37. Элементы с неметаллическими свойствами находятся в iiia-viiia – группах Периодической системы:
|
Период |
IA |
IIIA |
IVA |
VA |
VIA |
VIIA |
VIIIA |
|
1 |
H |
|
|
|
|
|
He |
|
2 |
|
B |
C |
N |
O |
F |
Ne |
|
3 |
|
|
Si |
P |
S |
Cl |
Ar |
|
4 |
|
|
|
As |
Se |
Br |
Kr |
|
5 |
|
|
|
|
Te |
I |
Xe |
|
6 |
|
|
|
|
|
At |
Rn |
Характерной особенностью неметаллов является большее (по сравнению с металлами) число электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов.
Это определяет их большую способность к присоединению электронов и проявлению высокой окислительной активности.
Вот почему значения электроотрицательности у них велики (кроме инертных газов). Отсюда многообразие в химических свойствах и способах получения неметаллов.
Слева направо по периоду:
радиусы атомов – уменьшаются;
электроотрицательности – увеличиваются;
окислительные свойства неметаллов - возрастают (кроме инертных газов);
восстановительные свойства водородных соединений – уменьшаются;
кислотные свойства высших оксидов и гидроксидов (кислот!)– усиливаются;
кислотные свойства водородных соединений – возрастают.
Сверху вниз по подгруппе:
радиусы атомов – увеличиваются;
электроотрицательности – уменьшаются;
окислительные свойства неметаллов - уменьшаются (кроме инертных газов);
восстановительные свойства водородных соединений – увеличиваются;
кислотные свойства высших оксидов и гидроксидов (кислот!)– ослабевают;
кислотные свойства водородных соединений – возрастают
Водородные соединения неметаллов*
|
Период |
IA |
IIIA |
IVA |
VA |
VIA |
VIIA |
VIIIA |
|
1 |
H-нет |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
B2Н6 |
CН4 |
NН3 |
(ж)Н2O |
НF |
|
|
3 |
|
|
SiН4 |
PН3 |
Н2S |
НCl |
|
|
4 |
|
|
|
AsН3 |
Н2Se |
НBr |
|
|
5 |
|
|
|
|
Н2Te |
НI |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
НAt |
|
* -все газы, кроме воды.
кислоты основание амфотерное соединение
Кислородосодержащие соединения
|
Период |
IA |
IIIA |
IVA |
VA |
VIA |
VIIA |
VIIIA |
|
1 |
(ж) H2О |
|
|
|
|
|
Инертные газы – нет |
|
2 |
|
(тв)B2О3 |
(г)CО2 |
(тв)N2О5 |
O - нет |
F - нет |
|
|
3 |
|
|
(тв)SiО2 |
(тв)P2О5 |
(тв)SО3 |
(ж) Cl2О7 |
|
|
4 |
|
|
|
(тв)As2О5 |
(тв)SeО3 |
Br2О7-не сущ. |
|
|
5 |
|
|
|
|
(тв)TeО3 |
I2О7-не сущ. |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
At - нет |
38.Если в периодической таблице элементов Д.И.Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп), а справа вверху – элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером.
К элементам - металлам относятся s - элементы I и II групп, все d- и f - элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы – металлы расположены в начале периодов
Общие физические свойства
Объясняются особым строением кристаллической решетки - наличием свободных электронов ("электронного газа").
- Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe уменьшается.
- Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
- Электропроводность.Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду Ag,Cu,Al,Fe уменьшается.
При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".
- Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.
- Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
Цветные металлы имеют красную, желтую, белую окраску. Они обладаю большой пластичностью, малой твердостью, низкой температурой плавления. Известно, что олово имеет полиморфизм. Типичный представитель – медь.
К черным металлам относятся:
− железные металлы – железо, кобальт, никель, марганец;
− тугоплавкие металлы; имеют температуру плавления выше чем у железа, т.е. более 15390С
- титан, ванадий, хром, цирконий, ниобий, молибден, вольфрам, технеций, гафний, рений;
− урановые металлы (актиноиды) – торий, актиний, уран, нептуний, плутоний и др. (с 89 до 103 элемента);
− редкоземельные металлы (с 57 -71 элементы), лантан, церий, ниодим и д.р.;
− щелочноземельные металлы
- литий, натрий, кальций, калий, рубидий, стронций, цезий, барий, франций, родий, скандий.
К цветным металлам относятся:
− легкие – бериллий, магний, алюминий;
− благородные металлы
- рутений, радий, палладий, осмий, иридий, платина, золото, серебро и полублогородная медь;
− легкоплавкие металлы – цинк, кадмий, ртуть, галлий, индий, талий, германий, олово, свинец, мышьяк, сурьма, висмут.
Восстановление:
ZnО + С = Zn + СО
Обжигом сульфидов металлов и последующим восстановлением образовавшихся оксидов (например, углем)
2ZnS + ЗО2 = 2ZnО + 2SО2
ZnО + С = СО + Zn
Электролизом расплавов солей
СuСl2, — Сu2+ 2Сl
Катод (восстановление): Анод (окисление):
Сu2+ 2е- = Сu0 2Cl - 2е- = Сl°2
Пирометаллургия — совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах. Это отрасль металлургии, связанная с получением и очищением металлов и металлических сплавов при высоких температурах
Гидрометаллурги́я — выделение металлов из руд, концентратов и отходов производства с помощью водных растворов определённых веществ (химических реагентов).
Электрометаллургия — Методы получения металлов, основанные на электролизе, т. е. выделении металлов из растворов или расплавов их соединений при пропускании через них постоянного электрического тока. Этот метод применяют главным образом для получения очень активных металлов – щелочных, щелочноземельных и алюминия, а также производства легированных сталей.
39. Характерными свойствами для металлов являются следующие: Восстановление неметаллов: 2Мg + О2 = 2МgО
Взаимодействие с водой: 2Nа + 2Н2О == 2NаОН + Н2
Электродный потенциал метала (E) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:
Энергия ионизации — представляет собой наименьшую энергию, необходимую для удаления электрона от свободного атома в его низшем энергетическом (основном) состоянии.
С водой:
Fe + H2O=FeO + H2
С неметаллами:
3Cl2 + 2Fe = 2FeCl3
С кислотой:
Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2↑
С щелочью:
Fe+2KOH+2H2O=3H2+K2FeO4