Niemetale. ogólna charakterystyka

Część I

1. Pozycja niemetali (NM) w układzie okresowym.

Na przekątnej B-At i powyżej niemetale znajdują się w 6 grupach. W sumie na 114 elementów 22 należą do NM.

2. Cechy strukturalne atomów NM:
1) mały promień atomowy
2) liczba elektronów na poziom zewnętrzny 4-8.

3. NM mają właściwość alotropii- zjawisko istnienia jednego chem. pierwiastek w postaci 2 lub więcej prostych substancji.

4. Wypełnij tabelę „Przyczyny alotropii”.

5. NM - proste substancje i wolne atomy wykazują zarówno właściwości utleniające, jak i redukujące.

Wypełnij tabelę "Właściwości chemiczne niemetali".

Napisz równania reakcji, rozważ je w świetle procesów oksydacyjno-redukcyjnych.

6. Uzupełnij tabelę „Skład powietrza”.

część druga

1. Zapisz kolejność, w jakiej jego główne składniki „odparowują” z ciekłego powietrza.
1) azot N2 (tk) \u003d -196 ⁰С
2) argon Ar (tk) = -186 ⁰С
3) tlen O2 (tk) = -183 ⁰С

2. Molowa objętość powietrza ma masę 29 g. Wartość pokazująca ile razy masa cząsteczkowa nazywa się każdy gaz cięższy niż M powietrze Gęstość względna ten gaz w powietrzu i jest oznaczony przez Dair.
Znajdź Daira dla:

3. Jaką objętość każdego z trzech głównych składników powietrza można uzyskać z 500 m3 powietrza?

4. Uzupełnij schemat „Rola powietrza w przyrodzie i życiu człowieka”.

5. Skoreluj gaz zebrany metodą wyporu powietrza z lokalizacją naczynia.

6. Wybierz zjawiska, które są spowodowane jego obecnością w powietrzu części składowe: 1) losowy; 2) zmienne. Z liter odpowiadających poprawnym odpowiedziom stworzysz imiona pierwiastki chemiczne– niemetale:
1) azot; 2) siarka.
a) smog - 1
b) efekt cieplarniany - 2
c) grypa - 1
d) dziury ozonowe - 2
e) uczulenie na rośliny kwitnące - 1
f) mgła - 2
g) kwaśny deszcz - 1
h) świeże powietrze w lasach sosnowych - 2

Niemetale to pierwiastki, które znacznie różnią się właściwościami fizycznymi i chemicznymi od metali. Przyczynę ich różnic można szczegółowo wyjaśnić dopiero w: późny XIX wiek po odkryciu struktura elektroniczna atom. Jaka jest specyfika niemetali? Jakie cechy charakteryzują ich czasy? Rozwiążmy to.

Niemetale - co to jest?

Podejście do rozdzielania pierwiastków na metale i niemetale od dawna istnieje w środowisku naukowym. Pierwsze pierwiastki w układzie okresowym Mendelejewa zawierają zwykle 94 pierwiastki. Niemetale Mendelejewa zawierają 22 pierwiastki. W zajmują prawy górny róg.

W swojej wolnej postaci niemetale są prostymi substancjami, główna cecha czyli brak charakterystycznych właściwości metalicznych. Mogą znajdować się we wszystkich stanach skupienia. Tak więc jod, fosfor, siarka, węgiel występują w postaci substancji stałych. Stan gazowy jest charakterystyczny dla tlenu, azotu, fluoru itp. Cieczą jest tylko brom.

W naturze pierwiastki niemetaliczne mogą występować zarówno w postaci prostych substancji, jak i związków. Siarka, azot, tlen występują w postaci niezwiązanej. W związkach tworzą borany, fosforany itp. W tej postaci występują w minerałach, wodzie, skałach.

Różnica w stosunku do metali

Niemetale to elementy różniące się od metali wygląd zewnętrzny, struktura i właściwości chemiczne. posiadają duża liczba niesparowane elektrony na poziomie zewnętrznym, co oznacza, że ​​są bardziej aktywne w reakcjach utleniania i łatwiej przyłączają do siebie dodatkowe elektrony.

