Физические и химические свойства неметаллов

Из (118) известных на данный момент химических элементов (22) элемента образуют простые вещества, обладающие неметаллическими свойствами. Неметаллических простых веществ намного больше, чем самих неметаллических химических элементов. Причиной тому служит существование явления, называемого аллотропией.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Аллотропия — это способность атомов данного химического элемента образовывать несколько простых веществ, называемых аллотропными видоизменениями, или аллотропными модификациями.

  • Например, химический элемент кислород (O) образует простое вещество кислород O2, молекула которого состоит из двух атомов, и простое вещество озон O3, молекула которого состоит из трёх атомов данного элемента.
  • Химический элемент фосфор (P) образует множество аллотропных видоизменений, важнейшими из которых являются красный фосфор и белый фосфор.
  • Химический элемент углерод (C) образует встречающиеся в природе модификации — алмаз и графит.
  • Аллотропные видоизменения, образуемые одним и тем же химическим элементом, существенно отличаются между собой как по строению, так и по свойствам.
  • Аллотропия присуща не всем неметаллических химическим элементам.

Например, водород, азот, элементы (VII)A и (VIII)A групп не имеют аллотропных модификаций, т. е. каждый из упомянутых элементов образует только одно простое вещество.

Кристаллическая решетка неметаллов

Причина большого разнообразия физических свойств неметаллов кроется в различном строении кристаллических решёток этих веществ.

Часть неметаллов имеет атомную кристаллическую решетку. Кристаллы таких веществ состоят из атомов, соединённых между собой прочными ковалентными связями. Такие неметаллы находятся в твёрдом агрегатном состоянии и являются нелетучими. Примерами таких веществ служат алмаз, графит, красный фосфор и кремний.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Пример оформления эссе по госту 2020

Оценим за полчаса!

Физические и химические свойства неметалловФизические и химические свойства неметаллов

Модели кристаллических решёток алмаза (слева) и графита. Кристаллы этих аллотропных видоизменений состоят из атомов углерода, соединённых между собой ковалентными связями. Кристаллы графита, в отличие от кристаллов алмаза, сложены из отдельных слоёв, которые располагаются друг по отношению к другу подобно тому, как листы бумаги — в книге

Другая часть неметаллов имеет молекулярную кристаллическую решетку. В этом случае в каждой молекуле атомы соединены достаточно прочно ковалентной связью, а вот отдельные молекулы друг с другом в кристаллах вещества связаны очень слабо. Поэтому вещества молекулярного строения при обычных условиях могут быть газами, жидкостями или легкоплавкими твёрдыми веществами.

Кислород O2, озон O3, азот N2, водород H2, фтор F2, хлор Cl2, бром Br2, иод I2, белый фосфор P4, кристаллическая сера S8  и инертные газы — это всё вещества, кристаллы которых состоят из отдельных молекул (а в случае инертных газов — из отдельных атомов, как бы выполняющих роль молекул).

Физические и химические свойства неметалловФизические и химические свойства неметаллов

Модель молекулы серы (слева) и кристалл серы. Кристалл серы состоит из отдельных молекул (S_8)

Физические свойства неметаллов

Свойства неметаллических простых веществ отличаются большим разнообразием. Собственно говоря, их объединяет только то, что они, как правило, не обладают теми физическими свойствами, которые типичны для металлов, т. е. не обладают характерным металлическим блеском, ковкостью, пластичностью, высокой тепло- и электропроводностью.

Агрегатное состояние 

Неметаллы при обычных условиях могут быть газообразными, жидкими и твёрдыми веществами.

Газообразными неметаллами являются гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn). Их называют инертными (или благородными) газами. Каждая «молекула» инертного газа состоит только из одного атома.

Такие химические элементы, как водород (H), кислород (O), азот (N), хлор (Cl), фтор (F) образуют газообразные вещества, состоящие из двухатомных молекул, соответственно — H2, O2, N2, Cl2, F2.

Из неметаллических простых веществ при обычных условиях жидкостью является только бром, молекулы которого двухатомны — Br2.

Остальные неметаллические химические элементы при обычных условиях находятся в твёрдом агрегатном состоянии. Например, химический элемент углерод образует такие твёрдые вещества, как алмаз и графит. Твёрдыми являются кристаллическая сера S8, фосфор красный и фосфор белый P4, кристаллический иод I2.

Цвет и блеск

Только некоторые неметаллы в отличие от металлов имеют блеск. Например, кристаллический иод, кремний и графит не похожи на остальные неметаллы — они имеют блеск, несколько напоминающий блеск металлов.

Если для подавляющего большинства металлов характерны серебристо-серый или серебристо-белый цвета, то окраска неметаллов очень разнообразна.

Белый цвет имеет белый фосфор, красный — красный фосфор, жёлтый — сера и фтор, красно-бурый — жидкий бром, жёлто-зелёный — хлор, фиолетовый цвет имеют пары иода, синий — жидкий кислород, серый — графит и кремний. Бесцветным является алмаз, окраски не имеют также инертные газы, азот, кислород и водород.

