Дмитриј Менделеев успеа да создаде единствена табела на хемиски елементи, чија главна предност беше периодичноста. Металите и неметалите се распоредени во периодниот систем на таков начин што нивните својства се менуваат периодично.
периодниот систем на Менделеев
Периодниот систем го составил Дмитриј Менделеев во втората половина на 19 век. Откритието не само што ја поедностави работата на хемичарите, туку можеше да ги комбинира сите откриени хемиски супстанции во еден систем, а исто така да ги предвиди идните откритија.
Создавањето на овој структуриран систем е од непроценливо значење за науката и за човештвото како целина. Токму ова откритие даде поттик за развојот на целата хемија многу години.
Интересно да се знае! Постои легенда дека еден научник сонувал за готовиот систем.
Во интервју со еден новинар, научникот објасни дека на тоа работел 25 години и фактот дека сонувал за тоа е сосема природно, но тоа не значи дека сите одговори дошле во сонот.
Системот создаден од Менделеев е поделен на два дела:
- периоди - хоризонтални колони во една или две линии (редови);
- групи - вертикални линии, во еден ред.
Во системот има вкупно 7 периоди, секој следен елемент се разликува од претходниот со голем број електрони во јадрото, т.е. нуклеарното полнење на секој десен индикатор е поголем од левиот еден по еден. Секој период започнува со метал и завршува со инертен гас - тоа е токму периодичноста на табелата, бидејќи својствата на соединенијата се менуваат во еден период и се повторуваат во следниот. Во исто време, треба да се запомни дека периодите 1-3 се нецелосни или мали, тие имаат само 2, 8 и 8 претставници. Во целиот период (т.е. преостанатите четири) има 18 хемиски претставници.
Групата содржи хемиски соединенија со иста највисока вредност, т.е. имаат иста електронска структура. Севкупно, системот содржи 18 групи (целосна верзија), од кои секоја започнува со алкали и завршува со инертен гас. Сите супстанции претставени во системот може да се поделат во две главни групи - метални или неметални.
За да се олесни пребарувањето, групите имаат свое име, а металните својства на супстанците се зголемуваат со секоја долна линија, т.е. колку е пониско соединението, толку повеќе атомски орбити ќе има и послаби електронските врски. Се менува и кристалната решетка - станува изразена во елементи со голем број атомски орбити.
Постојат три типа на табели кои се користат во хемијата:
- Кратко – актинидите и лантанидите се преместуваат надвор од главното поле, а 4 и сите наредни периоди зафаќаат 2 реда.
- Долго - во него актинидите и лантанидите се поместени надвор од границата на главното поле.
- Екстра-долго - секоја точка трае точно 1 ред.
Главен се смета за периодниот систем што беше официјално прифатен и потврден, но за погодност често се користи кратката верзија. Металите и неметалите во периодниот систем се распоредени според строги правила кои ја олеснуваат работата со него.
Метали во периодниот систем
Во системот на Менделеев, легурите имаат доминантен број и списокот на нив е многу голем - почнуваат со бор (B) и завршуваат со полониум (Po) (исклучоци се германиум (Ge) и антимон (Sb)). Оваа група има карактеристични карактеристики, тие се поделени во групи, но нивните својства се хетерогени. Нивните карактеристични карактеристики:
- пластика;
- електрична спроводливост;
- Свети;
- лесно ослободување на електрони;
- еластичност;
- топлинска спроводливост;
- цврстина (освен жива).
Поради различната хемиска и физичка суштина, својствата може значително да се разликуваат помеѓу двајца претставници на оваа група; не сите од нив се слични на типичните природни легури, на пример, живата е течна супстанција, но припаѓа на оваа група.
Во својата нормална состојба, тој е течен и без кристална решетка, која игра клучна улога во легурите. Само хемиските карактеристики ја прават живата слична на оваа група елементи, и покрај конвенционалноста на својствата на овие органски соединенија. Истото важи и за цезиумот, најмеката легура, но таа не може да постои во природата во чиста форма.
Некои елементи од овој тип можат да постојат само за дел од секундата, а некои воопшто не се наоѓаат во природата - тие се создадени во вештачки лабораториски услови. Секоја од групите метали во системот има свое име и карактеристики кои ги разликуваат од другите групи.
Сепак, нивните разлики се доста значајни. Во периодниот систем сите метали се распоредени според бројот на електрони во јадрото, т.е. со зголемување на атомската маса. Покрај тоа, тие се карактеризираат со периодични промени во нивните карактеристични својства. Поради ова, тие не се уредно поставени во табелата и можеби не се правилно поставени.
Во првата група на алкалии не постојат супстанции кои би се најдоа во чиста форма во природата - тие можат да постојат само како дел од различни соединенија.
Како да разликувате метал од неметал?
Како да се одреди металот во соединението? Постои едноставен начин да го одредите, но за ова треба да имате линијар и периодична табела. За да одредите ви треба:
- Нацртајте условна линија долж раскрсниците на елементите од Бор до Полониум (можно до Астат).
- Сите материјали кои ќе бидат лево од линијата и во страничните подгрупи се метални.
- Супстанциите од десната страна се од различен тип.
