Классификация простых веществ

Простые вещества делятся на две большие группы – металлы и неметаллы. Из 114 элементов, известных к настоящему времени, только 22 неметалла, остальные – металлы.

Иногда благородные газы – элементы VIII группы, главной подгруппы, выносят в отдельное семейство. Это оправдано, так как атомы этих элементов имеют на внешнем электронном уровне по 8 (гелий – 2) электронов, т.е. законченную устойчивую электронную оболочку. Поэтому они не вступают в химические взаимодействия. К настоящему времени получены только соединения криптона, ксенона и радона с самыми активными неметаллами: фтором и кислородом. Связь в этих соединениях особая, не похожая на обычную ковалентную связь. Такие инертные элементы вполне можно рассматривать отдельно. Но тогда на долю неметаллов приходится всего 16 элементов.

Чем же металлы и неметаллы отличаются друг от друга? Давайте рассмотрим все по порядку.

1. Особенности строения атома

Металлы имеют на внешнем электронном уровне мало электронов и много свободных орбиталей. Они также должны иметь достаточно большой радиус атома и, как следствие, низкие потенциал ионизации и электроотрицательность. Эти условия соблюдаются для s-элементов, имеющих на внешнем уровне 1 или 2 электрона. Исключение здесь составляют элементы первого периода – водород и гелий. Гелий имеет законченный внешний уровень и относится к благородным газам, а у водорода слишком маленький радиус атома и свободные орбитали отсутствуют. Как вы помните, все d- и f-элементы также имеют на внешнем электронном уровне 2, реже 1 электрон, поэтому все они относятся к металлам. Для p-элементов характерно изменение количества внешних электронов от 3 до 8. Радиус атома при движении по группе сверху вниз увеличивается, а в периоде слева направо уменьшается. Поэтому некоторые р-элементы проявляют свойства металлов, а некоторые – неметаллов. Если в Периодической системе провести диагональ от бериллия до астата, то p-элементы, расположенные ниже этой диагонали, являются металлами, а выше – неметаллами. Элементы, находящиеся вблизи диагонали, проявляют промежуточные свойства.

Неметаллы же, напротив, должны иметь много электронов на внешнем уровне, маленький радиус атома, большие электроотрицательность и потенциал ионизации. Этому условию отвечают р-элементы, находящиеся выше диагонали «бериллий – астат». Они-то и относятся к неметаллам.

2. Нахождение металлов и неметаллов в группах Периодической системы

Все побочные подгруппы, а также лантаноиды и актиноиды – это металлы. Рассмотрим главные подгруппы. Очевидно, что I и II группы – металлы (водород – неметалл). В III группе появляется неметалл бор, который должен был бы образовать катион с зарядом +3, но из-за маленького радиуса атома такой катион имел бы слишком большую концентрацию заряда, что энергетически невыгодно. В IV группе наблюдается наибольшее разнообразие свойств элементов. Углерод и кремний – типичные неметаллы, германий условно относят к металлам (металлоид). Этот элемент имеет самые промежуточные свойства, например, он является полупроводником. Олово и свинец – это уже металлы. В V группе металлы – это сурьма и висмут, в VI – радиоактивный полоний. Остальные элементы V, VI и VII групп проявляют свойства неметаллов.