Charakterystyczną różnicę między pierwiastkami obserwuje się w strukturze sieci krystalicznej. W metalach jest metaliczny. W niemetalach może być dwojakiego rodzaju: atomowy i molekularny. Sieć atomowa nadaje substancji twardość i podwyższa temperaturę topnienia, jest charakterystyczna dla krzemu, boru i germanu. Chlor, siarka, tlen mają sieć molekularną. Nadaje im lotność i odrobinę twardości.

Struktura wewnętrzna pierwiastków determinuje ich właściwości fizyczne. Metale mają charakterystyczny połysk, dobrą przewodność prądu i ciepła. Są twarde, ciągliwe, plastyczne, mają niewielką gamę kolorów (czarny, odcienie szarości, czasem żółtawe).

Niemetale są płynne, gazowe lub niebłyszczące i plastyczne. Ich kolory są bardzo zróżnicowane i mogą być czerwone, czarne, szare, żółte itp. Prawie wszystkie niemetale są słabymi przewodnikami prądu (z wyjątkiem węgla) i ciepła (z wyjątkiem czarnego fosforu i węgla).

Właściwości chemiczne niemetali

W reakcje chemiczne niemetale mogą działać zarówno jako środki utleniające, jak i redukujące. Podczas interakcji z metalami przyjmują elektrony, pokazując w ten sposób właściwości utleniające.

W interakcji z innymi niemetalami zachowują się inaczej. W takich reakcjach pierwiastek mniej elektroujemny działa jako środek redukujący, podczas gdy pierwiastek bardziej elektroujemny działa jako środek utleniający.

W przypadku tlenu prawie wszystkie (z wyjątkiem fluoru) niemetale działają jako reduktory. Podczas interakcji z wodorem wiele z nich jest utleniaczami, które następnie tworzą lotne związki.

Niektóre pierwiastki niemetalowe mają zdolność tworzenia kilku prostych substancji lub modyfikacji. Zjawisko to nazywa się alotropią. Na przykład węgiel występuje w postaci grafitu, diamentu, karabinka i innych modyfikacji. Tlen ma dwa z nich - ozon i sam tlen. Fosfor występuje w kolorze czerwonym, czarnym, białym i metalicznym.

Niemetale w przyrodzie

Niemetale występują wszędzie w różnych ilościach. Są częścią skorupy ziemskiej, są częścią atmosfery, hydrosfery, występują we wszechświecie iw organizmach żywych. W przestrzeń kosmiczna Najczęstsze to wodór i hel.

Na Ziemi sytuacja jest zupełnie inna. Najważniejszymi składnikami skorupy ziemskiej są tlen i krzem. Stanowią ponad 75% jego masy. I tu najmniejsza ilość odpowiada za jod i brom.

W składzie wody morskiej tlen stanowi 85,80%, a wodór 10,67%. W jego składzie znajdują się również chlor, siarka, bor, brom, węgiel, fluor i krzem. W składzie atmosfery dominuje azot (78%) i tlen (21%).

Ważnymi substancjami organicznymi są niemetale, takie jak węgiel, wodór, fosfor, siarka, tlen i azot. Wspierają życiową aktywność wszystkich żywych istot na naszej planecie, w tym ludzi.

Wszystkie obecnie znane pierwiastki chemiczne mają wspólny „dom” – układ okresowy pierwiastków. Jednak nie znajdują się tam tak, jak powinny, ale w ścisłej kolejności, w określonej kolejności. Jednym z głównych kryteriów klasyfikacji wszystkich atomów jest charakterystyka.

Niemetale i przedstawiciele elementy metalowe- to podstawa, na której opiera się nie tylko ich podział w obrębie tabeli, ale także zakres zastosowania przez człowieka. Przyjrzyjmy się bliżej niemetalom i ich właściwościom.