Сепак, методот има недостаток - не ги вклучува Германиум и Антимон во групата и работи само во долга табела. Методот може да се користи како мамечки лист, но за точно да се одреди супстанцијата, треба да се запамети листата на сите неметали. Колку ги има вкупно? Малку - само 22 супстанции.
Во секој случај, за да се одреди природата на супстанцијата, неопходно е да се разгледа одделно. Ќе биде лесно да се најдат елементи ако ги знаете нивните својства. Важно е да се запамети дека сите метали:
- На собна температура тие се цврсти, со исклучок на живата. Во исто време, тие сјаат и добро спроведуваат електрична енергија.
- Тие имаат помалку атоми на надворешното ниво на јадрото.
- Тие се состојат од кристална решетка (освен жива), а сите други елементи имаат молекуларна или јонска структура.
- Во периодниот систем, сите неметали се црвени, металите се црни и зелени.
- Ако се движите од лево кон десно во одреден период, полнењето на јадрото на супстанцијата ќе се зголеми.
- Некои супстанции имаат слабо изразени својства, но сепак имаат карактеристични карактеристики. Таквите елементи се класифицирани како полуметали, како што се Полониум или Антимон, и обично се наоѓаат на границата на двете групи.
Внимание!Во долниот лев дел од блокот во системот секогаш има типични метали, а во горниот десен дел - типични гасови и течности.
Важно е да се запамети дека кога се движите во табелата од врвот до дното, неметалните својства на супстанциите стануваат посилни, бидејќи елементите што имаат далечни надворешни обвивки се наоѓаат таму. Нивното јадро е одвоено од електроните и затоа тие привлекуваат послабо.
Корисно видео
Ајде да го сумираме
Ќе биде лесно да се разликуваат елементите ако ги знаете основните принципи на формирање на периодниот систем и својствата на металите. Исто така, ќе биде корисно да се запамети списокот со преостанатите 22 елементи. Но, не смееме да заборавиме дека секој елемент во соединението треба да се разгледува одделно, без да се земат предвид неговите врски со други супстанции.
Во контакт со
Предавање 24
Неметали.
Преглед на предавање:
Неметалите се едноставни материи
Положба на неметали во периодниот систем
Бројот на неметални елементи е значително помал од оној на металните.Десет хемиски елементи (H, C, N, P, O, S, F, Cl, Br, I) имаат типични неметални својства. Шест елементи кои обично се класифицираат како неметали покажуваат двојни (и метални и неметални) својства (B, Si, As, Se, Te, At). И уште 6 елементи неодамна се вклучени во листата на неметали. Тоа се таканаречените благородни (или инертни) гасови (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Значи, 22 од познатите хемиски елементи обично се класифицирани како неметали.
Елементите кои покажуваат неметални својства во периодниот систем се наоѓаат над дијагоналата бор-астатин (сл. 26).
Атомите на повеќето неметали, за разлика од металните атоми, имаат голем број електрони во надворешниот електронски слој - од 4 до 8. Исклучок се атомите на водород, хелиум, бор, кои имаат 1, 2 и 3 електрони во надворешниот ниво, соодветно.
Меѓу неметалите, само два елементи - водород (1s 1) и хелиум (1s 2) припаѓаат на с-семејството, сите други припаѓаат на Р- семејството .
Атомите на типични неметали (А) се карактеризираат со висока електронегативност и висок електронски афинитет, што ја одредува нивната способност да формираат негативно наелектризирани јони со електронските конфигурации на соодветните благородни гасови:
A 0 + nê → A n -
Овие јони се дел од јонски соединенија на неметали со типични метали. Неметалите исто така имаат негативни оксидациски состојби во ковалентни соединенија со други помалку електронегативни неметали (особено, водородот).
Атомите на неметали во ковалентни соединенија со повеќе електронегативни неметали (особено кислород) имаат позитивни состојби на оксидација. Највисока позитивна оксидациска состојба на неметал, обично, еднаков на бројот на групата, во која се наоѓа.
Неметалите се едноставни материи
И покрај малиот број на неметални елементи, нивната улога и значење и на Земјата и во вселената се огромни. 99% од масата на Сонцето и другите ѕвезди е составена од неметали водород и хелиум. Воздушната обвивка на Земјата се состои од неметални атоми - азот, кислород и благородни гасови. Земјината хидросфера е формирана од една од најважните материи за животот - водата, чии молекули се состојат од неметали водород и кислород. Во живата материја доминираат 6 неметали - јаглерод, кислород, водород, азот, фосфор, сулфур.
Во нормални услови, неметалните супстанции постојат во различни состојби на агрегација:
1) гасови: водород H2, кислород O2, азот N2, флуор F2, хлор C12, инертни гасови: He, Ne, Ar, Kg, Xe, Rn
2) течности: бром Br 2
3) цврсти материи јод I 2, јаглерод C, силициум Si, сулфур S, фосфор P итн.
Седум неметални елементи формираат едноставни супстанции кои постојат во форма на диатомски молекули E 2 (водород H 2, кислород O 2, азот N 2, флуор F 2, хлор C1 2, бром Br 2, јод I 2).
