Какие свойства проявляют неметаллы и почему

Атомы неметаллов, а также простые вещества, образованные неметаллами, могут проявлять, как окислительные, так и восстановительные свойства – всё зависит от того, с какими веществами неметаллы вступают в реакцию.

Окислительные свойства неметаллов проявляются при их взаимодействии:

с металлами:
- Подгруппа углерода (IV):
  - Общая схема реакций:
    Me+C → карбиды;
    Me+Si → силициды
  - Примеры:
    4Al0+3C0=Al4+3C3-4
- Подгруппа азота (V):
  - Общая схема реакций:
    Me+N → нитриды;
    Me+P → фосфиды
  - Примеры:
    2Al0+N20=2Al+3N-3
- Халькогены(VI):
  - Общая схема реакций:
    Me+O2 → оксиды;
    Me+S → сульфиды
    Me+Se → селениды;
    Me+Te → теллуриды
  - Примеры:
    4Al0+3O20=2Al2+3O3-2
- Галогены (VII):
  - Общая схема реакций:
    Me+F2 → фториды;
    Me+Cl2 → хлориды
    Me+Br2 → бромиды;
    Me+I2 → йодиды
  - Примеры:
    2Al0+3F20=2Al+3F3-1
с водородом с образованием летучих водородных соединений:
H20+S0 ↔ H2+1S-2 – сероводород
H20+Cl20 ↔ 2H+1Cl-1 – хлороводород
3H20+N20 ↔ 2N-3H3+1 – аммиак
с другими неметаллами, у которых более низкая электроотрицательность (см. таблицу электроотрицательности) – фтор самый сильный окислитель из всех неметаллов, т.к. имеет самую высокую электроотрицательность:
2P0+5S0=P2+5S5-2
H20+F20=2H+1F-1
с некоторыми сложными веществами:
- кислород при взаимодействии со сложными веществами выступает в роли окислителя:
  C-4H4+2O20 → C+4O2-2+2H2O-2;
  2S+4O2+O20 → 2S+6O3-2
- хлор окисляет хлорид железа (II в III):
  2Fe+2Cl2-1+Cl20 = 2Fe+3Cl3-1
- хлор вытесняет йод в свободном виде из раствора йодида калия:
  2K+1I-1+Cl20 = K+1Cl-1+I20
- реакция галогенирования метана:
  C-4H4+Cl20 → C-2H3Cl-1+HCl-1

Восстановительные свойства неметаллов проявляются при их взаимодействии:

по отношению к фтору все неметаллы проявляют восстановительные свойства;
все неметаллы, кроме фтора, являются восстановителями при реакции с кислородом, образуя оксиды неметаллов:
S0+O20 → S+4O2-2
N20+O20 → 2N+2O-2
C0+O20 → C+4O2-2
многие неметаллы выступают в роли восстановителя в реакциях со сложными веществами-окислителями:
H20+Cu+2O → Cu0+H2+1O
6P0+5KCl+5O3 → 5KCl-1+3P2+5O5
C0+4HN+5O3 → C+4O2↑+4N+4O2+2H2O

В некоторых реакциях один и тот же неметалл выступает и в роли окислителя, и в роли восстановителя – такие реакции носят название диспропорционирования:

Cl20+H2O ↔ HCl-1+HCl+1O
3S0+6NaOH = 2Na2S-2+Na2S+4O3+3H2O
3Cl20+6KOH = 5KCl-1+KCl+5O3+3H2O

Оксиды неметаллов

несолеобразующие оксиды: SiO, N2O, NO, CO;
солеобразующие оксиды (кислотные оксиды) – все остальные оксиды неметаллов:
- газы: SO2, CO2, NO2 и др.;
- жидкости: SO3, N2O3 и др.;
- твердые в-ва: P2O5, SiO2 (единственный расвторимый в воде кислотный оксид).

Кислотные оксиды являются ангидридами кислот, например, P2O5 является ангидридом кислоты H3PO4.

