Неметаллы и их свойства (Учебно-методические материалы для подготовки к сдаче егэ по химии)

2. Общая характеристика неметаллов

К настоящему времени известно около 500000 неорганических веществ, которые в зависимости от состава подразделяются на простые и сложные вещества. Простые вещества (их всего около 400) в свою очередь делятся на металлы (литий, натрий, калий, магний, кальций, алюминий, медь, серебро, золото, цинк, ртуть, титан, ванадий, хром, вольфрам, марганец, железо, кобальт, никель, платина и многие другие) и неметаллы (водород, бор, углерод, кремний, азот, фосфор, кислород, сера, фтор, хлор, бром, иод, гелий, неон и некоторые другие). Эта классификация простых веществ на два класса достаточно условна, т.к., с одной стороны, некоторые простые вещества проявляют одновременно и металлические и неметаллические свойства. С другой стороны, некоторые химические элементы образуют аллотропные модификации, как с металлическими, так и с неметаллическими свойствами.

Около 20 химических элементов образуют простые вещества, являющиеся неметаллами, обладающих свойствами противоположными свойствам металлов: отсутствие металлического блеска, ковкости (пластичности), электрической проводимости, с низкой теплопроводностью. В периодической таблице химических элементов (в ее длиннопериодном варианте) граница между металлами и неметаллами проходит по диагонали от бора до астата, при этом германий все же часто относят к неметаллам. Как уже указывалось, деление простых веществ на металлы и неметаллы по приведенным признакам достаточно условно, так как и некоторые неметаллы обладают металлическим блеском, например, иод; известны хрупкие металлы; некоторые химические элементы образуют как металлические, так и неметаллические аллотропные модификации.

С химической точки зрения неметаллы при взаимодействии с другими веществами могут выступать и в роли доноров, и в роли акцепторов электронов, то есть могут проявлять в соединениях как положительные, так и отрицательные значения степени окисления.

Исходя из вышеуказанного, к неметаллам относят простые вещества, образованные химическими элементами главных подгрупп VIII группы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон); VII группы (водород, фтор, хлор, бром, иод, астат); VI группы (кислород, сера, селен, теллур); V группы (азот, фосфор, мышьяк); IV группы (углерод, кремний, германий); III группы – бор. Часто благородные газы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон) выделяют в особую группу химических элементов.

3. Типичные химические свойства неметаллов

Химические свойства неметаллов. В отличие от металлов, неметаллы обладают и окислительными, и восстановительными свойствами. Окислительная активность неметаллов зависит, с одной стороны, от размеров атомов (чем меньше атомы, тем активнее вещество), а с другой – от прочности ковалентных связей в простом веществе (чем прочнее связи, тем менее активно вещество). Следует отметить, что для благородных газов вообще известны лишь немногие соединения криптона, ксенона и радона с наиболее электроотрицательными элементами. Для неметаллов характерны реакции взаимодействия с металлами, кислородом, водородом и другими неметаллами. Рассмотрим некоторые типичные свойства неметаллов.

Реакции неметаллов с металлами.

S + 2Na = Na₂S + Q

N₂ + 6Li = 2Li₃N

3Cl₂ + 2Fe = 2FeCl₃

Si + 2Mg = Mg₂Si

Неметаллы и кислород. Сера, фосфор, азот, кремний и некоторые другие неметаллы при нагревании в воздухе или в атмосфере кислорода реагируют с ним непосредственно.

O₂ + S = SO₂

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

Благородные газы и галогены непосредственно с кислородом не взаимодействуют, их соединения получают другими методами.

Неметаллы реагируют с водородом.

O₂ + 2H₂ = 2H₂O + Q

S + H₂ = H₂S

F₂ + H₂ = 2HF

Неметаллы реагируют с другими неметаллами. Следует учесть, что (как и во многих других процессах) здесь наряду с сульфидом фосфора (V) или хлоридом фосфора (V) образуются и другие соединения. Однако часто бывает достаточным указать уравнение одной, основной реакции.

2P + 5S = P₂S₅

5Cl₂ + 2P = 2PCl₅

Неметаллы реагируют со сложными веществами.

Cl₂ + 2HBr = Br₂ + 2HCl

4F₂ + CH₄ = CF₄ + 4HF 3O₂ + 4NH₃ = 2N₂ + 6H₂O

H₂ + CuO = Cu + H₂O 2С + MnO₂ = Mn + 2CO 4H₂ + Fe₃O₄ = 3Fe + 4H₂O

Получение неметаллов. Привожу несколько уравнений реакций, в ходе которых можно получить неметаллы в лаборатории:

2KMnO₄ + 16HCl = 2MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂↑ + 8H₂O

2KBr + MnO₂ + 2H₂SO₄ = K₂SO₄ + MnSO₄ + Br₂↑ + 2H₂O

6KI_тв. + K₂Cr₂O_7тв. = 3I₂↓+ Cr₂O₃·4K₂O

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SO₃ + S↓

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + О₂