Бидејќи нема слободни електрони помеѓу атомите во кристалната решетка на неметали, тие се разликуваат по физичките својства од металите:
¾ немаат сјај;
¾ кршливи, имаат различна цврстина;
¾ се лоши спроводници на топлина и електрична енергија.
Неметалните цврсти материи се практично нерастворливи во вода; гасовитите O 2, N 2, H 2 и халогените имаат многу ниска растворливост во вода.
Голем број на неметали се карактеризираат со алотропија- феноменот на постоење на еден елемент во вид на неколку едноставни супстанции. Алотропните модификации се познати по кислород (кислород O 2 и озон O 3), сулфур (орторомбичен, моноклиничен и пластичен), фосфор (бел, црвен и црн), јаглерод (графит, дијамант и карабин итн.), силициум (кристален и аморфни).
Хемиски својства на неметали
Неметалите значително се разликуваат по нивната хемиска активност. Така, азотот и благородните гасови влегуваат во хемиски реакции само во многу тешки услови (висок притисок и температура, присуство на катализатор).
Најреактивни неметали се халогените, водородот и кислородот. Сулфурот, фосфорот, а особено јаглеродот и силициумот се реактивни само при покачени температури.
Неметалите покажуваат и оксидирачки и редуцирачки својства во хемиските реакции. Највисокиот капацитет на оксидација е карактеристичен за халогените и кислородот. Неметалите како што се водородот, јаглеродот, силициумот имаат доминантни намалувачки својства.
I. Оксидирачки својства на неметали:
1. Интеракција со метали.Во овој случај, се формираат бинарни соединенија: со кислород - оксиди, со водород - хидриди, со азот - нитриди, со халогени - халиди итн.:
2Cu + O 2 → 2CuO
2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3
2. Интеракција со водород.Неметалите, исто така, дејствуваат како оксидирачки агенси во реакциите со водород, формирајќи испарливи водородни соединенија:
H 2 + C1 2 → 2HC1
N 2 + 3H 2 → t, p, cat. 2NH 3
3. Интеракција со неметали.Неметалите исто така покажуваат оксидирачки својства во реакции со помалку електронегативни неметали:
2Р + 5С1 2 → 2РС1 5 ;
C + 2S → CS 2.
4. Интеракција со сложени супстанции.Оксидационите својства на неметали може да се манифестираат и во реакции со сложени супстанции. На пример, водата гори во атмосфера на флуор:
2F 2 + 2H 2 O → 4HF + O 2.
II. Намалување на својствата на неметалите
1. Интеракција со неметали. Неметалите можат да покажат намалувачки својства во однос на неметали со поголема електронегативност, и првенствено во однос на флуор и кислород:
4P + 5O 2 → 2P 2 O 5;
N 2 + O 2 → 2NO
2. Интеракција со сложени супстанции.Некои неметали можат да бидат редуцирачки агенси, што овозможува нивна употреба во металуршкото производство:
C + ZnO → Zn + CO;
5H 2 + V 2 O 5 → 2V + 5H 2 O.
SiО 2 + 2С → Si + 2СО.
Неметалите покажуваат намалувачки својства при интеракција со сложени супстанции - силни оксидирачки агенси, на пример:
3S + 2KSlO 3 → 3SO 2 + 2KS1;
6P + 5KSlO 3 → ZR 2 O 5 + 5KS1.
C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O;
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O → ZN 3 PO 4 + 5NO.
Општи методи за добивање неметали
Некои неметали се наоѓаат во природата во слободна состојба: сулфур, кислород, азот, благородни гасови. Пред сè, едноставните супстанции - неметали - се дел од воздухот.
Големи количини кислород и азотни гасови се добиваат со исправување на воздухот (одвојување).
Најактивните неметали - халогените - се добиваат со електролиза на топи или раствори од соединенија. Во индустријата, користејќи електролиза, истовремено се добиваат три важни производи во големи количини: најблискиот аналог на флуор - хлор, водород и натриум хидроксид. Растворот на натриум хлорид кој се внесува во електролизаторот одозгора се користи како електролит.
Методите за производство на неметали ќе бидат разгледани подетално подоцна во соодветните предавања.
Поделбата на хемиските елементи на метали и неметали е сосема произволна. Постои мала група на елементи кои, под одредени услови, се однесуваат на нетипичен начин. На пример, алуминиумот може да реагира не само со киселини, како повеќето метали, туку и со алкали, како неметални елементи. А германиумот, кој е неметал, може да спроведува струја како типичен метал. Во нашата статија ќе ги разгледаме физичките и хемиските својства на неметалите, како и нивната употреба во индустријата.
Формула за ниво на валентност
Разликите во карактеристиките на елементите се засноваат на структурата на нивните атоми. Неметалите имаат 4 до 8 електрони во последното енергетско ниво, со исклучок на водородот, хелиумот и борот. Речиси сите неметали припаѓаат на p-елементи. На пример, ова е хлор, азот, кислород. Хелиумот и водородот, кои се p-елементи, не го почитуваат ова правило. Физичките својства на неметалите, како и способноста да се подложат на хемиски трансформации, се одредуваат според нивната локација во периодниот систем.