При растворении в воде кислотных оксидов образуются гидроксиды, являющиеся кислотами:

N2+5O5+H2O = 2HN+5O3

В случае, если неметалл образует несколько кислородсодержащих кислот, то с увеличением степени окисления неметалла увеличивается и сила кислоты:

H2S+4O3
H2S+6O4
Вторая кислота более сильная

Водородные соединения неметаллов

Группы	IV	V	VI	VII
Общие формулы водородных соед-й	ЭН4	ЭН3	ЭН2	ЭН
2 период	CH4 метан	NH3 аммиак	H2O вода	HF фторо- водород
3 период	SiH4 силан	PH3 фосфин	H2S серо- водород	HCl хлоро- водород
4 период		AsH3 арсин	H2Se селено- водород	HBr бромо- водород
5 период			H2Te теллуро- водород	HI йодо- водород

Все водородные соединения неметаллов образованы ковалентными связями, имеют молекулярное строение и являются газами при н.у. (за исключением воды).

Кислотные свойства водородных соединений, образованных неметаллами, в одном периоде увеличиваются с возрастанием группы неметалла (HCl более сильная кислота, чем PH3). Это обстоятельство объясняется увеличением полярности связи неметалл-водород.

Если брать кислотно-основные свойства в группах, то, кислотные свойства будут увеличиваться с увеличением периода – HF является самой слабой кислотой в VII группе, а HI – самой сильной. Это обстоятельство объясняется снижением прочности связи неметалл-водород по причине ее удлинения.

В заключение осталось сказать как ведут себя водородные соединения неметаллов в реакциях с водой:

Метан и силан плохо растворяются в воде;
Аммиак и фосфин, взаимодействуя с водой, образуют гидроксид аммония и гидроксид фосфония, являющиеся слабыми основаниями;
Сероводород, селеноводород, теллуроводород и все галогеноводороды (от фтороводорода до йодоводорода) – образуют кислоты той же формулы, что и сами водородные соединения.

И последнее – водородные соединения неметаллов в окислительно-восстановительных реакциях всегда являются восстановителями, поскольку здесь неметаллы имеют низшую степень окисления.

См. далее: Физические свойства неметаллов.

Источник

Статьи

Основное общее образование

Линия УМК Лунина. Вводный курс (7)

Линия УМК В. В. Лунина. Химия (8-9)

Химия

Неметаллы – вещества, обладающие неметаллическими свойствами и находящиеся в правом верхнем углу таблицы Менделеева. Открытие неметаллов произошло сравнительно недавно, в отличии от металлов, которые издавна известны человеку. В настоящее время открыто 22 неметаллических элемента.

11 апреля 2019

Положение неметаллов в периодической системе

Как же определить, относится вещество к металлам или к неметаллам?

Если внимательно посмотреть на Периодическую систему Д.И. Менделеева (подробно с классификацией элементов знакомимся в параграфе 42 учебника по химии для 8 класса под редакцией Еремина В.В.) и провести условную диагональ от водорода через бор до астата и неоткрытого пока элемента № 118, таблица неметаллов займет правый верхний угол.

Каждый горизонтальный период таблицы заканчивается элементом с завершенным внешним энергетическим уровнем. Эта группа элементов носит название благородные газы и имеет особые свойства, с которыми можно познакомиться в параграфе 18 учебника «Химия» для 8 класса под редакцией Еремина В.В.

При рассмотрении электронного строения неметаллов можно заметить, что энергетические уровни атома заполнены электронами больше чем на 50% (исключение – бор), и у элементов, расположенных в таблице справа налево количество электронов на внешнем уровне увеличивается. Поэтому в химических реакциях эта группа веществ может быть как акцептором электронов с окислительными свойствами, так и донором электронов с восстановительными свойствами.

Вещества, образующие диагональ бор-кремний-германий-мышьяк-теллур, являются уникальными, и в зависимости от реакции и реагента могут проявлять как металлические, так и неметаллические свойства. Их называют металлоиды. В химических реакциях они проявляют преимущественно восстановительные свойства.

Химия. Базовый уровень. 10 класс. Учебник.

Учебник написан преподавателями химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Простота и доступность изложения курса органической химии , большое количество иллюстраций , а также разнообразные вопросы упражнения и задачи способствуют успешному усвоению учебного материала. Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования.