Физические и химические свойства неметаллов
Красный фосфор Белый фосфор
Физические и химические свойства неметаллов
Бром Хлор
Физические и химические свойства неметаллов Физические и химические свойства неметаллов
Иод Алмаз

Неметаллы могут находиться в твёрдом, жидком и газообразном агрегатных состояниях.

Запах

Некоторые неметаллы имеют запах. Например, резкий удушливый запах имеют озон O3, фтор F2 (при попадании в органы дыхания практически моментально разрушает ткани), хлор Cl2, бром Br2 и иод I2.

Пластичность

Неметаллы в твёрдом агрегатном состоянии не обладают пластичностью. Они являются хрупкими.

Электро- и теплопроводность

Неметаллы, за исключением графита, плохо проводят тепло и практически не проводят электрический ток (являются диэлектриками).

Источник: https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/klassy-neorganicheskikh-veshchestv-14371/nemetally-13681/re-f0fffbd9-b05f-4dfe-941b-6911df30ffea

Химические и физические свойства неметаллов :

Деление химических элементов на металлы и неметаллы достаточно условно. Существует небольшая группа элементов, которые при некоторых условиях ведут себя нетипичным образом.

Например, алюминий может реагировать не только с кислотами, как большинство металлов, но и со щелочами, как неметаллические элементы. А германий, являющийся неметаллом, может проводить электрический ток, как типичный металл.

В нашей статье мы рассмотрим физические и химические свойства неметаллов, а также их применение в промышленности.

Формула валентного уровня

В основе различий в характеристиках элементов лежит строение их атомов. Неметаллы имеют от 4 до 8 электронов на последнем энергетическом уровне, исключением будут водород, гелий и бор. Практически все неметаллы относятся к p-элементам.

Например, это хлор, азот, кислород. Этому правилу не подчиняются гелий и водород, являющиеся p-элементами. Физические свойства неметаллов, а также способность к химическим превращениям, обусловлены их расположением в периодической системе.

Физические и химические свойства неметаллов

Место неметаллов в системе химических элементов

Изменение свойств атомов неметаллических элементов происходит с увеличением порядкового номера. В периоде благодаря увеличению заряда ядра происходит сжатие атома и уменьшение его радиуса. Также усиливается окислительная способность, а восстановительные свойства элементов ослабевают.

Физические свойства неметаллов, а также особенности их взаимодействия с другими веществами зависят от строения их внешнего энергетического уровня. От него же зависит и способность атомов притягивать в сферу своего влияния чужие электроны. Например, во втором периоде от бора до фтора электроотрицательность неметаллов увеличивается.

Самым активным среди всех неметаллических элементов является фтор. В своих соединениях он сильнее всех удерживает чужие электроны, сохраняя заряд -1.

Физические свойства неметаллов

Неметаллы существуют в различных агрегатных состояниях. Так, бор, углерод, фосфор – твердые соединения, бром – жидкость, азот, водород, кислород – газы. Все они не проводят электрический ток, менее прочные, чем металлы, имеют низкую теплопроводность.

Вид кристаллической решетки также влияет на физические свойства неметаллов. Например, соединения с молекулярной решеткой (йод, сера, фосфор) имеют низкую температуру кипения и плавления, а также летучи. Атомное кристаллическое строение присуще кремнию, алмазу.

Эти вещества очень прочные, их температуры плавления и кипения высокие.

Физические и химические свойства неметаллов

Химические свойства

  • Прямая реакция соединения металлов и неметаллов приводит к получению бинарных соединений класса солей: нитридов, карбидов, хлоридов.
  • Например:
  • 6Na + N2 = 2 Na3N.

Неметаллические элементы способны взаимодействовать друг с другом. Главное условие протекание таких процессов: элементы должны иметь различную электроотрицательность. Например:

  1. 6Cl2 + 4P =4 PCl3.
  2. Большинство неметаллов, за исключением йода, напрямую окисляются кислородом. При этом образуются бинарные соединения – кислотные оксиды:
  3. C + O2 = CO2 – диоксид карбона, или углекислый газ.
  4. Возможны реакции неметаллов с некоторыми оксидами. Так, углерод применяют в качестве элемента, восстанавливающего металлы из их оксидов:
  5. C + CuO = Cu + CO.
  6. Кислоты – сильные окислители (например, нитратная), способны взаимодействовать с неметаллами, окисляя их до оксидов:
  7. C + 4HNO3 = CO2 + 4NO2 + 2H2O.

Галогены

Элементы, расположенные в главной подгруппе седьмой группы таблицы периодической системы, являются в химическом отношении самыми активными неметаллами. Их атомы имеют одинаковое количество электронов -7 на последнем энергетическом уровне, что и объясняет схожесть их химических характеристик.

Читайте также:  Бериллий и его характеристики

Физические свойства простых веществ – неметаллов различны. Так, фтор, хлор находятся в газообразной фазе, жидкостью является бром, а твердое состояние присуще йоду. Активность галогенов в группе с увеличением заряда ядра атома ослабевает, фтор является самым реакционно способным среди галогенов.

