Неметали. Загальна характеристика

Частина I

1. Положення неметалів (НМ) у Періодичній системі.

По діагоналі B-At і над нею у 6 групах розташовуються неметали. Усього із 114 елементів до НМ відносять 22.

2. Особливості будови атомів НМ:
1) невеликий радіус атома
2) число електронів на зовнішньому рівні 4-8.

3. НМ мають властивість алотропії- Явлення існування одного хім. елемента у вигляді 2 або кількох простих речовин.

4. Заповніть таблицю "Причини алотропії".

5. НМ - прості речовинита вільні атоми,виявляють і окисні, і відновлювальні властивості.

Заповніть таблицю "Хімічні властивості неметалів".

Запишіть рівняння реакцій, розгляньте їх у світлі процесів окиснення-відновлення.

6. Доповніть таблицю «Склад повітря».

Частина II

1. Запишіть, в якому порядку википають з рідкого повітря його основні складові.
1) азот N2 (tк)=-196 ⁰С
2) аргон Ar (tк) = -186 ⁰С
3) кисень O2 (tк)=-183⁰С

2. Молярний об'єм повітря має масу 29 г. Величина, що показує, у скільки разів молярна масабудь-якого газу важче за М повітря, називається відносною щільністюцього газу повітрям і позначається Dвозд.
Знайдіть Dвозд для:

3. Який об'єм кожного із трьох основних компонентів повітря можна отримати з 500 м3 повітря?

4. Доповніть схему «Роль повітря у природі та житті людини».

5. Співвіднесіть газ, що збирається способом витіснення повітря, з розташуванням посудини.

6. Виберіть явища, які викликає присутність у повітрі його складових частин: 1) випадкових; 2) змінних. З літер, що відповідають правильним відповідям, ви складете назви хімічних елементів- Неметалів:
1) азот; 2) сірка.
а) зміг – 1
б) парниковий ефект – 2
в) грип – 1
г) озонові дірки – 2
д) алергія на цвітіння рослин – 1
е) туман – 2
ж) кислотні дощі - 1
з) свіжість повітря у соснових лісах – 2

Неметали – це елементи, що значно відрізняються фізичними та хімічними властивостями від металів. Докладно пояснити причину їх відмінностей змогли лише в наприкінці XIXстоліття, після відкриття електронної будовиатома. У чому ж особливість неметалів? Які якості характерні для них? Давайте розберемося.

Неметали – це що?

Підхід до поділу елементів на метали та неметали давно існує у науковому середовищі. До перших у періодичній таблиці Менделєєва зазвичай відносять 94 елементи. Неметали Менделєєва включають 22 елементи. Вони займають верхній правий кут.

У вільному вигляді неметали - це прості речовини, головною рисоюяких є відсутність характерних металевих властивостей. Вони можуть бути у всіх агрегатних станах. Так, йод, фосфор, сірка, вуглець зустрічаються як твердих речовин. Газоподібний стан притаманний кисню, азоту, фтору тощо. буд. Рідкістю є лише бром.

У природі елементи неметали можуть існувати як простих речовин, і у вигляді сполук. У незв'язаному вигляді зустрічаються сірка, азот, кисень. У з'єднаннях вони утворюють борати, фосфати тощо. буд. У такому вигляді присутні в мінералах, воді, гірських породах.

Відмінність від металів

Неметали – це елементи, що відрізняються від металів зовнішнім виглядом, будовою та хімічними властивостями. Вони мають великою кількістюнеспарених електронів зовнішньому рівні, отже, активніші в окисних реакціях і легше приєднують себе додаткові електрони.

Характерна відмінність між елементами спостерігається у будові кристалічних ґрат. У металів вона є металевою. У неметалів вона може бути двох видів: атомна та молекулярна. Атомні грати надають речовинам твердість і підвищують температуру плавлення, вони властиві кремнію, бору, германію. Молекулярні грати мають хлор, сірка, кисень. Вона надає їм леткості та невеликої твердості.

Внутрішню будову елементів визначає їх фізичні властивості. Метали мають характерний блиск, хорошу провідність струму та тепла. Вони тверді, пластичні, піддаються куванню, мають невеликий колірний діапазон (чорний, відтінки сірого, іноді жовтуватий колір).