Купить

Физические свойства неметаллов. Аллотропия

Если смотреть на металлы, то невооруженным глазом можно заметить общие свойства — металлический блеск, твердое агрегатное состояние (исключение — жидкая ртуть), тепло- и электропроводность.

С неметаллами все намного сложнее. Они могут иметь молекулярное и немолекулярное строение. Благодаря различиям в строении, простые вещества неметаллы существуют в трех агрегатных состояниях:

Молекулярные:
- Летучие, газообразные, бесцветные кислород, водород.
- Газообразные, окрашенные хлор, азот, фтор.
- Единственный жидкий представитель — темно-красный бром.
- Твердые, но хрупкие вещества с невысокой температурой плавления — кристаллы йода, серы, белого фосфора.
Немолекулярные:
- Твердые вещества с высокой температурой плавления — кремний, графит, алмаз и красный фосфор.

Большинство из неметаллических веществ плохо проводят электричество и тепло.

Исключением является графит — разновидность углерода.

Аллотропия — уникальная способность неметаллического элемента образовывать несколько простых веществ. В естественной среде существуют аллотропные модификации элементов, которые отличаются физическими и химическими свойствами. К ним относятся озон и кислород, графит и алмаз. Подробнее о физических свойствах неметаллов вы можете узнать в учебнике «Химия. 9 класс».

Химические свойства неметаллов

Как мы разобрали выше, группа неметаллов довольно полиморфна и в зависимости от типа реакций, в которых они участвуют, могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства. Фтор — исключение в этом ряду. Он всегда окислитель.

В ряду F,O,N,CL,Br,I,S,C,Se,P,As,Si,H окислительные свойства уменьшаются. Восстановительные свойства кислород может проявлять только в отношении фтора.

Реакции с металлами.

В этом типе реакций проявляются окислительные свойства и неметаллы принимают электроны с образованием отрицательно заряженных частиц.

Са + Сl2 = СаСl2

Са + O2 = СаO2

Na + Сl2 = Na+Сl2

Реакции с водородом

Практически все неметаллы реагируют с водородом. Лишь благородные газы составляют исключение для реакций данного типа. Продуктом реакции являются летучие водородные соединения:

Cl2 + H2 = 2HCl

С + 2Н2 = СН4

Реакции с кислородом.

Неметаллы образуют кислотные или несолеобразующие оксиды.
S + O2 = SO2

P + 5O2 = 2P2O5

4. Взаимодействие с водой и кислотами для неметаллов не характерно.

Что ещё почитать?

ОГЭ по химии — 2019: расписание, критерии оценивания, типы заданий

Биография Д.И. Менделеева. Интересные факты из жизни великого химика

Карбоновые кислоты

Массовая доля вещества

История открытия неметаллов

Медная посуда, железные орудия труда, золотые украшения — издавна человек замечал, что у всех этих веществ есть определенные общие свойства:

они проводят тепло и электрический ток;
для них характерен металлический блеск;
благодаря пластичности и ковкости им можно придать любую форму;
для всех веществ характерна металлическая кристаллическая решетка.

В противовес металлам были и другие вещества, не обладающие металлическими свойствами, и названные соответственно неметаллами. Практически до конца XVII века ученым-алхимикам было известно всего лишь два вещества-неметалла — углерод и сера.

В 1669 году Бранд в поисках «философского камня» открыл белый фосфор. И за короткий период с 1748 по 1798 годы было открыто около 15 новых металлов и 5 неметаллов.

Попытки открытия фтора стоили исследователям не только здоровья, но и жизни. Деви, братья Кнокс, Гей-Люссак — это неполный список жертв науки, что потеряли здоровье в попытках выделить фтор из плавикового шпата. Лишь в 1886 году Муассан решил сложную задачу способом электролиза. И получил первый галоген, а ещё – ядовитый хлор. Во времена Первой мировой войны его использовали как оружие массового поражения.

В настоящее время открыто 22 неметаллических элемента.

#ADVERTISING_INSERT#

Источник

Неметаллы – это химические элементы, которые образуют в свободном состоянии простые вещества, не обладающие физическими и химическими свойствам металлов.