Место на неметали во системот на хемиски елементи
Промена на својствата на атомите на неметалните елементи се јавува со зголемување на атомскиот број. Во периодот, поради зголемувањето на полнежот на јадрото, атомот се собира и неговиот радиус се намалува. Се зголемува и оксидирачката способност, а намалувачките својства на елементите слабеат. Физичките својства на неметалите, како и карактеристиките на нивната интеракција со други супстанции, зависат од структурата на нивното надворешно енергетско ниво. Од тоа зависи и способноста на атомите да привлечат туѓи електрони во нивната сфера на влијание. На пример, во вториот период од бор до флуор, електронегативноста на неметалите се зголемува. Најактивен меѓу сите неметални елементи е флуорот. Во своите соединенија, најсилно држи туѓи електрони, одржувајќи полнење -1.
Физички својства на неметали
Неметалите постојат во различни состојби на агрегација. Значи, борот, јаглеродот, фосфорот се цврсти соединенија, бромот е течност, азот, водородот, кислородот се гасови. Сите тие не спроведуваат струја, се помалку издржливи од металите и имаат ниска топлинска спроводливост. Видот на кристалната решетка влијае и на физичките својства на неметалите. На пример, соединенијата со молекуларна решетка (јод, сулфур, фосфор) имаат ниски точки на вриење и топење, а исто така се испарливи. Атомската кристална структура е вродена во силиконот и дијамантот. Овие супстанции се многу силни, нивните точки на топење и вриење се високи.
Хемиски својства
Директната реакција на комбинирање на метали и неметали доведува до производство на бинарни соединенија од класата на сол: нитриди, карбиди, хлориди.
На пример:
6Na + N 2 = 2 Na 3 N.
Неметалните елементи се способни да комуницираат едни со други. Главен услов за појава на вакви процеси е елементите да имаат различна електронегативност. На пример:
6Cl 2 + 4P = 4 PCl 3.
Повеќето неметали, со исклучок на јодот, директно се оксидираат со кислород. Во овој случај, се формираат бинарни соединенија - киселински оксиди:
C + O 2 = CO 2 - јаглерод диоксид, или јаглерод диоксид.
Можни се реакции на неметали со некои оксиди. Така, јаглеродот се користи како елемент кој ги намалува металите од нивните оксиди:
C + CuO = Cu + CO.
Киселините се силни оксидирачки агенси (на пример, нитрат), способни за интеракција со неметали, оксидирајќи ги во оксиди:
C + 4HNO 3 = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.
Халогени
Елементите сместени во главната подгрупа од седмата група на периодниот систем се хемиски најактивните неметали. Нивните атоми имаат ист број на електрони -7 во последното енергетско ниво, што ја објаснува сличноста на нивните хемиски карактеристики.
Физичките својства на едноставните супстанции - неметали - се различни. Така, флуорот и хлорот се во гасовита фаза, бромот е течност, а јодот е во цврста состојба. Активноста на халогените во група слабее со зголемување на полнењето на атомското јадро; флуорот е најреактивен меѓу халогените. Во однос на реактивноста, тој е надминат само со кислород, кој е дел од групата на калкоген. Јачината на водородните соединенија на халогените, чии водени раствори се киселини, се зголемува од флуор до јод, а растворливоста на слабо растворливите соли се намалува. Посебната положба на флуорот меѓу халогените се однесува и на неговата способност да реагира со вода. Халогенот може да ја разложи водата за да формира различни производи: сопствен оксид F 2 O, озон, кислород и водород пероксид.
Елементот е најзастапен на Земјата. Неговата содржина во почвата е повеќе од 47%, а масата на гасот во воздухот е 23,15%. Општите физички својства на неметалите, како што се азот, кислород, водород, кои се во гасовита состојба, се одредуваат според структурата на нивните молекули.
Сите тие се состојат од два атома поврзани со ковалентни неполарни врски. Во атомот на кислород, на последното енергетско ниво има два слободни p-електрони. Затоа, оксидационата состојба на елементот е обично -2, а во соединенијата со флуор (на пример, ОФ 2) +2. Кислородот е слабо растворлив во вода; на температура од -183 ⁰C се претвора во лесно подвижна сина течност што може да се привлече со магнет. Елементот е претставен со две едноставни супстанции: кислород O 2 и озон O 3 . Карактеристичниот мирис на озон се чувствува во воздухот по невреме со грмотевици. Супстанцијата е исклучително агресивна, разградува органски материјали и оксидира дури и пасивни метали како што се платината или златото. Повеќето сложени супстанции - оксиди, соли, бази и киселини - содржат атоми на кислород во нивните молекули.
Како и кислородот, сулфурот е многу чест во земјината кора, а неговите атоми се наоѓаат и во органски материи како што се протеините. Содржината на сулфур во геотермалните извори и вулканските гасови е висока. Најчести минерали кои содржат сулфур: пирит FeS 2, цинк и сјај на олово ZnS, PbS.
На барањето: „Наведете ги физичките својства на неметалите“, можеме да одговориме со именување, на пример, својствата на сулфурот. Тоа е диелектрик. Супстанцијата не ја задржува добро топлинската енергија, е кревка, се распаѓа при удар и не се раствора во вода. Може да формира неколку алотропни форми наречени ромбични, пластични и моноклинични. Природниот сулфур има жолта боја и има ромбична структура. При хемиски реакции со метали и некои неметали се однесува како оксидирачки агенс, а со халогените и кислородот покажува редуцирачки својства.
Во нашата статија, користејќи го примерот на халогени, кислород и сулфур, ги испитавме својствата на неметалните елементи.
Неметали се елементи кои имаат неметални својства и заземаат позиција во горниот десен агол на периодниот систем. Која е природата на неметалите и како тие се разликуваат од другите соединенија, ќе научиме во овој напис.
општи карактеристики
Неметалните елементи вклучуваат p-елементи, како и водород и хелиум, кои пак припаѓаат на s-елементите. Тие се наоѓаат десно и над дијагоналата бор-астатин. Вкупно се познати 22 неметали. Кај најтипичните неметали, пополнувањето на надворешното ниво со електрони е блиску до максимумот, а радиусите на атомите се минимални меѓу елементите на даден период.
Ориз. 1. Група неметали во периодниот систем.
Атомите на неметали имаат повисоки вредности на електронегативност и соодветно високи енергии на јонизација и високи електронски афинитети. Во овој поглед, природата на неметалите е таква што, за разлика од металите, тие можат да покажат оксидирачки својства. Во реакциите, тие можат да се намалат со додавање на толку многу електрони што нивниот вкупен број на надворешното ниво ќе достигне осум (завршено ниво, стабилна состојба на атомот).
Затоа негативната вредност на оксидациската состојба што неметалите можат да ја имаат во соединенијата, за разлика од металите, е еднаква на разликата (8-N група). Најголема електронегативност има кај неметалите чија положба е во горниот десен агол на Периодниот систем, односно халогените флуор и хлор, како и кислородот. Токму овие елементи можат да формираат јонски врски. Најактивен неметал е флуорот, кој во соединенијата може да покаже само една валентност I и една оксидациска состојба -1.
Структурните карактеристики на неметалите се дека надворешниот електронски слој на повеќето атоми на неметали содржи од 4 до 8 електрони.
Други неметали (освен флуор) исто така можат да покажат позитивни оксидациски состојби, формирајќи ковалентни врски со други елементи.
Физички својства
Повеќето неметали на едноставни материи во цврста состојба на агрегација се карактеризираат со молекуларна кристална решетка. Тоа е, овие неметали се кристални супстанции. Затоа, во нормални услови тие имаат форма на гасови, течности или цврсти материи со ниски точки на топење. Примери за такви супстанции се гасовите: водород H2, неон Ne, течен бром Br2, цврсти материи јод I2, сулфур S8, фосфор P4 (бел фосфор). Постојат неметали (бор, јаглерод, силициум) кои имаат атомски кристални решетки.
Ориз. 2. Неметали – течности, гасови, цврсти материи.
Најважните елементи кои се наоѓаат во живите организми се органогени. Тие формираат вода, протеини, витамини и масти. Тие вклучуваат 6 елементи: јаглерод, кислород, водород, азот, фосфор, сулфур.
Хемиски својства и соединенија
Водородните соединенија на неметали се главно испарливи соединенија кои се кисели во водени раствори. Тие имаат молекуларни структури, ковалентни поларни врски. Некои од нив (вода, амонијак, водород флуорид) формираат водородни врски. Соединенијата се формираат со директна интеракција на неметали со водород. Електронската формула на сулфур со водород е како што следува:
S+H 2 =H 2 S (до 350 степени рамнотежата е поместена надесно)
Сите водородни соединенија се редукциони агенси (освен HF), а нивната редуцирачка моќ се зголемува од десно кон лево низ периодот и од горе до долу низ подгрупата.
Неметалите комуницираат со метали и други неметали:
Резултатот е натриумова сол на хлороводородна киселина
Ориз. 3. натриумова сол на хлороводородна киселина.
соединенијата на неметали со кислород, по правило, се кисели оксиди, кои одговараат на киселините што содржат кислород. Структурата на оксидите на типичните неметали е молекуларна (SO 3, P 4 O 10). Колку е поголема состојбата на оксидација на неметал, толку е посилна соодветната оксокиселина. Така, хлорот не е директно во интеракција со кислородот, туку формира голем број на оксокиселини, кои одговараат на оксидите и анхидридите на овие киселини.
Неметалите се користат во различни индустрии. Еве листа на индустрии каде што нивната употреба е најмногу барана.
| Областа на апликација | Примери, список на неметали што се користат во одредена индустрија |
| индустријата | Сулфур, азот и фосфор често се користат за производство на киселини. Сулфурот се користи и во производството на гума. |
| транспорт | Важен неметал во транспортната индустрија е водородот. Се користи како гориво. Кога гори, овој тип на гориво не ја загадува околината. |
| земјоделскиот сектор | сулфурот се користи за контрола на штетни инсекти и растителни болести |
| лек | Кислородот се користи за обновување на дишењето (кислородни перници), јаглерод во форма на активен јаглен, кој е способен да ги отстрани штетните материи од телото. |
| прехранбената индустрија | азот се користи за продолжување на рокот на траење на производите |
Неметали- хемиски елементи кои формираат едноставни тела кои немаат својства карактеристични за металите. Квалитативна карактеристика на неметалите е електронегативноста.
