39

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Филиал государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате

( Филиал ГОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)

Кафедра химико-технологических процессов

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ХИМИИ

НЕМЕТАЛЛЫ

для студентов очной, очно-заочной и заочной форм обучения

инженерно-технических специальностей

Часть 2

У

2

фа 2009

Лабораторный практикум предназначен для студентов высших учебных заведений инженерных специальностей, изучающих курс общей химии, очной, очно-заочной и заочной форм обучения.

Для усвоения курса по неорганической химии «Неметаллы» студентам предлагается проделать 3 лабораторные работы, позволяющие изучить свойства азота, углерода и кремния, халькогенов и галогенов.

В теоретическом материале каждого раздела рассматриваются основные физико-химические свойства неметаллов, приводится их электронная конфигурация и, на основе электронного строения объясняются свойства элементов.

Лабораторные работы разработаны на основе, имеющихся на кафедре химико-технологических процессов приборов и реактивов и сопровождаются перечнем вопросов для подготовки к их защите.

Составители: Михольская И.Н., доц., канд. биол. наук

Фомина В.В., ассистент

Рецензенты:

 Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2009

Введение неметаллы

К неметаллам относятся 22 элемента, простые вещества которых при н.у. имеют следующий состав :

Период	I	II	III	IY	Y	YI	YII	YIII
1							H2	He
2			B	C	N2	O2 О3	F2	Ne
3				Si	P	S	CI2	Ar
4					As	Se	Br2	Kr
5						Te	I2	Xe
6							At	Rn

При н.у. водород, азот, кислород, фтор, хлор и благородные газы находятся в газообразном состоянии, бром – в жидком, а остальные – в твердом состоянии. Из газообразных элементов только кислород имеет две аллотропные модификации: О₂ и О₃. В твердом состоянии аллотропия представлена очень широко. Например:

бор – α и β –ромбоэдрические и тетрагональные модификации;

углерод – алмаз, графит, карбин и фуллерены;

кремний – кристаллический и аморфный;

сера – ромбическая, моноклинная и т.д.;

фосфор – белый, красный, черный, фиолетовый

Неметаллы проявляют как положительные, так и отрицательные степени окисления (исключение фтор и благородные газы).

Таблица 1

Характерные степени окисления неметаллов

Элемент	Название	Степени окисления
1	2	3
B	Бор	-3, 0,+3
C	Углерод	-4, -2, 0,+2, +4
Si	Кремний	-4, -2, 0,+2, +4
N	Азот	-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
P	Фосфор	-3, 0, +1, +3, +5
As	Мышьяк	-3, 0, +1, +3, +5
O	Кислород	-2, -1, 0, +2
S	Сера	-2, -1, 0, +2, +4, +6
Se	Селен	-2, 0, +2, +4, +6
Te	Теллур	0, +4, +6
F	Фтор	-1, 0
Cl	Хлор	-1, 0, +1, +3, +5, +7
Br	Бром	-1, 0, +1, +5, +7
I	Йод	-1, 0, +1, +5, +7

Поэтому они могут быть в химических реакциях и окислителями и восстановителями (кроме фтора – только окислитель). Неметаллы расположены в экспериментально составленный ряд по убыванию их активности:

F₂ > Cl_{2 >} O₂ > S > H₂ >N₂

По значениям стандартных окислительно-восстановительных потенциалов электродных процессов (рН<7) все неметаллы в водных растворах можно разделить на 3 группы:

Неметаллы	окислительная активность
Активные окислители	F2> О3> Cl2 >О2>Br2
Окислители средней активности	I2> C >Si> P
Малоактивные окислители	N2> S> As> Te >H2

Неметаллы проявляют себя и как восстановители, но активных восстановителей среди неметаллов нет:

Неметаллы	восстановительная активность
Восстановители средней активности	B> Si> P >H2
Малоактивные восстановители	As> S >Se
Очень слабые восстановители	I2> Br2> Cl2> O2 >N2

Такое деление неметаллов на группы позволяет классифицировать реакции между собой. Как правило, протекают реакции между активным окислителем (средней активности и малоактивным) и восстановителем средней активности; окислитель средней активности будет реагировать с малоактивным восстановителем. Остальные варианты редко возможны.

Для некоторых неметаллов и окислителей и восстановителей возможны реакции диспропорционирования, т.е. самоокисления-самовосстановления:

S + 2H₂ SO₄ → 3So₂ + 2H₂ O