В реакционной способности ему ступает лишь кислород, входящий в группу халькогенов. Сила водородных соединений галогенов, водные растворы которых являются кислотами, от фтора до йода возрастает, а растворимость малорастворимых солей уменьшается. Особое положение фтора среди галогенов касается и его способности к реакциям с водой.

Галоген может разлагать воду, образуя различные продукты: собственный оксид F2O, озон, кислород и перекись водорода.

Физические и химические свойства неметаллов

Кислород и его особенности

Элемент является самым распространенным на Земле. Его содержание в почве составляет более 47%, а масса газа в воздухе равна 23,15%. Общие физические свойства неметаллов, таких как азот, кислород, водород, находящихся в газообразном состоянии, определяются строением их молекул.

Физические и химические свойства неметаллов

Все они состоят из двух атомов, связанных ковалентными неполярными связями. В атоме кислорода на последнем энергетическом уровне находятся два свободных p-электрона. Поэтому степень окисления элемента обычно равна -2, а в соединениях со фтором (например, OF2) +2.

Кислород плохо растворим в воде, при температуре -183 ⁰C он превращается в легко подвижную жидкость голубого цвета, способную притягиваться магнитом. Элемент представлен двумя простыми веществами: кислородом O2 и озоном O3.

Характерный запах озона можно ощутить в воздухе после грозового дождя. Вещество чрезвычайно агрессивно, разлагает органические материалы и окисляет даже пассивные металлы, такие как платина или золото.

Большинство сложных веществ — оксидов, солей, оснований и кислот — содержат в составе своих молекул атомы кислорода.

Сера – типичный неметаллический элемент

Как и кислород, сера очень распространена в земной коре, ее атомы также входят в состав органических веществ, например белков. Велико содержание серы в геотермальных источниках и вулканических газах. Наиболее распространенные серосодержащие минералы: пирит FeS2, цинковый и свинцовый блеск ZnS, PbS.

Физические и химические свойства неметаллов

На просьбу: «Перечислите физические свойства неметаллов», мы можем ответить, назвав, например, свойства серы. Она является диэлектриком. Вещество плохо сохраняет тепловую энергию, хрупкое, крошится при ударе, не растворяется в воде.

Может формировать несколько аллотропных форм, называемых ромбической, пластической и моноклинной. Природная сера имеет желтую окраску и ромбическое строение.

В химических реакциях с металлами и некоторыми неметаллами ведет себя как окислитель, а с галогенами и кислородом – проявляет восстановительные свойства.

В нашей статье на примере галогенов, кислорода и серы мы рассмотрели свойства неметаллических элементов.

Источник: https://www.syl.ru/article/377578/himicheskie-i-fizicheskie-svoystva-nemetallov

Неметаллы

Физические и химические свойства неметаллов

Неметаллы в периодической системе расположены справа от диагонали «бор – астат». Это элементы главных подгрупп III, IV, V, VI, VII, VIII групп. К неметаллам относятся: бор, углерод, кремний, азот, фосфор, мышьяк, кислород, сера, селен, теллур, водород, фтор, хлор, бром, йод, астат, а также благородные газы: гелий, неон, криптон, ксенон, радон.Физические и химические свойства неметаллов

Среди неметаллов два элемента – водород и гелий – относятся к s-семейству, все остальные принадлежат к р-семейству.

На внешнем электронном слое у атомов неметаллов находится различное число электронов: у атома водорода – один электрон (1s1), у атомов гелия – два электрона (1s2), у атома бора – три электрона (2s22p1).

Однако атомы большинства неметаллов, в отличие от атомов металлов, на внешнем электронном слое имеют большое число электронов – от 4 до 8; их электронные конфигурации изменяются от ns2np2 у атомов элементов главной подгруппы IV группы до ns2np6 у атомов инертных газов.

                                        Физические свойства

  • Элементы – неметаллы образуют простые вещества, которые при обычных условиях существуют в разных агрегатных состояниях:
  • Газы: гелий, неон, криптон, ксенон, радон, водород, кислород, азот, фтор, хлор.
  • Жидкость: бром
  • Твердые вещества: йод, углерод, кремний, фосфор, и др.
  • 7 элементов-неметаллов образуют простые вещества, существующие в виде двухатомных молекул Э2 (H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2, I2).

Физические и химические свойства неметалловБром

Кристаллические решетки металлов и твердых веществ-неметаллов отличаются между собой. Атомы металлов образуют плотно упакованную кристаллическую структуру, в которой между атомами существуют ковалентные связи. В кристаллической решетке неметаллов, как правило, нет свободных электронов. В связи с этим твердые вещества-неметаллы в отличие от металлов плохо проводят тепло и электрический ток, не обладают пластичностью.

                                       Химические свойства

                                      Неметаллы как окислители

  1. Окислительные свойства неметаллов проявляются в первую очередь при их взаимодействии с металлами. Например:

4Al + 3C = Al4C3

2Al + N2 = 2AlN

  1. Все неметаллы играют роль окислителя при взаимодействии с водородом. Например:

H2 + Cl2 = 2HCl

3H2 + N2 = 2NH3

  1. Любой неметалл выступает в роли окислителя в реакциях с теми неметаллами, которые имеют более низкую ЭО. Например:

2P + 5S = P2S5

В этой реакции сера – окислитель, а фосфор – восстановитель, так как ЭО  фосфора меньше ЭО серы.