Pozycja w układzie okresowym

Jeśli weźmiemy pod uwagę układ pierwiastków chemicznych jako całość, możemy określić położenie niemetali w następujący sposób:

1. Górny prawy róg.
2. Powyżej granicy warunkowej po przekątnej od boru do astatu.
3. Główne podgrupy z grupą IV-VIII.

Oczywiście ich liczba jest wyraźnie mniejsza niż metali. Pod względem stosunku liczbowego będzie to około 25/85. Jednakże biorąc pod uwagę fakt w żaden sposób nie umniejsza ich znaczenia i wagi. Jednocześnie właściwości fizyczne niemetali są znacznie bardziej zróżnicowane niż ich „przeciwników”.

Odmiany prostych związków niemetali

Zdefiniowano kilka głównych kategorii, do których należą wszystkie znane rozważane elementy. Właściwości fizyczne- niemetale - pozwalają podzielić je na:

• ciężko;
• gazowy;
• ciekły.

Jednocześnie istnieje szczególna grupa pierwiastków - gazy szlachetne. Zgodnie z ich cechami nie należą do żadnej z wyznaczonych kategorii.

Gazowe niemetale

Jest ich wystarczająco dużo. Należą do nich takie proste substancje, jak:

• tlen;
• azot;
• halogeny chlor i fluor;
• wodór;
• fosfor biały;
• ozon.

Jest to jednak możliwe pod warunkiem standardowych parametrów. środowisko. Sieć krystaliczna tych przedstawicieli jest molekularna, rodzaj wiązania chemicznego w cząsteczkach jest kowalencyjny niepolarny. Właściwości fizyczne grupy są podobne. Posiadają:

• ściśliwość;
• umiejętność przenikania się bez ograniczeń;
• rozciągliwość;
• wypełnić całą objętość naczynia.

Wśród tych substancji dwie są trujące - chlor i bardzo niebezpieczne, duszące związki. Jednocześnie chlor jest gazem żółto-zielonym, fosfor jest biały, łatwo palny w powietrzu.

Tlen i ozon są dobrymi utleniaczami. Pierwszy to stały składnik powietrza, niezbędny do życia większości organizmów. Drugi powstaje po burzy pod wpływem wyładowań elektrycznych piorunów na tlen w powietrzu. Ma przyjemny, świeży zapach.

Płynne niemetale

Właściwości fizyczne niemetali z tej grupy można opisać, charakteryzując tylko jedną substancję - brom. Ponieważ tylko jest to ciecz w normalnych warunkach wśród wszystkich przedstawicieli rozważanej grupy pierwiastków.

Jest to ciemnobrązowa ciecz, dość ciężka, która jest najsilniejszą trucizną. Nawet opary bromu mogą powodować złożone, nie gojące się rany długi czas wrzody na rękach. Jego zapach jest bardzo nieprzyjemny, od czego pierwiastek ma swoją nazwę (w tłumaczeniu bromos - cuchnący).

Zgodnie ze swoimi właściwościami chemicznymi, brom jest środkiem utleniającym dla metali i reduktorem dla silniejszych niemetali niż on sam.

Pomimo tych cech jony bromu muszą być obecne w ludzkim ciele. Bez tego pojawiają się choroby związane z zaburzeniami hormonalnymi.

Solidni Przedstawiciele

Większość niemetali należy do prostych substancji w tej kategorii. To jest:

• cały węgiel;
• fosfor czerwony i czarny;
• siarka;
• krzem;
• arsen;
• jedna z modyfikacji cyny.

Wszystkie mają dość solidne, ale kruche substancje. Fosfor czarny jest związkiem suchym i tłustym w dotyku. Czerwony to pastowata masa.

Najtwardszą z tych substancji jest diament, rodzaj węgla. Fizyczne i Właściwości chemiczne niemetale z tej grupy są bardzo różne, ponieważ niektóre z nich znajdują się daleko od siebie w tabeli. Oznacza to, że stopień utlenienia, wykazana aktywność chemiczna, charakter związków - wszystkie te wskaźniki będą się różnić.

