприклад:
6Na + N2 = 2 Na3N.
Неметалічні елементи здатні взаємодіяти один з одним. Головна умова протікання таких процесів: елементи повинні мати різну электроотрицательность. Наприклад:
6Cl2 + 4P =4 Pcl 3.
Більшість неметалів, за винятком йоду, напряму окислюються киснем. При цьому утворюються бінарні сполуки – кислотні оксиди:
C + O2 = CO2 – діоксид карбону, або вуглекислий газ.
Можливі реакції неметалів з деякими оксидами. Так, вуглець застосовують в якості елемента, відновлювати метали з їх оксидів:
C + CuO = Cu + CO.
Кислоти – сильні окислювачі (наприклад, нітратна), здатні взаємодіяти з неметалами, окислюючи їх до оксидів:
C + 4HNO3 = CO2 + 4NO2 + 2H2O.
Галогени
Елементи, розташовані в головній підгрупі сьомої групи таблиці періодичної системи, є в хімічному відношенні самими активними неметалами. Їх атоми мають однакову кількість електронів -7 на останньому енергетичному рівні, що і пояснює схожість їх хімічних характеристик.
Фізичні властивості простих речовин неметалів різні. Так, фтор, хлор знаходяться в газоподібній фазі, рідиною є бром, а твердий стан притаманне йоду. Активність галогенів в групі із збільшенням заряду ядра атома слабшає, фтор є найбільш реакційно здатним серед галогенів. У реакційної здатності йому ступає лише кисень, що входить в групу халькогенов. Сила водневих сполук галогенів, водні розчини яких є кислотами, від фтору до йоду зростає, а розчинність малорозчинних солей зменшується. Особливе положення фтору серед галогенів стосується і його здатність до реакцій з водою. Галоген може розкладати воду, утворюючи різні продукти: власний оксид F2O, озон, кисень і перекись водню.
Кисень та його особливості
Елемент є найпоширенішим на Землі. Його вміст у ґрунті становить понад 47%, а маса газу в повітрі дорівнює 23,15%. Загальні фізичні властивості неметалів, таких як азот, кисень, водень, які перебувають у газоподібному стані, визначаються будовою їх молекул.
Всі вони складаються з двох атомів, пов’язаних ковалентными неполярними зв’язками. В атомі кисню на останньому енергетичному рівні знаходяться два вільних p-електрона. Тому ступінь окислення елемента зазвичай дорівнює -2, а в з’єднаннях зі фтором (наприклад, OF2) +2. Кисень погано розчинний у воді, при температурі -183 ⁰C він легко перетворюється в рухому рідина блакитного кольору, здатну притягатися магнітом. Елемент представлений двома простими речовинами: киснем O2 і озон O3. Характерний запах озону можна відчути в повітрі після грозового дощу. Речовина надзвичайно агресивно, розкладає органічні матеріали і окислює навіть пасивні метали, такі як чи золото платина. Більшість складних речовин – оксидів, солей, основ і кислот – містять у складі своїх молекул атоми кисню.
Сірка – типовий елемент неметалевий
Як і кисень, сірка дуже поширена в земній корі, її атоми входять до складу органічних речовин, наприклад білків. Великий вміст сірки в геотермальних джерелах і вулканічних газах. Найбільш поширені сірковмісні мінерали: пірит FeS2, цинковий та свинцевий блиск, ZnS, PbS.
На прохання: “Перерахуйте фізичні властивості неметалів”, ми можемо відповісти, назвавши, наприклад, властивості сірки. Вона є діелектриком. Речовина погано зберігає теплову енергію, крихке, кришиться, не розчиняється у воді. Може формувати кілька аллотропних форм, званих ромбічної, пластичної і моноклінної. Природна сірка має жовте забарвлення і ромбическое будова. У хімічних реакціях з металами та деякими неметалами веде себе як окислювач, а з галогенами і киснем – проявляє відновні властивості.
У нашій статті на прикладі галогенів, кисню і сірки ми розглянули властивості неметалічних елементів.