  1. Окислительные свойства неметаллов проявляются в реакциях с некоторыми сложными веществами. Здесь важно особо отметить окислительные свойства неметалла – кислорода в реакциях окисления сложных веществ:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

  1. Не только кислород, но и другие неметаллы (фтор, хлор, бром и другие) также могут играть роль окислителя в реакциях со сложными веществами. Например, сильный окислитель Cl2 окисляет хлорид железа (II) в хлорид железа (III):
  1. 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
  2. На разной окислительной активности основана способность одних неметаллов вытеснять другие из растворов их солей. Например, бром, как более сильный окислитель, вытесняет йод в свободном виде из раствора йодида калия:
  3. 2KI + Br2 = 2KBr + I2
  4.                              Неметаллы как восстановители

Стоит отметить, что неметаллы (кроме фтора) могут проявлять и восстановительные свойства. При этом электроны атомов неметаллов смещаются к атомам элементов- окислителей. В образующихся соединениях атомы неметаллов имеют положительные степени окисления. Высшая положительная степень окисления неметалла обычно равна номеру группы.

  1. Все неметаллы выступают в роли восстановителей при взаимодействии с кислородом, так как ЭО кислорода больше ЭО всех других неметаллов (кроме фтора):

4P + 5O2 = 2P2O5

S + O2 = SO2

Физические и химические свойства неметалловГорение фосфора в кислороде

  1. Многие неметаллы выступают в роли восстановителей в реакциях со сложными веществами-окислителями:
  • — взаимодействие с кислотами-окислителями:
  • S + 6HNO = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
  • — взаимодействие с солями-окислителями:
  • 6P + 5KClO3 = 5KCl + 3P2O5
  • Наиболее сильные восстановительные свойства имеют неметаллы углерод и водород:
  • ZnO + C = Zn + CO
  • SiO2 + 2C = Si + 2CO

Таким образом, практически все неметаллы могут выступать как в роли окислителей, так и в роли восстановителей. Это зависит от того, с каким веществом взаимодействует неметалл.

                   Реакции самоокисления – самовосстановления

Существуют и такие реакции, в которых один и тот же неметалл является одновременно и окислителем, и восстановителем. Это реакции самоокисления – самовосстановления (диспропорционирования). Например:Физические и химические свойства неметаллов

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Неметаллы»  Неметаллы.docx (63 Загрузки)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

Источник: https://al-himik.ru/nemetally/

Общая характеристика неметаллов » HimEge.ru

Физические и химические свойства неметалловХимических элементов-неметаллов всего 16, но два из них, кислород и кремний составляют 76 % от массы земной коры. Неметаллы составляют 98,5 % от массы растений и 97,6 % от массы человека. Из углерода, водорода, кислорода, серы, фосфора и азота состоят все важнейшие органические вещества, они являются элементами жизни. Водород и гелий – основные элементы Вселенной из них состоят все космические объекты, включая наше Солнце.

Неметаллы – это химические элементы, атомы которых принимают электроны для завершения внешнего энергетического уровня, образуя при этом отрицательно заряженные ионы. Практически все неметаллы имеют сравнительно малые радиусы и большое число электронов на внешнем энергетическом уровне от 4 до 7, для них характерны высокие значения электроотрицательности и окислительные свойства.

Физические и химические свойства неметалловЕсли в Периодической системе провести диагональ от бериллия к астату, то справа вверх по диагонали будут находиться элементы-неметаллы, а слева снизу – металлы, к ним же относятся элементы всех побочных подгрупп, лантаноиды и актиноиды. Элементы, расположенные вблизи диагонали, например, бериллий, алюминий, титан, германий, сурьма, обладают двойственным характером и относятся к металлоидам. Элементы 18 группы – инертные газы, имеют полностью завершенный внешний электронный слой, их иногда относят к неметаллам, но формально, по физическим признакам.

Электронные конфигурации валентных электронов элементов-неметаллов приведены в таблице:

1s1 2s22p1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
H
B C N O F
Si P S Cl
As Se Br
Te I
At

Закономерности в изменении свойств элементов-неметаллов

В периоде с ростом заряда ядра (слева направо):

  • радиус атома уменьшается,
  • число электронов на внешнем энергетическом уровне увеличивается,
  • электроотрицательность увеличивается,
  • окислительные свойства усиливаются,
  • неметаллические свойства усиливаются.

В группе с ростом заряда ядра (сверху вниз):

  • радиус атома увеличивается,
  • число электронов на внешнем энергетическом уровне не изменяется,
  • электроотрицательность уменьшается,
  • окислительные свойства ослабевают,
  • неметаллические свойства ослабевают.

Таким образом, чем правее и выше стоит элемент в Периодической системе, тем ярче выражены его неметаллические свойства.