Електронегативност- ова е способност да се поларизира хемиска врска, да се привлечат заеднички електронски парови.
Постојат 22 елементи класифицирани како неметали.
1-ви период
3-ти период
4-ти период
5-ти период
6-ти период
Како што може да се види од табелата, неметалните елементи главно се наоѓаат во горниот десен дел од периодниот систем.
Структура на неметални атоми
Карактеристична карактеристика на неметалите е поголемиот број електрони (во споредба со металите) во надворешното енергетско ниво на нивните атоми. Ова ја одредува нивната поголема способност да прикачуваат дополнителни електрони и да покажуваат повисока оксидативна активност од металите. Особено силни оксидирачки својства, т.е. способност за додавање електрони, покажуваат неметали лоцирани во 2-ри и 3-ти периоди од групите VI-VII. Ако го споредиме распоредот на електроните во орбиталите во атомите на флуор, хлор и други халогени, можеме да судиме за нивните карактеристични својства. Атомот на флуор нема слободни орбитали. Затоа, атомите на флуор можат да покажат само I, а состојбата на оксидација е 1. Најсилното оксидирачко средство е флуор. Во атомите на другите халогени, на пример во атомот на хлор, има слободни d-орбитали на исто ниво на енергија. Благодарение на ова, спарувањето на електроните може да се случи на три различни начини. Во првиот случај, хлорот може да покаже состојба на оксидација од +3 и да формира хлорна киселина HClO2, што одговара на соли - на пример, калиум хлорит KClO2. Во вториот случај, хлорот може да формира соединенија во кои хлорот е +5. Таквите соединенија вклучуваат HClO3 и ee, на пример калиум хлорат KClO3 (Бертолетова). Во третиот случај, хлорот покажува состојба на оксидација од +7, на пример во перхлорна киселина HClO4 и нејзините соли, перхлорати (во калиум перхлорат KClO4).
Структури на неметални молекули. Физички својства на неметали
Во гасовита состојба на собна температура се:
· водород - H2;
· азот - N2;
· кислород - О2;
флуор - F2;
· радон - Rn).
Во течност - бром - Br.
Во солидна:
бор - Б;
· јаглерод - C;
· силициум - Si;
· фосфор - P;
· селен - Se;
телуриум - Те;
Многу е побогат за неметали и бои: црвена за фосфор, кафеава за бром, жолта за сулфур, жолто-зелена за хлор, виолетова за јодна пареа итн.
Најтипичните неметали имаат молекуларна структура, додека помалку типичните имаат немолекуларна структура. Ова ја објаснува разликата во нивните својства.
Состав и својства на едноставни материи - неметали
Неметалите формираат моноатомски и диатомски молекули. ДО монатомскиНеметалите вклучуваат инертни гасови кои практично не реагираат дури и со најактивните супстанции. се наоѓаат во групата VIII од периодниот систем, а хемиските формули на соодветните едноставни супстанции се следните: He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.
Се формираат некои неметали дијатомскимолекули. Тоа се H2, F2, Cl2, Br2, Cl2 (елементи од групата VII на периодичниот систем), како и кислородот O2 и азот N2. Од триатомскимолекулите се состојат од озонски гас (О3). За неметални супстанции кои се во цврста состојба, доста е тешко да се создаде хемиска формула. Јаглеродните атоми во графитот се поврзани едни со други на различни начини. Тешко е да се изолира една молекула во дадените структури. Кога се пишуваат хемиски формули за такви супстанции, како во случајот со металите, се воведува претпоставката дека таквите супстанции се состојат само од атоми. , во овој случај, се напишани без индекси: C, Si, S итн. Ваквите едноставни супстанции како кислородот, кои имаат ист квалитативен состав (и двете се состојат од ист елемент - кислород), но се разликуваат по бројот на атоми во молекулата , имаат различни својства. Така, кислородот нема мирис, додека озонот има лут мирис што го мирисаме за време на бура. Својствата на тврдите неметали, графитот и дијамантот, кои исто така имаат ист квалитативен состав, но различни структури, остро се разликуваат (графитот е кршлив, тврд). Така, својствата на супстанцијата се одредуваат не само од нејзиниот квалитативен состав, туку и од тоа колку атоми се содржани во молекулата на супстанцијата и како тие се поврзани едни со други. во форма на едноставни тела се во цврста гасовита состојба (освен бром - течност). Тие ги немаат физичките својства својствени за металите. Тврдите неметали го немаат типичниот сјај на металите, тие се обично кршливи и слабо ја спроведуваат топлината (со исклучок на графитот). Кристалниот бор Б (како кристалниот силициум) има многу висока точка на топење (2075°C) и висока цврстина. Електричната спроводливост на борот значително се зголемува со зголемување на температурата, што овозможува широка употреба во технологијата на полупроводници. Додавањето на бор во челик и легури на алуминиум, бакар, никел итн. ги подобрува нивните механички својства. Боридите (соединенија со одредени метали, на пример титаниум: TiB, TiB2) се неопходни во производството на делови од млазен мотор и сечила на гасната турбина. Како што може да се види од Шемата 1, јаглерод - C, силициум - Si, - B имаат слична структура и имаат некои заеднички својства. Како едноставни материи, тие се наоѓаат во две форми - кристални и аморфни. Кристалните форми на овие елементи се многу тврди, со високи точки на топење. Кристалното има полупроводнички својства. Сите овие елементи формираат соединенија со метали - , и (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Некои од нив имаат поголема цврстина, на пример Fe3C, TiB. се користи за производство на ацетилен.