Это 22 элемента Переодической системы: бор B, углерод C, кремний Si, азот N, фосфор P, мышьяк As, кислород O, сера S, селен Se, теллур Te, водород H, фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I, астат At; а так же благородные газы: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Физические свойства
Элементы-неметаллы образуют простые вещества, которые при обычных условиях существуют в разных агрегатных состояниях:

газы (благородные газы: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn;водород H2, кислород O2, азот N2, фтор F2, хлор Cl2.),
жидкость (бром Br2) ,
твердые вещества ( йод I2, углерод C, кремний Si, сера S, фосфор P и др. ) .

Атомы неметаллов образуют менее плотно упакованную структуру чем металлы, в которой между атомами существуют ковалентные связи. В кристаллической решетке неметаллов, как правило, нет свободных электронов. В связи с этим твердые вещества-неметаллы в отличие от металлов плохо проводят тепло и электричество, не обладают пластичностью.
Получение неметаллов

Способы получения неметаллов отличаются многообразием и специфичностью, общих подходов не существует. Рассмотрим основные способы получения некоторых неметаллов.

Получение галогенов. Самые активные галогены – фтор и хлор – получают электролизом. Фтор – электролизом расплава KHF2, хлор – электролизом расплава или раствора хлорида натрия:

2Г- – 2 = Г2.

Другие галогены можно также получить электролизом или вытеснением из их солей в растворе с помощью более активного галогена:

Cl2 + 2NaI = 2NaCl + I2.

Получение водорода. Основной промышленный способ получения водорода – конверсия метана (каталитический процесс):

CH4 + H2O = CO + 3H2.

Получение кремния. Кремний получают восстановлением коксом из кремнезема:

SiO2 + 2C = Si + 2CO.

Получение фосфора. Фосфор получают восстановлением из фосфата кальция, который входит в состав апатита и фосфорита:

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C = 3CaSiO3 + 2P + 5CO.

Кислород и азот получают фракционной перегонкой жидкого воздуха.
Сера и углерод встречаются в природе в самородном виде.
Селен и теллур получают из отходов производства серной кислоты, так как эти элементы встречаются в природе вместе с соединениями серы.
Мышьяк получают из мышьяковистого колчедана по сложной схеме превращений, включающей стадии получения оксида и восстановления из оксида углеродом.
Бор получают восстановлением оксида бора магнием.

Химические свойства
1. Окислительные свойства неметаллов проявляются при взаимодействии с металлами
4Al + 3C = Al4C3
2. Неметаллы играют роль окислителя при взаимодействии с водородом
H2 + F2 = 2HF
3 Любой неметалл выступает в роли окислителя в реакциях с теми металлами, которые имеют низкую ЭО
2P + 5S = P2S5
4. Окислительные свойства проявляются в реакциях с некоторыми сложными веществами
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
5. Неметаллы могут играть роль окислителя в реакциях со сложными веществами
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
6. Все неметаллы выступают в роли восстановителей при взаимодействии с кислородом
4P + 5O2 = 2P2O5
7. Многие неметаллы выступают в роли восстановителей в реакциях со сложными веществами-окислителями
S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
8. Наиболее сильные восстановительные свойства имеют углерод и водород
ZnO + C = Zn + CO;
CuO + H2 = Cu + H2O
9. Существуют и такие реакции, в которых один и тот же неметалл является одновременно и окислителем, и восстановителем. Это реакции самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования)
Cl2 + H2O =HCl + HClO

Применение неметаллов

Водород используется в химической промышленности для синтеза аммиака, хлороводорода и метанола, применяется для гидрогенизации жиров. Используется в качестве восстановителя при производстве многих металлов, например, молибдена и вольфрама, из их соединений.
Хлор применяют для производства соляной кислоты, винилхлорида, каучука и многих органических веществ и пластмасс, в текстильной и бумажной промышленности используют в качестве отбеливающего средства, в быту – для обеззараживания питьевой воды.
Бром и йод используют в синтезе полимерных материалов, для приготовления лекарственных препаратов и др.
Кислород применяется при сжигании топлива, при выплавке чугуна и стали, для сварки металлов, необходим для жизнедеятельности организмов.
Сера используется для производства серной кислоты, изготовления спичек, пороха, для борьбы с вредителями сельского хозяйства и лечения некоторых болезней, в производстве красителей, взрывчатых веществ, люминофоров.
Азот и фосфор применяются при производстве минеральных удобрений, азот применяется при синтезе аммиака, для создания инертной атмосферы в лампах, используется в медицине. Фосфор применяется при производстве фосфорной кислоты.
Алмаз используется при обработке твердых изделий, в буровых работах и ювелирном деле, графит – для изготовления электродов, тиглей для выплавки металлов, в производстве карандашей, резины и др.

