Какими химическими свойствами обладают неметаллы
Статьи
Основное общее образование
Линия УМК Лунина. Вводный курс (7)
Линия УМК В. В. Лунина. Химия (8-9)
Химия
Неметаллы – вещества, обладающие неметаллическими свойствами и находящиеся в правом верхнем углу таблицы Менделеева. Открытие неметаллов произошло сравнительно недавно, в отличии от металлов, которые издавна известны человеку. В настоящее время открыто 22 неметаллических элемента.
11 апреля 2019
Положение неметаллов в периодической системе
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.
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.
Химия. Базовый уровень. 10 класс. Учебник.
Учебник написан преподавателями химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Простота и доступность изложения курса органической химии , большое количество иллюстраций , а также разнообразные вопросы упражнения и задачи способствуют успешному усвоению учебного материала. Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования.
Купить
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:
- 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.
- 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.
- Реакции с металлами.
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
- Реакции с водородом
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
- Реакции с кислородом.
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#
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.
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.
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).
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.
Красный фосфор | Белый фосфор |
Бром | Хлор |
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).
Общая характеристика 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.
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).
Бром
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
- Окислительные свойства неметаллов проявляются в первую очередь при их взаимодействии с металлами. Например:
4Al + 3C = Al4C3
2Al + N2 = 2AlN
- Все неметаллы играют роль окислителя при взаимодействии с водородом. Например:
H2 + Cl2 = 2HCl
3H2 + N2 = 2NH3
- 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.
- 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
- 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):
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
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:
2KI + Br2 = 2KBr + I2
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.
- 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
Горение фосфора в кислороде
- 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:
Скачать:
Скачать бесплатно реферат на тему: «Неметаллы»
Неметаллы.docx (89 Загрузок)
Скачать рефераты по другим темам можно здесь
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.
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.