Загальна характеристика неметалів головних підгруп

Всі неорганічні речовини діляться на прості сполуки: метали; неметали. І складні: бінарні сполуки; основи; кислоти; солі.

Як розташовуються неметали в таблиці Менделєєва? З 118 відомих на даний момент хімічних елементів 96 є металами, і тільки 22 відносяться за загальною характеристикою елементів до неметалів. На частку неметалевих хімічних елементів припадає велика частина маси живих організмів. А до складу земної атмосфери входять як прості, так і складні речовини, утворені елементами-неметалами.

Розташування неметалевих елементів в періодичній системі

У короткоперіодному варіанті-в головних підгрупах-неметали. Загальну характеристику розглянемо нижче. Неметали розташовані правіше і вище діагоналі Бора і Астата. У довгоперіодному варіанті-в кінці праворуч в групах IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA.

З усіх відкритих на сьогоднішній день хімічних елементів неметалевих елементів небагато-всього 22. З них 16 активних елементів і 6 інертних газів. Однак хімія неметалів багатша, ніж хімія всіх металів. Неметалеві елементи відіграють величезну роль у існуванні життя на Землі.

Загальна характеристика неметалів

Атоми неметалевих елементів містять на зовнішньому рівні від чотирьох до семи електронів і по вісім електронів у інертних газів, за винятком водню (один електрон) і гелію (2 електрона). Тому в загальній характеристиці будови атомів неметалів - це здатність і приймати і віддавати електрони, граючи роль як окислювачів, так і відновників.

Таким чином, у сполуках неметалеві елементи виявляють як негативні, так і позитивні ступені окислення. Характерні значення валентності і ступеня окислення неметалів пов'язані з будовою їх зовнішнього електронного рівня

Так, наприклад, сірка може проявляти валентність 2, 4, 6 за рахунок роз'єднання електронів. У природі неметали, крім кисню, азоту, водню, сірки та інертних газів, існують у вигляді сполук: сульфідів, оксидів, хлоридів, силікатів, сульфатів, карбонатів, фосфатів різних металів.

Неметалеві елементи у вільному вигляді існують у вигляді простих речовин-неметалів. Розглянемо їх будова, властивості і застосування. Атоми неметалів пов'язані між собою ковалентним зв'язком. Форми існування неметалів різні. Водень, йод, хлор, фтор, бром, існують тільки у вигляді двоатомних молекул H2, I2, Cl2, F2 Br2. Причина полягає в тому, що у них є тільки одна можливість утворити спільну пару за рахунок єдиного неспареного електрона.

Алотропія неметалів

Зі збільшенням числа неспарених електронів для елементів з'являється можливість утворення простих речовин різного складу-аллотропних видозмін. Так, кисень утворює дві аллотропних модифікації.

Водень H2, фтор F2, хлор Cl2, азот N2, кисень O2, озон O3-досить легкі неполярні молекули, які слабо взаємодіють один з одним. Тому всі перераховані речовини-гази при звичайній температурі.

Бром Br2-рідина, а I2-тверда речовина. У твердому вигляді всі вони мають молекулярну кристалічну решітку.

Методи отримання

Першим пунктом загальної характеристики неметалів можна вважати методи їх отримання. Неметали отримують різними способами:

1. Відділенням від інших речовин з природних сполук. Наприклад, поділ рідкого повітря на кисень, азот та залишкові інертні гази.
2. Відновленням із сполуки, якщо неметал в ньому має позитивну ступінь окислення. Наприклад, відновлення водню з води електролізом :+ 1 -2 0 Катод ( - ) 2H2O + 2е = H2­+ 2OH^-.
3. Окисленням із сполуки, в якій неметал має негативний ступінь окислення. Наприклад, окислення хлорид-іонів при електролізі розчину або розплаву хлориду натрію: Анод (+) 2Cl^- - 2е = Cl⁰₂↑.

Також розрізняють промислові та лабораторні способи отримання неметалів.

Фізична властивість

Другий пункт загальної характеристики неметалів - їх фізичні властивості. В основному неметали мають атомну або молекулярну кристалічну решітку. Частина з них добре проводять електричний струм, або є напівпровідниками. Третій пункт у вивченні загальної характеристики неметалів полягає в розгляді їх хімічних властивостей.

Неметали можуть служити в хімічних реакціях, як окислювачами, так і відновниками. Виняток становить фтор F2, який завжди грає роль окислювача. Тому всі реакції за участю неметалів є окислювально-відновними.

Розглянемо відношення неметалів до води, металів, один до одного, а також до оксидів, кислот, підстав і солей. Всі неметали стійкі до нагрівання, тому більшість їх реакцій проходить тільки при високих температурах:

1. З водою при звичайних умовах активно взаємодіє тільки фтор: F2 + H2O = 2HF + O 2o = O2; O2 + O = O3. Можна сказати, що вода горить у фторі. При цьому утворюється складна суміш речовин, в тому числі фториди кисню OF2 і O2F2. Хлор і бром взаємодіють з водою тільки частково: Cl2 + H2O ←→ HCL + HClO розчини хлору Cl2 у воді називають хлорною водою. При пропущенні водяної пари над нагрітим вугіллям утворюється водяний газ: C + H2O =^to CO + H2.

2. З металами взаємодіють всі неметали, крім інертних газів. В результаті утворюються бінарні сполуки: оксиди, гідриди, карбіди, нітриди, фосфіди, сульфіди, хлориди, броміди, йодиди та ін. Ca + H2 = cah2-гідрид кальцію.

3. Один з одним неметали реагують тільки при нагріванні (крім фтору), утворюючи бінарні сполуки різного типу:

• Оксиди: N2 + O2 ←→ 2NO – Q-оксид азоту (II) з неметалів безпосередньо з киснем не реагують тільки хлор, бром, йод. Їх оксиди отримують непрямим шляхом.
• Водневі сполуки: H2 + s = H2S-сірководень.

4. З оксидами при звичайних умовах неметали практично не реагують. При нагріванні відбуваються нечисленні, але практично важливі реакції. Наприклад, відновлення металів і неметалів з оксидів: FeO + C = Fe + CO↑.

Розглянемо загальну характеристику неметалів на прикладі галогенів

Фтор F2 і хлор Cl2 виявляють подібні фізичні властивості: це отруйні гази з різким запахом, причому фтор має світло-жовтий колір, а хлор-жовто-зелений. Бром Br2-важка рідина червоно-бурого кольору. Хлор і бром частково розчинні у воді, їх розчин називають хлорної і бромної водою.

Йод I2 - дуже мало розчинний у воді, краще розчиняється в спирті або інших органічних розчинниках.

Галогени отримують шляхом електролізу розплаву або розчину NaCl або витісненням їх хлором. Галогени витісняють один одного з розчинів їх кислот: 2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2.