Источник

В химических реакциях неметаллы могут проявить себя и как восстановители, и как окислители. Из общих химических свойств неметаллов отметим их способность взаимодействовать с металлами, с водородом и кислородом.

Взаимодействие неметаллов с металлами

В реакциях с металлами неметаллы проявляют себя как окислители.

А. Особенно активно с металлами взаимодействуют галогены. В результате реакций соединения образуются соли — галогениды.

Например, при взаимодействии алюминия с иодом образуется иодид алюминия AlI3 :

2Al0+3I20&xrarr;H2O2Al+3I3−1.

Вода в этой химической реакции является катализатором.

Видеофрагмент:

Взаимодействие алюминия с иодом

Железо активно реагирует с хлором, образуя хлорид железа((III)) FeCl3:

2Fe0+3Cl20&xrarr;to2Fe+3Cl3−1.

Видеофрагмент:

Взаимодействие железа с хлором

Б. Металлы реагируют с серой, образуя сульфиды.

Реакция соединения алюминия с серой начинается после того, как смесь веществ нагрели. Продуктом реакции является сульфид алюминия AlS32:

2Al0+3S0&xrarr;toAl2+3S3−2.

Видеофрагмент:

Взаимодействие алюминия с серой

Химическое взаимодействие между натрием и серой протекает при простом механическом смешивании. В результате образуется сульфид натрия NaS2:

2Na0+S0→Na2+1S−2.

Видеофрагмент:

Взаимодействие натрия с серой

Взаимодействие неметаллов с водородом

По сравнению с другими неметаллами водород имеет невысокую электроотрицательность. В силу этой причины в реакциях с другими неметаллами, как правило, данный химический элемент будет восстановителем, а другие неметаллы — окислителями.

В таких реакциях образуются летучие водородные соединения, состав молекул которых отвечает общей формуле RHx, где (R) — неметалл, а (х) — индекс, указывающий число атомов водорода в молекуле образовавшегося вещества. Этот индекс численно совпадает с валентностью неметалла, с которым водород соединяется.

Например, в реакции соединения водорода с хлором образуется газ хлороводород (HCl):

H20+Cl20&xrarr;to2H+1Cl−1.

Видеофрагмент:

Взаимодействие водорода с хлором

Взаимодействие водорода с азотом происходит при выcокой температуре и давлении. В промышленности для ускорения данного процесса используют катализатор. Продуктом взаимодействия этих двух неметаллических веществ является газ аммиак NH3:

N20+3H20&rlarr;to,p2N−3H3+1.

Взаимодействие неметаллов с кислородом

Кислород имеет высокую электроотрицательность, поэтому в реакциях с другими неметаллами он является окислителем, а другие неметаллы — восстановителями.

В результате соединения кислорода с другими неметаллами образуются оксиды.

Например, сера сгорает в кислороде, образуя сернистый газ или оксид серы((IV)) SO2:

S0+O20→S+4O2−2.

Фосфор энергично cгорает в кислороде ярким пламенем. В ходе реакции образуются белые клубы оксида фосфора((V)) PO52:

4P0+5O20→2P2+5O5−2.

Видеофрагмент:

Горение фосфора в кислороде

В то же самое время взаимодействие кислорода с химически малоактивным азотом протекает медленно и начинается только при очень высокой температуре. Продуктом реакции является газообразный оксид азота((II)) NO:

N20+O20&xrarr;to2N+2O−2.

Такая химическая реакция протекает в атмосфере при разряде молнии, а также в цилиндрах двигателей при сгорании топлива.

Источник