Неметали - це рідкі, газоподібні або не мають блиску і ковкості. Їхні кольори сильно варіюються і можуть бути червоними, чорними, сірими, жовтими і т. д. Майже всі неметали погано проводять струм (крім вуглецю) та тепло (крім чорного фосфору та вуглецю).

Хімічні властивості неметалів

В хімічних реакціяхнеметали можуть виконувати роль як окислювачів, і відновників. При взаємодії з металами вони беруть на себе електрони, виявляючи таким чином окисні властивості.

Взаємодіючи коїться з іншими неметалами, вони поводяться по-різному. У таких реакціях менш електронегативний елемент поводиться як відновник, більш електронегативний виступає окислювачем.

З киснем майже всі (крім фтору) неметали виявляють себе відновниками. При взаємодії з воднем багато хто є окислювачами, утворюючи згодом леткі сполуки.

Частина елементів неметалів має здатність утворювати кілька простих речовин чи модифікацій. Це називається алотропией. Наприклад, вуглець існує у формі графіту, алмазу, карбину та інших модифікацій. У кисню їх дві – озон та власне кисень. Фосфор буває червоний, чорний, білий та металевий.

Неметали у природі

У різній кількості неметали перебувають усюди. Вони входять до складу земної кори, є частиною атмосфери, гідросфери, присутні у Всесвіті та живих організмах. В космічному просторінайпоширенішими є водень та гелій.

У межах Землі ситуація зовсім інша. Найбільш важливі складові земної кори – кисень та кремній. Вони становлять понад 75% від її маси. А от найменша кількістьприпадає на йод та бром.

У складі морської води на кисень припадає 85,80%, але в водень - 10,67%. Її склад також включає хлор, сірку, бор, бром, вуглець, фтор та кремній. У складі атмосфери першість належить азоту (78%) та кисню (21%).

Неметали, такі як вуглець, водень, фосфор, сірка, кисень і азот, є важливими органічними речовинами. Вони підтримують життєву активність всіх живих істот на планеті, зокрема й людей.

Всі відомі на сьогоднішній день хімічні елементи мають спільний "будинок" – періодичну систему. Однак розташовуються вони там не як доведеться, а в строгому порядку певної послідовності. Однією з основних критеріїв, якими класифікуються все атоми, є показники.

Неметалів та представників металевих елементів- це основа, де базується як їх поділ у межах таблиці, а й області застосування людиною. Познайомимося ближче з неметалами та їхньою характеристикою.

Положення в періодичній системі

Якщо розглянути систему хімічних елементів загалом, можна визначити місце розташування неметаллов так:

Верхній правий кут.
Вище умовної граничної діагоналі від бору до астату.
Головні підгрупи з IV-VIII груп.

Вочевидь, що їх явно поступається такому в металів. За чисельним співвідношенням це буде приблизно 25/85. Проте даний фактанітрохи не зменшує їх значущості та важливості. При цьому фізичні властивості неметалів набагато різноманітніші, ніж такі у їхніх "опонентів".

Різновиди простих з'єднань неметалів

Визначають кілька основних категорій, до яких відносяться всі відомі елементи, що розглядаються. Фізичні властивості- Неметалів - дозволяють розділити їх на:

тверді;
газоподібні;
рідкі.

При цьому є й особлива група елементів – благородні гази. За своїми характеристиками вони не належать до жодної з зазначених категорій.

Газоподібні неметали

Таких досить багато. До них відносяться такі прості речовини, як:

кисень;
азот;
галогени хлор та фтор;
водень;
білий фосфор;
озон.

Однак таке можливе за умови стандартних параметрів довкілля. Кристалічні грати цих представників - молекулярні, тип хімічного зв'язку в молекулах - ковалентні неполярні. Фізичні властивості групи схожі. Вони мають:

стисливістю;
здатністю безмежного змішування між собою;
розширюваність;
заповнюють весь обсяг судини.

Серед наведених речовин отруйними є два - хлор і дуже небезпечні, задушливі сполуки. При цьому хлор - жовто-зелений газ, фосфор - білий, що легко спалахує на повітрі.

Кисень і озон - добрі окисники. Перший - постійний компонент повітря, необхідний життя більшості організмів. Другий утворюється після грози під час дії електричних розрядів блискавки на кисень повітря. Має приємний запах свіжості.

Рідкі неметали

Фізичні властивості неметалів цієї групи можна описати, давши характеристику лише одній речовині - брому. Оскільки тільки він є рідиною за звичайних умов серед усіх представників групи елементів, що розглядається.

Це темно-бура рідина, досить важка, яка є найсильнішою отрутою. Навіть пари брому здатні викликати складні, що не гояться довгий часвиразки на руках. Запах його дуже неприємний, за що елемент і отримав свою назву (у перекладі bromos – смердючий).

За своїми хімічними характеристиками бром є окислювачем для металів та відновником для сильніших неметалів, ніж він сам.

Незважаючи на такі особливості, іони брому обов'язково повинні бути присутніми в організмі людини. Без нього виникають захворювання, пов'язані із гормональними порушеннями.

Тверді представники

До простих речовин цієї категорії належить більшість неметалів. Це:

всі вуглецю;
червоний та чорний фосфор;
сірка;
кремній;
миш'як;
одна з модифікацій олова.

Всі вони мають досить тверді, але тендітні речовини. Чорний фосфор - жирне на дотик сухе з'єднання. Червоний - пастоподібна маса.

Найтвердішим із усіх зазначених речовин є алмаз – різновид вуглецю. Фізичні та Хімічні властивостінеметалів цієї групи дуже різні, оскільки у таблиці розташовуються деякі їх далеко друг від друга. Значить, ступеня окислення, хімічна активність, характер сполук - всі ці показники будуть варіюватися.

Цікавим неметалом у твердому стані є йод. Його кристали блищать на зрізі, виявляючи цим схожість з металами. Це не дивно, адже він знаходиться практично на кордоні з ними. Також є у цієї речовини особлива властивість – сублімація. При нагріванні йод перетворюється на газоподібний стан, минаючи рідке. Пари його мають яскраво-фіолетове насичене забарвлення.

Фізичні властивості неметалів: таблиця

Щоб простіше позначити, що являють собою неметали, краще побудувати узагальнюючу таблицю. Вона покаже, у яких полягають загальні фізичні властивості неметалів, а чому проявляються їх відмінності.

Фізична властивість	Приклад неметалу
за звичайних умов	Характерні всі три: тверде (сірка, вуглець, кремній та інші), газоподібне (наприклад, галогени), рідке (бром)
Електро- та теплопровідність	Не характерна ні для чого, крім вуглецю та чорного фосфору
Забарвлення простої речовини	Дуже різноманітна. Приклад: бром – червоний, сірка – жовта, кристали йоду – темно-фіолетові, вуглець у вигляді графіту – темно-сірий, хлор – жовто-зелений і так далі
Металевий блиск	Характерний лише для кристалічного йоду
Ковкість та пластичність	Повністю відсутня. Усе тверді речовини- крихкі, крім алмазу та деяких форм кремнію

Вочевидь, що у фізичних якостях неметалів більше переважають відмінності, ніж подібності. Якщо для металів можна виділити кілька характеристик, під які підпадатиме кожен з них, то для розглянутих нами елементів таке неможливо.

1. Положення металів у таблиці елементів

Метали розташовуються в основному в лівій та нижній частині ПСХЕ. До них відносяться:

2. Будова атомів металів

У атомів металів на зовнішньому енергорівні зазвичай 1-3 електрони. Їх атоми мають великий радіус і легко віддають валентні електрони, тобто. виявляють відновлювальні властивості.

3. Фізичні властивості металів

Зміна електропровідності металу при його нагріванні та охолодженні

Металевий зв'язок – це зв'язок, який здійснюють вільні електрони між катіонами у металевій кристалічній решітці.

4. Одержання металів

1. Відновлення металів із оксидів вугіллям або чадним газом

Me x O y + C = CO 2 + Me або Mе x O y + CO = CO 2 + Me

2. Випалення сульфідів з подальшим відновленням

1 стадія – Mе x S y +O 2 =Mе x O y +SO 2

2 стадія -Me x O y + C = CO 2 + Me або Me x O y + CO = CO 2 + Me

3 Алюмінотермія (Відновлення більш активним металом)

Me x O y + Al = Al 2 O 3 + Me

4. Водородотерміядля отримання металів особливої чистоти

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

5. Відновлення металів електричним струмом (електроліз)

1) Лужні та лужноземельні метали отримують у промисловості електролізом розплавів солей (хлоридів):

2NaCl - розплав, електр. струм. → 2 Na + Cl 2

CaCl 2 - розплав, електр. струм.→ Ca + Cl 2

розплавів гідроксидів:

4NaOH - розплав, електр. струм.→ 4 Na + O 2 + 2 H 2 O

2) Алюміній у промисловості отримують у результаті електролізу розплаву оксиду алюмінію я у кріоліті Na 3 AlF 6 (з бокситів):

2Al 2 O 3 - розплав у кріоліті, електр. струм.→ 4 Al + 3 O 2

3) Електроліз водних розчинів солей використовують для отримання металів середньої активності та неактивних:

2CuSO 4+2H2O – розчин, електр. струм.→ 2 Cu + O 2 + 2 H 2 SO 4

5. Знаходження металів у природі

Найпоширеніший у земної кориметал – алюміній. Метали зустрічаються як у з'єднаннях, і у вільному вигляді.

1. Активні - у вигляді солей (сульфати, нітрати, хлориди, карбонати)

2. Середній активності – у вигляді оксидів, сульфідів ( Fe 3 O 4 , FeS 2 )

3. Шляхетні – у вільному вигляді ( Au , Pt , Ag )

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Загальні хімічні властивості металів представлені у таблиці:

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ

№1. Закінчити рівняння практично здійсненнихреакцій, назвати продукти реакції

Li+ H 2 O =

Cu + H 2 O =

Al + H 2 O =

Ba + H 2 O =

Mg + H 2 O =

Ca + HCl =

Na + H 2 SO 4 (К) =

Al + H 2 S =

Ca + H 3 PO 4 =

HCl + Zn =

H 2 SO 4 (к) + Cu =

H 2 S + Mg =

HCl + Cu =

HNO 3 (K)+ З u =

H 2 S + Pt =

H 3 PO 4 + Fe =

HNO 3 (p) + Na =

Fe + Pb(NO 3) 2 =

№2. Закінчіть УХР, розставте коефіцієнти методом електронного балансу, вкажіть окислювач (відновник):

Al + O 2 =

Li + H 2 O =

Na + HNO 3(k) =

Mg + Pb(NO 3) 2 =

Ni + HCl =

Ag + H 2 SO 4 (k) =

№3. Вставте замість точок пропущені знаки (<, >або =)

Заряд ядра	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Число енергетичних рівнів	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Число зовнішніх електронів	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Радіус атома	Li…Rb	Na…Al	Ca…K
Відновлювальні властивості	Li…Rb	Na…Al	Ca…K

№4. Закінчіть УХР, розставте коефіцієнти методом електронного балансу, вкажіть окислювач (відновник):

K+ O 2 =

Mg+ H 2 O =

Pb+ HNO 3 (p) =

Fe+ CuCl 2 =

Zn + H 2 SO 4 (p) =

Zn + H 2 SO 4 (k) =

№5. Розв'яжіть тестові завдання

1.Виберіть групу елементів, в якій знаходяться лише метали:

А) Al, As, P; Б) Mg, Ca, Si; В) K, Ca, Pb

2. Виберіть групу, в якій знаходяться лише прості речовини – неметали:

А) K 2 O, SO 2, SiO 2; Б) H 2, Cl 2, I 2; В) Ca, Ba, HCl;

3. Вкажіть загальне у будові атомів K та Li:

А) 2 електрони на останньому електронному шарі;

Б) 1 електрон на останньому електронному шарі;

В) однакове числоЕлектронні шари.

4. Металевий кальцій виявляє властивості:

а) окислювача;

б) відновника;

В) окислювача чи відновника залежно та умовами.

5. Металеві властивості натрію слабші, ніж у –

А) магнію; Б) калію; В) літію.

6. До неактивних металів відносяться:

А) алюміній, мідь, цинк; Б) ртуть, срібло, мідь;

В) кальцій, берилій, срібло.

7. Яка фізична властивість не єзагальними для всіх металів:

А) електропровідність, Б) теплопровідність,

В) твердий агрегатний стан за нормальних умов,

Г) металевий блиск

Частина В. Відповіддю до завдань цієї частини є набір літер, які слід записати

Встановіть відповідність.

Зі збільшенням порядкового номера елемента у головній підгрупі II групи Періодичної системивластивості елементів та утворених ними речовин змінюються таким чином: