Урок посвящен обобщению и систематизации знаний о свойствах простых веществ — металлов и неметаллов. Эти два класса веществ отличаются не только физическими, но и химическими свойствами.
Рассмотрим реакции металлов и неметаллов с кислородом. При взаимодействии простых веществ с кислородом образуются, как правило, оксиды. Причем металлы с кислородом обычно образуют основные оксиды, а неметаллы – кислотные.
| Металлы | Неметаллы |
| 1. Взаимодействие с кислородом | |
|
|
Вы уже знаете, что вещества могут гореть не только в атмосфере кислорода. Некоторые вещества горят при взаимодействии с хлором. Реакции металлов и неметаллов с хлором приводят к образованию хлоридов.
Металл с хлором образует соединение, относящееся к классу солей.
Хлорид неметалла же солью не является.
| Металлы | Неметаллы |
| 2. Взаимодействие с хлором | |
|
|
При взаимодействии активных металлов с водородом образуются твердые нелетучие гидриды, а при взаимодействии неметаллов с водородом – летучие водородные соединения.
| Металлы | Неметаллы |
| 3. Взаимодействие с водородом | |
|
|
Реакции с водой для неметаллов не характерны. Из металлов с водой взаимодействуют только те, которые стоят в ряду активности левее водорода.
Причем, самые активные из них (щелочные и щелочноземельные) образуют щелочь и водород. Например, при взаимодействии натрия с водой образуется щелочь (гидроксид натрия) и выделяется водород.
Такие реакции сопровождаются выделением большого количества теплоты.
Некоторые металлы взаимодействуют с парами воды с образованием оксида и водорода.
| Металлы | Неметаллы |
| 4. Взаимодействие с водой | |
|
Многие неметаллы не реагируют с водой |
Для неметаллов не характерны реакции с кислотами. А вот металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, вступают в реакцию замещения с кислотами (кроме азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной кислоты). В результате образуются соль и водород.
| Металлы | Неметаллы |
| 5. Взаимодействие с кислотами | |
|
Не характерно |
Рис. 1. Растворение железного гвоздя в соляной кислоте
Список рекомендованной литературы
1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й кл.: к учеб. П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2006. (с.117-119)
2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под.ред. проф. П.А. Оржековского — М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с.122-123)
3. Химия. 8 класс. Учеб.для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.:Астрель, 2013. (§36)
4. Химия: 8-й класс: учеб.для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§43)
5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав.ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы Интернет
1. Химическая информационная сеть (Источник).
2. Химия и жизнь (Источник).
Домашнее задание
с. 123 №№ 5,6 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под.ред. проф. П.А. Оржековского — М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.
Источник: https://interneturok.ru/lesson/chemistry/8-klass/obobschenie-proydennogo-materiala/himicheskie-svoystva-prostyh-veschestv-metallov-i-nemetallov?chapter_id=903
Химические свойства неметаллов — урок. Химия, 8–9 класс
В химических реакциях неметаллы могут проявить себя и как восстановители, и как окислители. Из общих химических свойств неметаллов отметим их способность взаимодействовать с металлами, с водородом и кислородом.
Взаимодействие неметаллов с металлами
В реакциях с металлами неметаллы проявляют себя как окислители.
А. Особенно активно с металлами взаимодействуют галогены. В результате реакций соединения образуются соли — галогениды.
- Например, при взаимодействии алюминия с иодом образуется иодид алюминия AlI3 :
- 2Al0+3I20⟶H2O2Al+3I3−1.
- Вода в этой химической реакции является катализатором.
- Видеофрагмент:
| Взаимодействие алюминия с иодом |
Железо активно реагирует с хлором, образуя хлорид железа((III)) FeCl3:
2Fe0+3Cl20⟶to2Fe+3Cl3−1.
Видеофрагмент:
| Взаимодействие железа с хлором |
Б. Металлы реагируют с серой, образуя сульфиды.
Реакция соединения алюминия с серой начинается после того, как смесь веществ нагрели. Продуктом реакции является сульфид алюминия AlS32:
2Al0+3S0⟶toAl2+3S3−2.
Видеофрагмент:
| Взаимодействие алюминия с серой |
Химическое взаимодействие между натрием и серой протекает при простом механическом смешивании. В результате образуется сульфид натрия NaS2:
2Na0+S0→Na2+1S−2.
Видеофрагмент:
| Взаимодействие натрия с серой |
Взаимодействие неметаллов с водородом
По сравнению с другими неметаллами водород имеет невысокую электроотрицательность. В силу этой причины в реакциях с другими неметаллами, как правило, данный химический элемент будет восстановителем, а другие неметаллы — окислителями.
В таких реакциях образуются летучие водородные соединения, состав молекул которых отвечает общей формуле RHx, где (R) — неметалл, а (х) — индекс, указывающий число атомов водорода в молекуле образовавшегося вещества. Этот индекс численно совпадает с валентностью неметалла, с которым водород соединяется.
Например, в реакции соединения водорода с хлором образуется газ хлороводород (HCl):
H20+Cl20⟶to2H+1Cl−1.
Видеофрагмент:
| Взаимодействие водорода с хлором |
Взаимодействие водорода с азотом происходит при выcокой температуре и давлении. В промышленности для ускорения данного процесса используют катализатор. Продуктом взаимодействия этих двух неметаллических веществ является газ аммиак NH3:
N20+3H20⇄to,p2N−3H3+1.
Взаимодействие неметаллов с кислородом
Кислород имеет высокую электроотрицательность, поэтому в реакциях с другими неметаллами он является окислителем, а другие неметаллы — восстановителями.
В результате соединения кислорода с другими неметаллами образуются оксиды.
Например, сера сгорает в кислороде, образуя сернистый газ или оксид серы((IV)) SO2:
S0+O20→S+4O2−2.
Видеофрагмент:
| Горение серы в кислороде |
Фосфор энергично cгорает в кислороде ярким пламенем. В ходе реакции образуются белые клубы оксида фосфора((V)) PO52:
4P0+5O20→2P2+5O5−2.
Видеофрагмент:
| Горение фосфора в кислороде |
- В то же самое время взаимодействие кислорода с химически малоактивным азотом протекает медленно и начинается только при очень высокой температуре. Продуктом реакции является газообразный оксид азота((II)) NO:
- N20+O20⟶to2N+2O−2.
- Такая химическая реакция протекает в атмосфере при разряде молнии, а также в цилиндрах двигателей при сгорании топлива.
Источник: https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/klassy-neorganicheskikh-veshchestv-14371/nemetally-13681/re-47e76bb5-049f-4c9e-9089-7b288e4dba80
Неметаллы
Содержание
Введение
§1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства
§2. Общие химические свойства неметаллов
§3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов
§4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика их свойств
Тест
Список использованной литературы
Введение.
Все многообразие окружающей нас природы состоит из сочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов.
В различные исторические эпохи в понятие “элемент” вкладывался различный смысл. Древнегреческие философы в качестве “элементов” рассматривали четыре “стихии” – тепло, холод, сухость и влажность.
Сочетаясь попарно, они образовывали четыре “начала” всех вещей – огонь, воздух, воду и землю. В средние века к этим началам добавились соль, сера и ртуть. В XVII веке Р.
Бойль указал на то, что все элементы носят материальный характер и их число может быть достаточно велико.
В 1787 году французский химик А. Лавуазье создал “Таблицу простых тел”. В нее вошли все известные к тому времени элементы. Под последними понимались простые тела, которые не удавалось разложить химическими методами на еще более простые. Впоследствии выяснилось, что в таблицу вошли и некоторые сложные вещества.
В настоящее время понятие “химический элемент” установлено точно.
Химический элемент – вил атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. (Последний равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.)
В настоящее время известно 107 элементов. Около 90 из них существуют в природе. Остальные получены искусственно с помощью ядерных реакций. 104-107 элементы были синтезированы учеными-физиками в Объединенном институте ядерных исследований в городе Дубне. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми элементами.
Все элементы делятся на металлы и неметаллы. Из 107 элементов 85 относятся к металлам.
К неметаллам относят следующие элементы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, фтор, хлор, бром, йод, астат, кислород, сера, селен, теллур, азот, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор, водород.
Однако это деление условное. При определенных условиях некоторые металлы могут проявлять неметаллические свойства, а некоторые неметаллы – металлические свойства.
§1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства.
Неметаллических элементов по сравнению к металлическими элементами относительно немного. Их размещение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева отражено в таблице №1.
| Период | Размещение неметаллических элементов в периодической системе по группам | ||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII (благородные газы) |
| 1 | H | He | |||||
| 2 | B | C | N | O | F | Ne | |
| 3 | Si | P | S | Cl | Ar | ||
| 4 | As | Se | Br | Kr | |||
| 5 | Te | I | Xe | ||||
| 6 | Rn | ||||||
| 7 |
Таблица №1.
Как видно из таблицы №1 неметаллические элементы в основном расположены в правой верхней части периодической системы.
Так как в периодах слева направо у атомов элементов увеличивается заряды ядер и уменьшаются атомные радиусы, а в группах сверху вниз атомные радиусы также возрастают, то понятно, почему атому неметаллов сильнее, чем атомы металлов, притягивают наружные электроны.
В связи с этим у неметаллов преобладают окислительные свойства. Особенно сильные окислительные свойства, т.е. способность присоединять электроны, проявляют неметаллы, находящиеся во 2-ом и 3-м периодах VI-VII групп. Самым сильным окислителем является фтор.
В соответствии с численными значениями относительных электроотрицательностей окислительные способности неметаллов увеличивается в следующем порядке: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F. Следовательно, энергичнее всего взаимодействует с водородом и металлами фтор:
- H2 + F2 а 2HF
- Менее энергично реагирует кислород:
- 2H2 +O2 а 2H2 О
Фтор – самый типичный неметалл, которому нехарактерны восстановительные свойства, т.е. способность отдавать электроны в химических реакциях.
Кислород же, судя по его соединениям с фтором, может проявлять и положительную степень окисления, т.е. являться восстановителем.
Все остальные неметаллы проявляют восстановительные свойства. Причем эти свойства постепенно возрастают от кислорода к кремнию: O, Cl, N, I, S, C, P, H, B, Si.
Так, например, хлор непосредственно с кислородом не соединяется, но косвенным путем можно получить его оксиды (Cl2 O, ClO2 , Cl2O2 ), в которых хлор проявляет положительную степень окисления.
Азот при высокой температуре непосредственно соединяется с кислородом и, следовательно, проявляет восстановительные свойства. Еще легче с кислородом реагирует сера: она проявляет и окислительные свойства.
Перейдем к рассмотрению строения молекул неметаллов. Неметаллы образуют как одноатомные, так и двухатомные молекулы.
К одноатомным неметаллам относятся инертные газы, практически не реагирующие даже с самыми активными веществами. Инертные газы расположены в VIII группе Периодической системы, а химические формулы соответствующих простых веществ следующие: He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.
Некоторые неметаллы образуют двухатомные молекулы. Это H2, F2, Cl2, Br2, I2 (элементы VII группы Периодической системы ), а также кислород O2 и азот N2. Из трехатомных молекул состоит газ озон (O3).
Для веществ неметаллов, находящихся в твердом состоянии, составить химическую формулу довольно сложно. Атомы углерода в графите соединены друг с другом различным образом.
Выделить отдельную молекулу в приведенных структурах затруднительно. При написании химических формул таких веществ, как и в случае с металлами, вводится допущение, что такие вещества состоят только из атомов.
Химические формулы, при этом, записываются без индексов — C, Si, S и т.д.
Такие простые вещества, как озон и кислород, имеющие одинаковый качественный состав (оба состоят из одного и того же элемента — кислорода), но различающиеся по числу атомов в молекуле, имеют различные свойства. Так, кислород запаха не имеет, в то время как озон обладает резким запахом, который мы ощущаем во время грозы.
Свойства твердых неметаллов, графита и алмаза, имеющих также одинаковый качественный состав, но разное строение, резко отличаются (графит хрупкий, алмаз твердый).
Таким образом, свойства вещества определяются не только его качественным составом, но и тем, сколько атомов содержится в молекуле вещества и как они связаны между собой.
Неметаллы в виде простых тел находятся в твердом или газообразном состоянии (исключая бром – жидкость). Они не имеют физических свойств, присущих металлам. Твердые неметаллы не обладают характерным для металлов блеском, они обычно хрупки, плохо проводят электрический ток и тепло (за исключением графита).
§2. Общие химические свойства неметаллов.
Оксиды неметаллов относят к кислотным оксидам, которым соответствуют кислоты. С водородом неметаллы образуют газообразные соединения (например HCl, H2S, NH3).
Водные растворы некоторых из них (например, галогеноводородов) – сильные кислоты. С металлами типичные неметаллы дают соединения с ионной связью (например, NaCl).
Неметаллы могут при определенных условиях между собой реагировать, образуя соединения с ковалентной полярной (H2O, HCl) и неполярной связями (CO2).
С водородом неметаллы образуют летучие соединения, как, например, фтороводород HF, сероводород H2S, аммиак NH3, метан CH4. При растворении в воде водородные соединения галогенов, серы, селена и теллура образуют кислоты той же формулы, что и сами водородные соединения: HF, HCl, HCl, HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te.
При растворении в воде аммиака образуются аммиачная вода, обычно обозначаемая формулой NH4OH и называемая гидроксидом аммония. Ее также обозначают формулой NH3 • H2O и называют гидратом аммиака.
С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды. В одних оксидах они проявляют максимальную степень окисления, равную номеру группы (например, SO2, N2O5), а других – более низкую (например, SO2, N2O3).
Кислотным оксидам соответствуют кислоты, причем из двух кислородных кислот одного неметалла сильнее та, в которой он проявляет более высокую степень окисления.
Например, азотная кислота HNO3 сильнее азотистой HNO2, а серная кислотаH2SO4 сильнее сернистой H2SO3.
§3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов.
Самые типичные неметаллы имеют молекулярное строение, а менее типичные – немолекулярное. Этим и объясняется отличие их свойств. Наглядно это отражено в схеме №2.
| Простые вещества | |
| С немолекулярным строением | С молекулярным строением |
| C, B, Si | F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8 |
| У этих неметаллов атомные кристаллические решетки, поэтому они обладают большой твердостью и очень высокими температурами плавления. | У этих неметаллов в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки. При обычных условиях это газы, жидкости или твердые вещества с низкими температурами плавления. |
Таблица №2
Кристаллический бор В (как и кристаллический кремний) обладает очень высокой температурой плавления (2075°С) и большой твердостью. Электрическая проводимость бора с повышением температуры сильно увеличивается, что дает возможность широко применять его в полупроводниковой технике. Добавка бора к стали и к сплавам алюминия, меди, никеля и др. улучшает их механические свойства.
Бориды (соединения бора с некоторыми металлами, например с титаном: TiB, TiB2) необходимы при изготовлении деталей реактивных двигателей, лопаток газовых турбин.
Как видно из схемы №2, углерод С, кремний Si, бор В имеют сходное строение и обладают некоторыми общими свойствами. Как простые вещества они встречаются в двух видоизменениях – в кристаллическом и аморфном. Кристаллические видоизменения этих элементов очень твердые, с высокими температурами плавления. Кристаллический кремний обладает полупроводниковыми свойствами.
Все эти элементы образуют соединения с металлами – карбиды, силициды и бориды (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Некоторые из них обладают большей твердостью, например Fe3C, TiB. Карбид кальция используется для получения ацетилена.
Если сравнить расположение электронов по орбиталям ф атомах фтора, хлора и других галогенов, то можно судить и об их отличительных свойствах. У атома фтора свободных орбиталей нет.
Поэтому атомы фтора могут проявить только валентность I и степень окисления – 1. В атомах других галогенов, например в атоме хлора, на том же энергетическом уровне имеются свободные d-орбитали.
Благодаря этому распаривание электронов может произойти тремя разными путями.
В первом случае хлор может проявить степень окисления +3 и образовать хлористую кислоту HClO2, которой соответствуют соли – хлориты, например хлорит калия KClO2.
Во втором случае хлор может образовать соединения, в которых степень окисления хлора +5. К таким соединениям относятся хлороноватая кислота HClO3 и ее соли – хлораты, например хлорат калия КClO3 (бертолетова соль).
В третьем случае хлор проявляет степень окисления +7, например в хлорной кислоте HClO4 и в ее солях – перхлоратах, например в перхлорате калия КClO4.
§4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика их свойств.
С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды. В одних оксидах они проявляют максимальную степень окисления, равную номеру группы (например, SO2, N2O5), а других – более низкую (например, SO2, N2O3).
Кислотным оксидам соответствуют кислоты, причем из двух кислородных кислот одного неметалла сильнее та, в которой он проявляет более высокую степень окисления.
Например, азотная кислота HNO3 сильнее азотистой HNO2, а серная кислота H2SO4 сильнее сернистой H2SO3.
Характеристики кислородных соединений неметалов:
Общие формулы водородных соединений по группам периодической системы химических элементов приведены в таблице №3.
| Общие формулы соединений по группам | ||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII |
| RH | RH2 | RH3 | RH4 | RH3 | H2R | HR |
| Нелетучие водородные соединения | Летучие водородные соединения |
Таблица №3.
С металлами водород образует (за некоторым исключением) нелетучие соединения, которые являются твердыми веществами немолекулярного строения. Поэтому их температуры плавления сравнительно высоки.
С неметаллами водород образует летучие соединения молекулярного строения. В обычных условиях это газы или летучие жидкости.
В периодах слева направо кислотные свойства летучих водородных соединений неметаллов в водных растворах усиливается. Это объясняется тем, что ионы кислорода имеют свободные электронные пары, а ионы водорода – свободную орбиталь, то происходит процесс, котроый выглядит следующим образом:
H2O + HF а H3O + F
Фтороводород в водном растворе отщепляет положительные ионы водорода, т.е. проявляет кислотные свойства. Этому процессу способствует и другое обстоятельство: ион кислорода имеет неподеленную электронную пару, а ион водорода – свободную орбиталь, благодаря чему образуется донорно-акцепторная связь.
При растворении аммиака в воде происходит противоположный процесс. А так как ионы азота имеют неподеленную электронную пару, а ионы водорода – свободную орбиталь, возникает дополнительная связь и образуются ионы аммония NH4+ и гидроксид-ионы ОН-. В результате раствор приобретает основные свойства. Этот процесс можно выразить формулой:
H2O + NH3 а NH4 + OH
Молекулы аммиака в водном растворе присоединяют положительные ионы водорода, т.е. аммиак проявляет основные свойства.
Теперь рассмотрим, почему водородное соединение фтора – фтороводород HF – в водном растворе является кислотой, но более слабой, чем хлороводородная. Это объясняется тем, что радиусы ионов фтора значительно меньше, чем ионов хлора.
Поэтому ионы фтора гораздо сильнее притягивают к себе ионы водорода, чем ионы хлора. В связи с этим степень диссоциации фтороводородной кислоты значительно меньше, чем соляной кислоты, т.е. фтороводородная кислота слабее соляной кислоты.
Из приведенных примеров можно сделать следующие общие выводы:
- В периодах слева направо у ионов элементов положительный заряд увеличивается. В связи с этим кислотные свойства летучих водородных соединений элементов в водных растворах усиливаются.
- В группах сверху вниз отрицательно заряженные анионы все слабее притягивают положительно заряженные ионы водорода Н+. В связи с этим облегчается процесс отщепления ионов водорода Н+ и кислотные свойства водородных соединений увеличиваются.
- Водородные соединения неметаллов, обладающие в водных растворах кислотными свойствами, реагируют со щелочами. Водородные же соединения неметаллов, обладающие в водных растворах основными свойствами, реагируют с кислотами.
- Окислительная активность водородных соединений неметаллов в группах сверху вниз сильно увеличивается. Например, окислить фтор из водородного соединения HF химическим путем нельзя, окислить же хлор из водородного соединения HCl можно различными окислителями. Это объясняется тем, что в группах сверху вниз резко возрастают атомные радиусы, в связи с чем отдача электронов облегчается.
Список использованной литературы.
Источник: https://studyport.ru/referaty/estestvennye-nauki/3274-nemetally
Загрузка...