Хемиски својства на неметали
Во согласност со нумеричките вредности на релативните електронегативности, оксидирачките неметали се зголемуваат по следниот редослед: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.
Неметали како оксидирачки агенси
Оксидационите својства на неметалите се манифестираат за време на нивната интеракција:
· со метали: 2Na + Cl2 = 2NaCl;
· со водород: H2 + F2 = 2HF;
· со неметали кои имаат помала електронегативност: 2P + 5S = P2S5;
· со некои сложени материи: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O,
2FeCl2 + Cl2 = 2 FeCl3.
Неметали како редуцирачки агенси
1. Сите неметали (освен флуор) покажуваат намалувачки својства при интеракција со кислород:
S + O2 = SO2, 2H2 + O2 = 2H2O.
Кислородот во комбинација со флуор, исто така, може да покаже позитивна оксидациска состојба, т.е. да биде редукционо средство. Сите други неметали покажуваат редуцирачки својства. На пример, хлорот не се комбинира директно со кислородот, но индиректно е можно да се добијат неговите оксиди (Cl2O, ClO2, Cl2O2), во кои хлорот покажува позитивна оксидациска состојба. На високи температури, азотот директно се комбинира со кислородот и покажува редуцирачки својства. Сулфурот уште полесно реагира со кислородот.
2. Многу неметали покажуваат редуцирачки својства при интеракција со сложени супстанции:
ZnO + C = Zn + CO, S + 6HNO3 конц = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.
3. Постојат и реакции во кои неметалот е и оксидирачки и редукционен агенс:
Cl2 + H2O = HCl + HClO.
4. Флуорот е најтипичен неметал, кој нема редуцирачки својства, односно способност да донира електрони во хемиските реакции.
Неметални соединенија
Неметалите можат да формираат соединенија со различни интрамолекуларни врски.
Видови неметални соединенија
Општите формули на водородни соединенија според групи од периодниот систем на хемиски елементи се дадени во табелата:
|
Испарливи водородни соединенија |
Вкупни халкогени.
Во главната подгрупа од шестата група на периодниот систем на елементи. I. Менделеев ги содржи елементите: кислород (O), сулфур (S), селен (Se), (Te) и (Po). Овие елементи колективно се нарекуваат халкогени, што значи „формирање руда“.
Во подгрупата на халкогени, од врвот до дното, со зголемување на атомското полнење, својствата на елементите природно се менуваат: нивните неметални својства се намалуваат и нивните метални својства се зголемуваат. Значи - типичен неметал, и полониум - метал (радиоактивен).
Сив селен
Производство на фотоелементи и исправувачи на електрична струја
Во технологијата на полупроводници
Биолошка улога на халкогените
Сулфурот игра важна улога во животот на растенијата, животните и луѓето. Во животинските организми, сулфурот е дел од речиси сите протеини, протеини и протеини што содржат сулфур, како и витамин Б1 и хормонот инсулин. Со недостаток на сулфур, растот на волната се забавува кај овците, а слабото пердувување е забележано кај птиците.
Растенијата кои најмногу консумираат сулфур се зелката, зелената салата и спанаќот. Мешунките од грашок и грав, ротквици, репа, кромид, рен, тиква и краставици се исто така богати со сулфур; Цвеклото е исто така сиромашно со сулфур.
Во однос на хемиските својства, селенот и телуриумот се многу слични на сулфурот, но во однос на физиолошките својства тие се негови антагонисти. Многу мали количини на селен се потребни за нормално функционирање на телото. Селенот позитивно влијае на кардиоваскуларниот систем, црвените крвни зрнца, а ги подобрува и имунолошките својства на организмот. Зголеменото количество на селен предизвикува болест кај животните, која се манифестира со изнемоштеност и поспаност. Недостатокот на селен во телото доведува до нарушување на срцето, респираторните органи, отекување на телото, па дури и може да се појави. Селенот има значително влијание врз животните. На пример, елените, кои имаат висока визуелна острина, содржат 100 пати повеќе селен во мрежницата отколку во другите делови од телото. Во растителниот свет, сите растенија содржат многу селен. Растението акумулира особено големи количини од него.
Физиолошката улога на телуриумот за растенијата, животните и луѓето е помалку проучена од онаа на селенот. Познато е дека телуриумот е помалку токсичен во споредба со селенот и соединенијата на телуриумот во телото брзо се намалуваат до елементарен телуриум, кој пак се комбинира со органски материи.
Општи карактеристики на елементите од подгрупата на азот
Главната подгрупа од петтата група вклучува азот (N), фосфор (P), арсен (As), антимон (Sb) и (Bi).