Неметаллами в главной подгруппе IV группы Периодической системы Д.И. Менделеева являются углерод и кремний. На  внешнем  энергетическом  уровне  этих  элементов  находятся  4 электрона  (ns2 np2).

  В  своих  неорганических  соединениях  углерод имеет  степень  окисления  +2  (в  невозбужденном  состоянии)  и  +4  (в возбужденном  состоянии).

  В  органических  соединениях  степень окисления углерода может быть любой от –4 до +4.

Для кремния наиболее устойчива степень окисления +4. Углерод и кремний образуют кислотные оксиды общей формулы ЭО2 , а также летучие водородные соединения общей формулы ЭН4 .

Неметаллами в V группе главной подгруппе Периодической системы Д.И. Менделеева являются азот, фосфор, мышьяк. На  внешнем  энергетическом  уровне  этих  элементов  находятся пять электронов: ns2 np3 . Азот в своих соединениях может проявлять степени окисления –3, –2, +1, +2, +3, +4, +5.
Для фосфора характерны степени окисления –3, +3, +5.

Поскольку атом азота не имеет d-подуровня, он не может быть пятивалентным,  но  способен  образовывать  четвертую  ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму. С  увеличением  порядкового  номера  внутри  подгруппы  увеличиваются  радиусы  атомов  и  ионов,  уменьшается  энергия  ионизации.

Происходит ослабление неметаллических свойств и усиление металлических.

С кислородом элементы главной подгруппы V группы образуют высшие оксиды состава R2O5 . Все они являются кислотными оксидами. С водородом азот, фосфор и мышьяк образуют летучие газообразные соединения состава ЭН3 .

Неметаллами главной подгруппы VI группы Периодической системы Д.И. Менделеева являются кислород, сера, селен и теллур. Конфигурация  внешнего  электронного  уровня  этих  элементов  ns2 np4 .  В своих  соединениях  они  проявляют  наиболее  характерные  степени окисления –2, +4, +6 (кроме кислорода).

С  возрастанием  порядкового  номера  в  пределах  подгруппы уменьшается  энергия  ионизации,  увеличиваются  размеры  атомов  и ионов, ослабляются неметаллические признаки элементов и нарастают металлические. Сера и селен образуют высшие оксиды типа RO3 .

Эти соединения являются типичными кислотными оксидами, которым соответствуют сильные кислоты типа H2RO4 . Для неметаллов главной подгруппы VI группы характерны летучие водородные соединения общей формулой H2R. При этом полярность и прочность связи ослабевает от H2O к H2Te.

Все водородные соединения, кроме воды, являются газообразными веществами. Водные растворы H2S, H2Se, H2Te являются слабыми кислотами.

Элементы VII группы главной подгруппы — фтор, хлор, бром, иод являются типичными неметаллами. Групповое название этих элементов — галогены от греческого halos — соль и genes — рождающий. Конфигурация  внешнего  электронного  уровня  этих  галогенов ns2 np5 . Наиболее характерная степень окисления галогенов –1.

Кроме того, хлор, бром и иод могут проявлять степени окисления + 3, + 5, + 7. В  пределах  каждого  периода  галогены  —  наиболее  электроотрицательные элементы.

Внутри подгруппы при переходе от фтора к астату происходит увеличение радиуса атома, неметаллические свойства  уменьшаются,  происходит  уменьшение  окислительных  и увеличение восстановительных свойств. Все галогены образуют простые вещества — двухатомные молекулы Hal2 . Фтор — самый электроотрицательный из химических элементов.

Во всех своих соединениях имеет степени окисления –1. Высшие оксиды галогенов (кроме фтора) имеют общую формулу R2O7 , являются кислотными  оксидами.  Им  соответствуют  сильные  кислоты  общей формулы HRO4  (R = Cl, Br). Водородные  соединения  галогенов  —  галогеноводороды  имеют общую формулу HHal.

Их водные растворы являются кислотами, сила которых возрастает от HF к HI. Для галогенов существует закономерность: каждый предыдущий галоген способен вытеснять последующий из его соединений с металлами и водородом, например: Cl2  + 2KBr = 2KCl  + Br2 .

Источник: http://himege.ru/obshhaya-xarakteristika-nemetallov/

Неметаллы. Физические и химические свойства

Как же определить, относится вещество к металлам или к неметаллам?

Если внимательно посмотреть на Периодическую систему Д.И. Менделеева (подробно с классификацией элементов знакомимся в параграфе 42 учебника по химии для 8 класса под редакцией Еремина В.В.) и провести условную диагональ от водорода через бор до астата и неоткрытого пока элемента № 118, таблица неметаллов займет правый верхний угол.

Читайте также:  Как написать монографию

Каждый горизонтальный период таблицы заканчивается элементом с завершенным внешним энергетическим уровнем. Эта группа элементов носит название благородные газы и имеет особые свойства, с которыми можно познакомиться в параграфе 18 учебника «Химия» для 8 класса под редакцией Еремина В.В.