Ciekawym niemetalem w stanie stałym jest jod. Jej kryształki błyszczą na szlifie, wykazując podobieństwo do metali. Nie jest to zaskakujące, ponieważ znajduje się niemal na granicy z nimi. Substancja ta ma również szczególną właściwość - sublimację. Po podgrzaniu jod przechodzi w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego. Pary mają jasnofioletowy nasycony kolor.

Właściwości fizyczne niemetali: tabela

Aby ułatwić wskazanie, czym są niemetale, lepiej zbudować tabelę uogólniającą. Pokaże jakie są wspólne właściwości fizyczne niemetali i jakie są ich różnice.

własność fizyczna	Przykład niemetalu
w normalnych warunkach	Wszystkie trzy są charakterystyczne: stałe (siarka, węgiel, krzem i inne), gazowe (na przykład halogeny), płynne (brom)
Przewodność elektryczna i cieplna	Nie jest charakterystyczny dla niczego innego niż węgiel i czarny fosfor
Zabarwienie prostej substancji	Bardzo urozmaicony. Przykład: brom jest czerwony, siarka jest żółta, kryształy jodu są ciemnofioletowe, węgiel w postaci grafitu jest ciemnoszary, chlor jest żółto-zielony i tak dalej.
metaliczny połysk	Charakterystyczny tylko dla krystalicznego jodu
Plastyczność i ciągliwość	Całkowicie brakujące. Wszystko ciała stałe- kruchy, z wyjątkiem diamentu i niektórych form krzemu

Jest oczywiste, że we właściwościach fizycznych niemetali przeważają bardziej różnice niż podobieństwa. Jeśli w przypadku metali można wyróżnić kilka cech, pod którymi każdy z nich będzie się mieścił, to w przypadku pierwiastków, które uznaliśmy za niemożliwe, jest to niemożliwe.

1. Pozycja metali w tabeli pierwiastków

Metale znajdują się głównie w lewej i dolnej części PSCE. Obejmują one:

2. Struktura atomów metali

Atomy metalu mają zwykle 1-3 elektrony na zewnętrznym poziomie energii. Ich atomy mają duży promień i łatwo oddają elektrony walencyjne, tj. wykazują właściwości regenerujące.

3. Właściwości fizyczne metali

Zmiana przewodności elektrycznej metalu podczas ogrzewania i chłodzenia

metalowe połączenie - jest to wiązanie, które swobodne elektrony wykonują między kationami w sieci krystalicznej metalu.

4. Pozyskiwanie metali

1. Odzyskiwanie metali z tlenków węglem lub tlenkiem węgla

Me x O y + C \u003d CO 2 + Me lub Me x O y + CO \u003d CO 2 + Me

2. Prażenie siarczkowe, a następnie redukcja

1 etap - Me x S y + O 2 \u003d Me x O y + SO 2

Etap 2 -Me x O y + C \u003d CO 2 + Me lub Me x O y + CO \u003d CO 2 + Me

3 Aluminotermia (odzysk z bardziej aktywnym metalem)

Me x O y + Al \u003d Al 2 O 3 + Me

4. Hydrotermia - w celu uzyskania metali o wysokiej czystości

Me x O y + H 2 = H 2 O + Me

5. Odzyskiwanie metali prądem elektrycznym (elektroliza)

1) Alkaliczne i metale ziem alkalicznych otrzymywany w przemyśle przez elektrolizę sól topi się (chlorki):

2NaCl - stopiony, elektr. obecny. → 2 Na + Cl 2

CaCl 2 - stopiony, elektr. obecny.→ Ca + Cl2

topi się wodorotlenek:

4NaOH - stopiony, elektr. obecny.→ 4 Na + O 2 + 2 H 2 O

2) Aluminium produkowany przemysłowo przez elektrolizę stopiony tlenek glinu I w kriolicie Na 3 AlF 6 (z boksytu):

2Al 2 O 3 - topienie w kriolicie, elektr. obecny.→ 4 Al + 3 O 2

3) Elektroliza wodnych roztworów soli posługiwać się do uzyskania metali o średniej aktywności i nieaktywnych:

2CuSO 4 + 2H 2 O - roztwór, elektr. obecny.→ 2 Cu + O 2 + 2 H 2 SO 4

5. Odnajdywanie metali w przyrodzie

Najczęstsze w skorupa Ziemska metal to aluminium. Metale występują zarówno w związkach, jak iw postaci wolnej.

