Физические и химические свойства неметаллов
Электронная конфигурация валентных электронов неметаллов в общем виде — ns2np1−5 Исключение составляют водород (1s1) и гелий (1s2), которые тоже рассматривают как неметаллы.
Неметаллы обычно обладают большим спектром степеней окисления в своих соединениях. Большее число электронов на внешнем энергетическом уровне по сравнению с металлами определяет их большую способность к присоединению электронов и проявлению высокой окислительной активности.
Если в Периодической системе мысленно провести диагональ от бериллия к астату, то в правом верхнем углу таблицы будут находиться элементы-неметаллы. Среди неметаллов есть s-элемент – водород; р-элементы бор; углерод, кремний; азот, фосфор, мышьяк, кислород, сера, селен, теллур, галогены и астат. Элементы VIII группы – инертные (благородные) газы, которые имеют полностью завершенный внешний энергетический уровень и их нельзя отнести ни к металлам, ни к неметаллам.
Неметаллы обладают высокими значениями сродства к электрону , электроотрицательность и окислительно-восстановительный потенциал.
Химические свойства неметаллов
Основные химические свойства неметаллов (общие для всех) – это:
— взаимодействие с металлами
2Na + Cl2 = 2NaCl
Fe + S = FeS
6Li + N2 = 2Li3N
2Ca + O2 = 2CaO
— взаимодействие с другими неметаллами
3H2+ N2 = 2NH3
H2+ Br2 = 2HBr
S + O2 = SO2
4P + 5O2 = 2P2O5
2F2+ O2 = 2OF2
S + 3F2 = SF6,
C + 2Cl2 = CCl4
Каждый неметалл обладает специфическими химическими свойствами, характерными только для него, которые подробно рассматривают при изучении каждого неметалла в отдельности.
Физические свойства неметаллов
Фтор, хлор, кислород, азот, водород и инертные газы представляют собой газообразные вещества, йод, астат, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор –твёрдые вещества; бром -жидкость.
Неметаллы находятся в земной коре (в большинстве своем кислород и кремний — 76 % от массы земной коры а также As, Se, I, Te, но в очень езначительных количествах), в воздухе (азот и кислород), в составе растительной массы (98,5 % — углерод, водород, кислород, сера, фосфор и азот), а также в основе массы человека (97,6 % — — углерод, водород, кислород, сера, фосфор и азот). Водород и гелий – входят в состав космических объектов, включая Солнце. Чаще всего в природе неметаллы встречаются в виде соединений.
Получение неметаллов
Многообразие неметаллов породило многообразие способов их получения, так водород получают, как лабораторными способами, например, взаимодействием металлов с кислотами (1), так и промышленными способами, например, конверсией метана (2).
Zn +2HCl = ZnCl2 + H2 ↑
CH4 + H2O = CO + 3H2 ↑ (температура 900
С)
Получение галогенов осуществляют в основном, путем окисления галогеноводородных кислот:
MnO2 +4HCl = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
K2Cr2O7 +14HCl = 3Cl2↑ + 2KCl +2CrCl3 +7H2O
2KMnO4 +16HCl = 2 MnCl2 +5Cl2↑ +8H2O+ 2KCl
Для получения кислорода используют реакции термического разложения сложных веществ:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 +O2↑
4K2Cr2O7 = 4K2CrO4 +2Cr2O3 +3O2↑
Серу получают неполным окислением сероводорода (1) или по реакции Вакенродера (2):
H2S + O2 = 2S +2H2O (1)
2H2S + SO2 = 3S↓ +2H2O (2)
Для получения азота используют реакцию разложения нитрита аммония:
NaNO2 +NH4Cl = N2↑ + NaCl +2H2O
Основной способ получения фосфора – из фосфата кальция:
Ca3(PO4)2 +3SiO2+5C = 3CaSiO3 +5CO +2P
Примеры решения задач
| Задание | Какой объем оксида углерода (IV) (н. у.) получится при разложении известняка массой 500 г, содержащего 20% примесей? |
| Решение |
Запишем уравнение реакции:
CaCO3 = CaO + CO2 ↑ Найдем массу чистого (без примесей) карбоната кальция: m(CaCO3) = m(limestone) × (1-ωadmixture) m(CaCO3) = 500 × (1-0,2) = 400 г Найдем количество вещества CaCO3 : v(CaCO3) = m(CaCO3) / M(CaCO3) v(CaCO3) = 400/ 100 = 4 моль Согласно уравнению v(CaCO3) = v(CO2) = 4 моль Тогда объем углекислого газа V(CO2) = v(CO2) × Vm V(CO2) = 4 × 22,4 = 89,6 л |
| Ответ | 89,6 л |
| Задание | Осуществите ряд превращений S→H2S→SO2→SO3→H2SO4 |
| Решение |
Получение сероводорода из серы осуществляют путем её восстановления водородом:
S + H2 = H2S Оксид серы (IV) из сероводорода получают путем его окисления кислородом: 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O Чтобы получить оксид серы (VI) из оксида серы (IV) необходимо окислить оксид серы (IV) кислородом: 2SO2 + O2 = 2SO3 Оксид серы (VI) типичный кислотный оксид, который при взаимодействии с водой образует кислоту, поэтому, для того, чтобы получить серную кислоту из оксида серы (VI) необходимо пропустить его через воду: SO3 + H2O = H2SO4 |