При рассмотрении электронного строения неметаллов можно заметить, что энергетические уровни атома заполнены электронами больше чем на 50% (исключение – бор), и у элементов, расположенных в таблице справа налево количество электронов на внешнем уровне увеличивается. Поэтому в химических реакциях эта группа веществ может быть как акцептором электронов с окислительными свойствами, так и донором электронов с восстановительными свойствами.

Вещества, образующие диагональ бор-кремний-германий-мышьяк-теллур, являются уникальными, и в зависимости от реакции и реагента могут проявлять как металлические, так и неметаллические свойства. Их называют металлоиды. В химических реакциях они проявляют преимущественно восстановительные свойства.

Физические и химические свойства неметаллов

Физические свойства неметаллов. Аллотропия

Если смотреть на металлы, то невооруженным глазом можно заметить общие свойства — металлический блеск, твердое агрегатное состояние (исключение — жидкая ртуть), тепло- и электропроводность.

С неметаллами все намного сложнее. Они могут иметь молекулярное и немолекулярное строение. Благодаря различиям в строении, простые вещества неметаллы существуют в трех агрегатных состояниях:

  1. Молекулярные:
    • Летучие, газообразные, бесцветные кислород, водород.
    • Газообразные, окрашенные хлор, азот, фтор.
    • Единственный жидкий представитель — темно-красный бром.
    • Твердые, но хрупкие вещества с невысокой температурой плавления — кристаллы йода, серы, белого фосфора.
  2. Немолекулярные:
    • Твердые вещества с высокой температурой плавления — кремний, графит, алмаз и красный фосфор.

Большинство из неметаллических веществ плохо проводят электричество и тепло.

Исключением является графит — разновидность углерода.

Аллотропия — уникальная способность неметаллического элемента образовывать несколько простых веществ. В естественной среде существуют аллотропные модификации элементов, которые отличаются физическими и химическими свойствами. К ним относятся озон и кислород, графит и алмаз. Подробнее о физических свойствах неметаллов вы можете узнать в учебнике «Химия. 9 класс».

Химические свойства неметаллов

Как мы разобрали выше, группа неметаллов довольно полиморфна и в зависимости от типа реакций, в которых они участвуют, могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства. Фтор — исключение в этом ряду. Он всегда окислитель.

В ряду F,O,N,CL,Br,I,S,C,Se,P,As,Si,H окислительные свойства уменьшаются. Восстановительные свойства кислород может проявлять только в отношении фтора.

  • В этом типе реакций проявляются окислительные свойства и неметаллы принимают электроны с образованием отрицательно заряженных частиц.
  • Са + Сl2 = СаСl2
  • Са + O2 = СаO2
  • Na + Сl2 = Na+Сl2

Практически все неметаллы реагируют с водородом. Лишь благородные газы составляют исключение для реакций данного типа. Продуктом реакции являются летучие водородные соединения:

Cl2 + H2 = 2HCl

С + 2Н2 = СН4

Неметаллы образуют кислотные или несолеобразующие оксиды. S + O2 = SO2   

P + 5O2 = 2P2O5     4. Взаимодействие с водой и кислотами для неметаллов не характерно.

Что ещё почитать?

ОГЭ по химии — 2019: расписание, критерии оценивания, типы заданий Биография Д.И. Менделеева. Интересные факты из жизни великого химика Карбоновые кислоты Массовая доля вещества

История открытия неметаллов

Медная посуда, железные орудия труда, золотые украшения — издавна человек замечал, что у всех этих веществ есть определенные общие свойства:

  • они проводят тепло и электрический ток;
  • для них характерен металлический блеск;
  • благодаря пластичности и ковкости им можно придать любую форму;
  • для всех веществ характерна металлическая кристаллическая решетка.

В противовес металлам были и другие вещества, не обладающие металлическими свойствами, и названные соответственно неметаллами. Практически до конца XVII века ученым-алхимикам было известно всего лишь два вещества-неметалла — углерод и сера.

В 1669 году Бранд в поисках «философского камня» открыл белый фосфор. И за короткий период с 1748 по 1798 годы было открыто около 15 новых металлов и 5 неметаллов.

Попытки открытия фтора стоили исследователям не только здоровья, но и жизни.

Деви, братья Кнокс, Гей-Люссак — это неполный список жертв науки, что потеряли здоровье в попытках выделить фтор из плавикового шпата. Лишь в 1886 году Муассан решил сложную задачу способом электролиза.

И получил первый галоген, а ещё – ядовитый хлор. Во времена Первой мировой войны его использовали как оружие массового поражения.

В настоящее время открыто 22 неметаллических элемента.

#ADVERTISING_INSERT#

Источник: https://rosuchebnik.ru/material/nemetally/

Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп

Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностями строения их атомов

  • Неметаллы (неМе) в Периодической системе химических элементов располагаются в правом верхнем углу:
  • Перечислим все неметаллы:
Группы/Периоды IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
1 Н водород Не гелий
2 В бор С углерод N азот О кислород F фтор Ne неон
3 Si кремний P фосфор S сера Cl хлор Ar аргон
4 As мышьяк Se селен Br бром Kr криптон
5 Те теллур I йод Xe ксенон
6 At астат Rn радон

У большинства неметаллов есть общие характеристики и свойства:

  • Относительно небольшой радиус атома.
  • Высокая электроотрицательность (значения, близкие к 3-4). Чем ближе к фтору элемент, то есть чем выше и правее расположен элемент, тем больше его электротрицательность.
  • У неметаллов относительно электронов на внешнем энергетическом уровне (исключения — водород, бор, гелий).  Как правило, у большинства неметаллов от 4 до 8 электронов на внешнем энергетическом уровне.
  • Большинство неметаллов проявляют окислительные свойства. Окислительные свойства простых веществ зависят не только от положения в Периодической системе, но и от особенностей строения их молекул. Фтор, хлор или кислород в виде простых веществ — сильные окислители; мышьяк, селен, водород, углерод и кремний в виде простых веществ сильные восстановители и слабые окислители. А в целом почти все неметаллы могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства в реакциях.
  • Среди неметаллов есть газообразные вещества (H2, O2, N2, Cl2, F2), жидкие вещества (Br2) и твердые вещества (к примеру, S8, P4, I2).
  • Для неметаллов характерны крайне низкие значения электро- и теплопроводности, у них отсутствуют такие свойства, как ковкость, пластичность.

Остановимся подробно на свойствах и характеристиках конкретных неметаллов.

Углерод
Расположение в Периодической таблице 2 период; IV группа, главная подгруппа; порядковый номер 6
Особенности строения атома
  • 2 энергетических уровня;
  • 4 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 6.
Электронная конфигурация в основном состоянии: 1s2  2s22p2 

  1. +6C 1s22s22p2
  2. 1s    2s     2p 
  3. (2 неспаренных электрона)
в возбужденном состоянии: 1s2 2s12p3 1s    2s     2p(4 неспаренных электрона)
Типы гибридизации sp3, sp2, sp.
Степень окисления от -4  до +4
Валентные возможности II, III, IV
Химические свойства
  • углерод реагирует из галогенов только со фтором;
  • реагирует с кислородом при нагревании, образуя оксиды;
  • реагирует с металлами, образуя карбиды;
  • раскаленный уголь и водяной пар образуют оксид углерода (II)..
Кремний
Расположение в Периодической таблице 3 период; IV группа, главная подгруппа; порядковый номер 14
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 4 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 14.
Электронная конфигурация в основном состоянии: 1s22s22p63s23p2

  • +14Si … 3s23p2
  •  …  3s     3p
  • (2 неспаренных электрона)
в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p3…   3s     3p(4 неспаренных электрона)
Типы гибридизации sp3, sp2, sp.
Степень окисления от -4  до +4
Валентные возможности II, IV
Химические свойства
  • кремний очень инертен, вступает в реакции только при нагревании;
  • реагирует с кислородом при нагревании, образуя оксид кремния;
  • реагирует с активными металлами, образуя силициды;
  • не взаимодействует с водородом;
  • реагирует с щелочами с образованием силиката и водорода
Азот
Расположение в Периодической таблице 2 период; V группа, главная подгруппа; порядковый номер 7
Особенности строения атома
  • 2 энергетических уровня;
  • 5 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 7.
Электронная конфигурация в основном состоянии: 1s2 2s22p3 

  1. +7N 1s22s22p3
  2. 1s    2s     2p
  3. (3 неспаренных электрона)
Степень окисления от -3  до +5
Валентные возможности III, IV
Химические свойства
  • молекулярный азот — очень инертное вещество;
  • реагирует с кислородом под действием электрического разряда, образуя оксид азота NO, реакция эндотермическая;
  • реагирует с активными металлами при нагревании, образуя нитриды, с литием реагирует при комнатной температуре;
  • не взаимодействует с кислотами, щелочами, водой;
  • реагирует с водородом в жестких условиях с образованием аммиака.
Фосфор
Расположение в Периодической таблице 3 период; V группа, главная подгруппа; порядковый номер 15
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 5 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 15.
Электронная конфигурация в основном состоянии: 1s22s22p63s23p3

  • +15Р … 3s23p3
  •  …  3s     3p
  • (3 неспаренных электрона)
в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p33d1

  1. …   3s    
  2. 3p  
  3. 3d
  4. (5 неспаренных электронов)
Типы гибридизации sp3d
Степень окисления от -3  до +5
Валентные возможности III, V
Химические свойства
  • фосфор практически не реагирует с водородом;
  • реагирует с кислородом, образуя оксид фосфора (III) или оксид фосфора (V);
  • реагирует с активными металлами, образуя фосфиды;
  • не взаимодействует с водородом;
  • реагирует с щелочами с образованием гипофосфита и фосфина;
  • взаимодействует с большинством неметаллов;
  • фосфор окисляется сильными окислителями (азотной кислотой, серной концентрированной кислотой, хлоратом калия и др.)
Сера
Расположение в Периодической таблице 3 период; VI группа, главная подгруппа; порядковый номер 16
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 6 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 16.
Электронная конфигурация в основном состоянии: 1s22s22p63s23p4

  • +16S … 3s23p4
  •  …  3s     3p
  • (2 неспаренных электрона)
в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p33d2

