Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ

нако в большинстве случаев внешний слой содержит от 4 до 8 электронов. В атомах типичных элементов неметаллов (азот, халькогены, галогены) внешний электронный слой близок к завершению. Поэтому у атомов неметаллов с незавершенным внешним слоем выражена тенденция к принятию электронов, т. е. проявлению сильных окислительных свойств. На выра­ женные окислительные свойства атомов неметаллов указыва­ ют большие, чем для металлов, значения электроотрицатель­ ности (1,8—4,1), энергии ионизации и сродства к электрону.

Некоторые элементы неметаллы со схожими свойствами объединяются в естественные семейства: благородные газы — элементы VIIIA-группы, галогены — элементы VIIA-группы,

халькогены — элементы VIA-группы, пниктогены — элементы

VA-группы.

В составе сложных соединений атомы неметаллов могут проявлять как отрицательные, так и положительные степени окисления, что зависит от электроотрицательности атомов партнеров по химической связи.

Фтор, как самый электроотрицательный элемент, в соеди­ нениях проявляет единственную степень окисления, равную -1.

Как правило, низшая степень окисления атомов неметаллов IVА—VHA-групп равна разности двух величин: номера группы и числа 8, а высшая степень окисления равна номеру группы. Есть и исключения: для кислорода высшая степень окисления равна +2; не получены устойчивые соединения Не, Ne и Аг со степенью окисления атомов +8. Низшую степень окисления атомы неметаллов проявляют в соединениях не только с ме-

таллами (FeS, Ca3N?), но и с неметаллами (НС1, FES, NH3,

-2

SO9). Низшая степень окисления атома бора равна -3 (А1В). Известны соединения Хе и Кг, в которых атомы этих эле­ ментов проявляют степени окисления +2, +4, +6 и даже +8

(ХеО4).

Высшая ковалентность атомов неметаллов, как правило, равна номеру группы, однако для атомов всех элементов вто­

рого периода она равна IV.

12.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕМЕТАЛЛОВ

Неметаллы могут реагировать как с металлами (особенно эффективно со щелочными и щелочноземельными), так и с другими неметаллами. Химическая активность простых веществ неметаллов сильно отличается. Очень активны галогены, кис­

лород и практически инертны благородные газы. Химическая активность простого вещества неметалла за­

висит от положения элемента неметалла в периодической

системе, а также от условий протекания реакции и природы реагентов; активность многих неметаллов (азот, сера, углерод, кремний) резко возрастает при повышении температуры.

Химическая активность простых веществ галогенов с рос­ том заряда ядра атома уменьшается, однако химическая актив­

ность фосфора выше, чем азота, хотя заряд ядра атома фосфо­ ра больше. Различна и химическая активность аллотропных модификаций элемента: озон более активен, чем кислород, а белый фосфор более активен, чем черный или красный.

Окислительные свойства неметаллов в периодах усиливают­ ся слева направо, а в группах ослабевают сверху вниз. Фтор — самый сильный окислитель среди простых веществ.

Неметаллы проявляют окислительные свойства в реакциях с металлами:

О О +2-1

Си + С12 = СиС12,

ОО +1-1

2К + Н, = 2КН,

а также в реакциях между собой (окислителем является не­ металл, электроотрицательность атома которого больше):

О0+5-2

5S + 2P = P2S5 (окислитель — сера);

0 0 +2-1

S + С12 = SC12

(окислитель — хлор);

(окислитель — углерод).

В бинарных соединениях неметаллов на первом ме­ сте всегда записывается символ элемента с меньшей электроотрицательностью (исключения: метан СН4 и другие углеводороды, аммиак NH3, гидразин NH4, фосфин РН3).

Бинарное соединение называют по элементу с большей электроотрицательностью, добавляя суффикс -ид, например, OF2 — фторид кислорода(П) (но не оксид фтора), ВгС1 — хлорид брома(1), КН — гидрид калия, Ca3N0 — нитрид кальция.

Водородные соединения неметаллов летучи, их водные растворы могут обладать кислотными свойствами (водородные соединения галогенов, H2S, H2Se, Н,Те), однако водный раствор аммиака проявляет слабые основные свойства:

NH3 + Н,0 # NH3 • Н2О # NH+ + ОН",

а у водного раствора СН4 кислотно-основные свойства вообще отсутствуют.

Некоторые неметаллы непосредственно реагируют с кис­ лородом, образуя кислотные или несолеобразующие оксиды (фосфор, азот, углерод, кремний, сера):

4Р + 5О2 = 2Р,О5,

N2 + О, # 2NO,

S + о, = so2.

Благородные газы и галогены (кроме фтора) с кислородом не взаимодействуют.

Неметаллы могут быть и восстановителями, особенно в ре­ акциях с кислородом и фтором:

никель), при этом он переходит в очень активное атомарное состояние (именно поэтому перечисленные металлы — ката­ лизаторы в реакциях гидрирования).

Связь в молекуле Н9 достаточно прочная (436 кДж/моль),

поэтому при обычных условиях химическая активность водо­ рода невелика, однако она резко возрастает при повышении температуры и использовании катализаторов (Pd, Pt и Ni).

Из простых веществ водород непосредственно не реа­ гирует с благородными газами, фосфором, кремнием, бором, а также с некоторыми металлами (золотом, се­ ребром, ртутью).

В реакциях с металлами водород является окислителем, в реакциях с неметаллами — восстановителем.

Реакции с простыми веществами:

• водород взаимодействует с галогенами (Г2: F2, С12, Вг2, 12):

Н2 + Г2 = 2НГ,

причем со фтором реакция протекает даже в темноте,

схлором — при нагревании или облучении УФ светом,

сбромом и иодом — при нагревании, обратимо;

•с серой

•со щелочными и щелочноземельными металлами, обра­ зуя гидриды:

Н2 + 2К = 2КН,

Н2 + Са = СаН2;

• с кислородом

2Н2 + О2 = 2Н2О.