Од врвот до дното во подгрупата од азот до бизмут, неметалните својства се намалуваат, додека металните својства и радиусот на атомите се зголемуваат. Азот, фосфор, арсен се неметали, но припаѓаат на метали.
Подгрупа на азот
|
Компаративни карактеристики |
7 N азот |
15 P фосфор |
33 Како арсен |
51 Сб антимон |
83 Би бизмут |
|||||
|
Електронска структура |
…4f145d106S26p3 |
|||||||||
|
Состојба на оксидација |
1, -2, -3, +1, +2, +3, +4, +5 |
3, +1, +3, +4,+5 |
||||||||
|
Електро- негативност |
||||||||||
|
Да се биде во природа |
Во слободна состојба - во атмосферата (N2 -), во врзана состојба - во составот на NaNO3 -; KNO3 - индиска шалитра |
Ca3(PO4)2 - фосфорит, Ca5(PO4)3(OH) - хидроксиапатит, Ca5(PO4)3F - флуорапатит |
||||||||
|
Алотропни форми во нормални услови |
Азот (една форма) |
NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4+ + OH – (амониум хидроксид); PH3 + H2O ↔ PH4OH ↔ PH4+ + OH- (фосфониум хидроксид). Биолошка улога на азот и фосфор Азотот игра исклучително важна улога во животот на растенијата, бидејќи е дел од амино киселините, протеините и хлорофилот, витамините Б и ензимите кои активираат. Затоа, недостатокот на азот во почвата негативно влијае на растенијата, а пред се на содржината на хлорофилот во листовите, што предизвикува нивно бледило. консумираат од 50 до 250 кг азот на 1 хектар почвена површина. Најмногу азот се наоѓа во цветовите, младите листови и плодовите. Најважниот извор на азот за растенијата е азот - тоа се главно амониум нитрат и амониум сулфат. Треба да се истакне и посебната улога на азотот како компонента на воздухот - најважната компонента на живата природа. Ниту еден хемиски елемент не зема толку активно и разновидно учество во животните процеси на растителните и животинските организми како фосфорот. Тој е составен дел на нуклеинските киселини и е дел од некои ензими и витамини. Кај животните и луѓето, до 90% од фосфорот е концентриран во коските, до 10% во мускулите и околу 1% во нервниот систем (во форма на неоргански и органски соединенија). Во мускулите, црниот дроб, мозокот и другите органи се наоѓа во форма на фосфатиди и фосфорни естри. Фосфорот учествува во мускулните контракции и во изградбата на мускулното и коскеното ткиво. Луѓето кои се занимаваат со ментална работа треба да консумираат зголемено количество фосфор за да се спречи исцрпување на нервните клетки, кои функционираат под зголемено оптоварување токму за време на менталната работа. Со недостаток на фосфор, перформансите се намалуваат, се развива невроза, а двовалентен германиум, калај и олово GeO, SnO, PbO се нарушени од амфотерични оксиди. Повисоките оксиди на јаглерод и силициум CO2 и SiO2 се кисели оксиди, кои одговараат на хидроксидите кои покажуваат слабо кисели својства - H2CO3 и силициумова киселина H2SiO3. Амфотерните оксиди - GeO2, SnO2, PbO2 - одговараат на амфотерните хидроксиди, а при движење од германиум хидроксид Ge(OH)4 до оловниот хидроксид Pb(OH)4, киселинските својства се ослабуваат и основните се зајакнуваат. Биолошка улога на јаглерод и силициум Јаглеродните соединенија се основата на растителните и животинските организми (45% од јаглеродот се наоѓа во растенијата и 26% кај животинските организми). Јаглерод моноксид (II) и јаглерод моноксид (IV) покажуваат карактеристични биолошки својства. Јаглерод моноксидот (II) е многу токсичен гас бидејќи цврсто се врзува за хемоглобинот во крвта и го лишува хемоглобинот од способноста да носи кислород од белите дробови до капиларите. Кога се вдишува, CO може да предизвика труење, можеби дури и смрт. Јаглеродот (IV) моноксид е особено важен за растенијата. Во растителните клетки (особено во лисјата), во присуство на хлорофил и дејство на сончевата енергија, гликозата се произведува од јаглерод диоксид и вода со ослободување на кислород. Како резултат на фотосинтезата, растенијата годишно врзуваат 150 милијарди тони јаглерод и 25 милијарди тони водород и ослободуваат до 400 милијарди тони кислород во атмосферата. Научниците открија дека растенијата добиваат околу 25% CO2 преку кореновиот систем од карбонати растворени во почвата. Растенијата користат силициум за да градат интегрални ткива. Силиконот содржан во растенијата, продирајќи ги клеточните ѕидови, ги прави поцврсти и поотпорни на оштетување од инсекти, ги штити од габична инфекција. Силиконот се наоѓа во речиси сите животински и човечки ткива, црниот дроб и 'рскавицата се особено богати со него. Кај пациентите со туберкулоза, има значително помалку силициум во коските, забите и 'рскавицата отколку кај здравите луѓе. Кај болестите како што е Боткин, доаѓа до намалување на содржината на силициум во крвта, а во случај на оштетување на дебелото црево, напротив, зголемување на неговата содржина во крвта. |
Се вчитува...