  1. …   3s     3p
  2. 3d
  3. (6 неспаренных электронов)
Типы гибридизации sp3d2
Степень окисления от -2  до +6
Валентные возможности II, IV, VI
Химические свойства
  • сера горит в кислороде до диоксида серы SO2;
  • сера реагирует с большинством неметаллов;
  • реагирует с большинством металлов;
  • окисляется сильными окислителями (азотная кислота, серная концентрированная кислота и др.);
  • диспропорционирует в щелочах до сульфида и сульфита.
Хлор
Расположение в Периодической таблице 3 период; VII группа, главная подгруппа; порядковый номер 17
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 7 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 17.
Электронная конфигурация в основном состоянии: 1s22s22p63s23p5

  • +17Cl … 3s23p5
  •  …  3s     3p
  • (1 неспаренный электрон)
в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p33d3

  1. …   3s    
  2. 3p
  3. 3d
  4. (7 неспаренных электронов)
Типы гибридизации sp3d3
Степень окисления от -1  до +7
Валентные возможности I, III, V, VII
Химические свойства
  • хлор не горит в кислороде;
  • реагирует с большинством неметаллов (кроме кислорода, углерода, азота и инертных газов);
  • реагирует с большинством металлов, образуя хлориды;
  • выступает в качестве окислителя в реакциях с сильными восстановителями (сероводород, угарный газ и др.);
  • диспропорционирует в щелочах и при растворении в воде;
  • хлор вытесняет бром и йод из бромидов и йодидов.

Источник: https://chemege.ru/neme-iva-viia/

Положение неметаллов в периодической системе, строение их атомов

Билет № 5

1. Неметаллы: положение этих химических элементов в периодической системе, строение их атомов (на примере атомов хлора, кислорода,
азота). Отличие физических свойств неметаллов от свойств металлов. Реакции неметаллов с простыми веществами: металлами, водородом, кислородом

Простые вещества — неметаллы образуют элементы главных подгрупп, расположенные в правой верхней части периодической системы (правее диагонали, соединяющей бор и астат).

Для их атомов характерно наличие на внешнем уровне 4-8 электронов. Так, у азота на внешнем уровне 5 электронов (соответствует номеру группы), у кислорода — 6, у хлора — 7 электронов.

Электроны в атомах этих элементов прочнее связаны с ядром, поэтому для неметаллов характерны такие физические свойства, как

  • отсутствие электрической проводимости (исключение — графит),
  • низкая, по сравнению с металлами, теплопроводность,
  • хрупкость.

Химические свойства

В реакциях с металлами и водородом неметаллы являются окислителями.

  1. Например, порошок серы при нагревании реагирует с железными опилками с образованием сульфида железа:
    Fe0 + S0 = Fe+2S−2
  2. При высокой температуре сера реагирует с водородом (например, если пропускать водород через расплавленную серу). Образуется газ с запахом тухлых яиц — сероводород:
    H20 + S0 = H2+1S−2

В реакциях с кислородом неметаллы являются восстановителями:

  1. S0 + O20 = S+4O2−2 (при горении серы образуется оксид серы (IV), или серни́стый газ)
    C0 + O20 = C+4O2−2 (графит сгорает с образованием оксида углерода (IV), или углекислого газа)

Галогены не соединяются с кислородом напрямую, но можно получить их оксиды, в которых они проявляют положительную степень
окисления, например, оксид хлора (VII) Cl2O7.

Фторид кислорода O+2F2−1 — соединение, в котором кислород проявляет положительную степень окисления

2. Задача. Вычисление объема полученного газа, если известна масса исходного вещества

Объем газов рассчитывается по формуле:

v = 22,4 л/моль • n,

где 22,4 — молярный объем, т. е. объем одного моля любого газа,

n — количество вещества (моль)

Пример:

Сколько литров водорода выделится при разложении электрическим током воды массой 72 г?

Решение:

  1. M (H2O) = 1 • 2 + 16 = 18 г/моль
  2. Находим количество вещества воды по условию задачи:
    n = m / M = 72 г : 18 г/моль = 4 моль
  3. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед
    веществом):
    4 моль   x моль
    2H2O = 2H2↑ + O2↑
    2 моль   2 моль
  4. Составляем пропорцию:
    4 моль — x моль
    2 моль — 2 моль

    (или с пояснением:
    из 4 моль воды получится x моль водорода,
    а из 2 моль — 2 моль)

  5. Находим x:
    x = 4 моль • 2 моль / 2 моль = 4 моль
  6. Находим объем водорода:
    v = 22,4 л/моль • 4 моль = 89,6 л

Ответ: 89,6 л.

Можно подставлять над и под уравнением непосредственно массу и объем веществ:
72 г        x л
2H2O = 2H2↑ + O2↑
36 г      44,8 л

В этом случае нужно следить, чтобы друг под другом располагались одинаковые единицы измерения — граммы под граммами, литры под литрами.

автор: Владимир Соколов

Источник: https://staminaon.com/ru/chemistry/chemistry_9-5.htm

Ссылка на основную публикацию