1. Aktywny – w postaci soli (siarczany, azotany, chlorki, węglany)

2. Średnia aktywność – w postaci tlenków, siarczków ( Fe 3 O 4 , FeS 2 )

3. Szlachetny - w formie wolnej ( Au, Pt, Ag)

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE METALI

Ogólne właściwości chemiczne metali przedstawiono w tabeli:

ZADANIA WZMOCNIENIA

nr 1. Zakończ równania wykonalny reakcje nazwij produkty reakcji

Li + H 2 O \u003d

Cu + H 2 O \u003d

Al + H 2 O \u003d

Ba + H 2 O =

Mg + H 2 O \u003d

Ca+HCl=

Na + H 2 SO 4 (K) \u003d

Al + H 2 S \u003d

Ca + H 3 PO 4 \u003d

HCl + Zn =

H 2 SO 4 (do) + Cu \u003d

H 2 S + Mg =

HCl + Cu =

HNO 3 (K) + C u =

H 2 S + Pt =

H 3 PO 4 + Fe =

HNO 3 (p)+ Na=

Fe + Pb(NO3) 2 =

nr 2. Zakończ UHR, uporządkuj współczynniki metodą wagi elektronicznej, wskaż środek utleniający (reduktor):

Al + O 2 \u003d

Li + H 2 O =

Na + HNO 3 (k) =

Mg + Pb (NO 3) 2 \u003d

Ni + HCl =

Ag + H 2 SO 4 (k) \u003d

Nr 3. Wstaw brakujące znaki zamiast kropek (<, >lub =)

Opłata podstawowa	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Liczba poziomów energetycznych	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Liczba elektronów zewnętrznych	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Promień atomu	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Właściwości regenerujące	Li…Rb	Na…Al	Ca…K

Nr 4. Zakończ UHR, uporządkuj współczynniki metodą wagi elektronicznej, wskaż środek utleniający (reduktor):

K + O 2 \u003d

Mg + H 2 O \u003d

Pb + HNO 3 (p) =

Fe + CuCl 2 \u003d

Zn + H 2 SO 4 (p) \u003d

Zn + H 2 SO 4 (k) \u003d

Nr 5. Rozwiązuj zadania testowe

1.Wybierz grupę pierwiastków, która zawiera tylko metale: A) Al, As, P; B) Mg, Ca, Si; B) K, Ca, Pb 2. Wybierz grupę, w której występują tylko proste substancje - niemetale: A) K2O, SO2, SiO2; B) H2, Cl2, I2; B) Ca, Ba, HCI; 3. Wskaż, co jest wspólne w budowie atomów K i Li: A) 2 elektrony na ostatniej warstwie elektronowej; B) 1 elektron na ostatniej warstwie elektronowej; W) ten sam numer warstwy elektroniczne. 4. Wapń metaliczny wykazuje właściwości: A) środek utleniający B) środek redukujący; C) środek utleniający lub redukujący, w zależności od warunków. 5. Metaliczne właściwości sodu są słabsze niż - A) magnez; B) potas; C) lit. 6. Do metali nieaktywnych zaliczamy: A) aluminium, miedź, cynk B) rtęć, srebro, miedź; C) wapń, beryl, srebro. 7. Co to jest własność fizyczna? nie jest wspólne dla wszystkich metali: A) przewodność elektryczna, B) przewodność cieplna, C) stały stan skupienia w normalnych warunkach, D) metaliczny połysk

Część B. Odpowiedzią na zadania z tej części jest zestaw liter, które należy spisać Ustaw mecz. Wraz ze wzrostem liczby porządkowej pierwiastka w głównej podgrupie grupy II Układ okresowy właściwości pierwiastków i substancji, które tworzą, zmieniają się w następujący sposób: