Неметаллы - это химические элементы, которые образуют в свободном виде простые вещества, не обладающие физическими свойствами металлов . Из 114 химических элементов 92 относятся к металлам, 22 являются неметаллами. Неметаллы - простые вещества, при обычных условиях могут быть газами, жидкостями и твёрдыми веществами (рис. 46).

Рис. 46.
Простые вещества - неметаллы

Лабораторный опыт № 6
Ознакомление с коллекцией неметаллов

Ознакомьтесь с коллекцией неметаллов. Запишите химические формулы выданных вам неметаллов, расположите их в порядке возрастания:

1. плотности;
2. твёрдости;
3. блеска;
4. интенсивности изменения цвета.

Для выполнения задания используйте приложения 1 и 2, дополнительные источники информации.

Газами являются гелий Не, неон Ne, аргон Аr, криптон Кr, ксенон Хе, радон Rn. Их называют инертными газами. Молекулы инертного газа состоят из одного атома. На внешнем электронном слое у атомов инертных газов (за исключением гелия) восемь электронов. У гелия - два. Своей химической устойчивостью инертные газы напоминают благородные металлы - золото и платину, и у них есть второе название - благородные газы. Это название более подходит к инертным газам, которые всё-таки вступают иногда в химические реакции и образуют соединения. В 1962 г. появилось сообщение о том, что получено соединение ксенона с фтором. Сейчас известно уже более 150 соединений ксенона, криптона, радона с фтором, кислородом, хлором и азотом.

Представление о химической исключительности благородных газов оказалось не очень состоятельным, и потому вместо предполагаемой нулевой группы инертные газы были помещены в VIII группу (VIIIA группу) таблицы Д. И. Менделеева.

Гелием, по легкости уступающим только водороду, но, в отличие от последнего, негорючим, т. е. не представляющим пожарной опасности, заполняют аэростаты и дирижабли (рис. 47).

Рис. 47.
Воздушные шары и дирижабли заполняют гелием

Неон используют для изготовления световой рекламы (рис. 48). Вспомните образное выражение «улицы города были залиты неоном».

Газы водород, кислород, азот, хлор, фтор образуют двухатомные молекулы, соответственно - Н 2 , O 2 , N 2 , Cl 2 , F 2 .

Состав вещества изображают на письме, используя химические знаки и цифры - индексы, с помощью химической формулы. По химической формуле, как вы уже знаете, вычисляют относительную молекулярную массу вещества (Мr). Относительная молекулярная масса простого вещества равна произведению относительной атомной массы на число атомов в молекуле, например кислорода O 2:

Мr(02) = Аr(0) × 2 = 16 × 2 = 32.

Однако элемент кислород образует ещё одно газообразное простое вещество - озон, в состав молекул которого входят уже три атома кислорода. Химическая формула озона 0 3 , а его относительная молекулярная масса: Мr(03) = 16 × 3 = 48.

Свойства аллотропных модификаций химического элемента кислорода - простых веществ кислорода O 2 и озона O 3 - различны. Кислород не имеет запаха, а озон пахнет (отсюда и его название - в переводе с греческого озон означает «пахнущий»). Этот запах, аромат свежести, можно почувствовать во время грозы, так как озон образуется в малых количествах в воздухе в результате электрических разрядов.

Кислород - газ без цвета, а озон имеет бледно-фиолетовый цвет. Озон более бактерициден (лат. цидао - убивать), чем кислород. Поэтому озон применяют для обеззараживания питьевой воды. Озон способен удерживать ультрафиолетовые лучи солнечного спектра, губительные для всего живого на Земле, и потому озоновый слой, располагающийся в атмосфере на высоте 20-35 км, защищает жизнь на нашей планете (на рисунке 49 вы видите фотографию, сделанную из космоса с помощью искусственного спутника Земли, где области пониженного содержания озона в атмосфере («озоновые дыры») обозначены белым цветом).

Рис. 49.
«Озоновые дыры» в атмосфере Земли

Из простых веществ - неметаллов при обычных условиях жидкостью является только бром, молекулы которого двухатомны. Формула брома Вr 2 . Это тяжёлая бурая, с неприятным запахом жидкость (отсюда и название, так как бромос с древнегреческого переводится как «зловонный»).

Некоторые твёрдые вещества - неметаллы известны с древнейших времён - это сера и углерод (в форме древесного угля, алмаза и графита).

У твёрдых веществ - неметаллов также наблюдается явление аллотропии. Так, элемент углерод образует такие различные по внешнему виду простые вещества, как алмаз, графит (рис. 50). Причина отличия свойств алмаза и графита состоит в строении кристаллических решёток этих веществ, которые вы рассмотрите несколько позднее.

Рис. 50.
Аллотропные видоизменения углерода и области их применения

Элемент фосфор имеет две аллотропные модификации: фосфор красный (им покрывают боковую сторону спичечного коробка) и фосфор белый. Последний имеет четырёхатомную молекулу, состав его отражается формулой Р 4 .

Твёрдым веществом - неметаллом является кристаллический иод с двухатомной молекулой I 2 . Не путайте его со спиртовым раствором иода - йодной настойкой, которая имеется в каждой домашней аптечке.

Кристаллический иод и графит не похожи на остальные простые вещества - неметаллы, они имеют металлический блеск.

Чтобы показать относительность деления простых веществ на основании их физических свойств на металлы и неметаллы, рассмотрим аллотропию химического элемента олова Sn. При комнатной температуре обычно существует бета-олово (β-Sn). Это всем известное белое олово - металл, из которого раньше отливали оловянных солдатиков (рис. 51, а) (вспомните сказку X. К. Андерсена «Стойкий оловянный солдатик»). Оловом покрывают изнутри консервные банки (рис. 51, б). Оно входит в состав такого известного сплава, как бронза, а также припоя (рис. 51, в).

Рис. 51.
Области применения олова:
а - игрушки; б - производство консервных банок; в - припой

При температуре ниже +13,2 °С более устойчиво альфа-олово (α-Sn) - серый мелкокристаллический порошок, имеющий скорее свойства неметалла. Процесс превращения белого олова в серое быстрее всего идёт при температуре, равной -33 °С. Это превращение получило образное название «оловянная чума».

Сравним теперь простые вещества - металлы и неметаллы с помощью таблицы 3.

Таблица 3
Простые вещества

Ключевые слова и словосочетания

1. Благородные газы.
2. Аллотропия и аллотропные видоизменения, или модификации.
3. Кислород и озон.
4. Алмаз и графит.
5. Фосфор красный и белый.
6. Белое и серое олово.
7. Относительность деления простых веществ на металлы и неметаллы.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

1. Рассмотрите этимологию названий отдельных благородных газов.
2. Почему химически неверно поэтическое выражение «В воздухе пахло грозой»?
3. Запишите схемы образования молекул: Na 2 , Br 2 , O 2 , N 2 . Каков тип химической связи в этих молекулах?
4. Какой тип химической связи должен быть в металлическом водороде?
5. Экспедиция полярного исследователя Р. Скотта к Южному полюсу в 1912 г. погибла из-за того, что потеряла весь запас горючего: оно находилось в запаянных оловом баках. Какой химический процесс лежал в основе этого?

>> Химия: Простые вещества - неметаллы

Неметаллы - это химические элементы, которые образуют в свободном виде простые вещества, не обладающие физическими свойствами металлов. Из 109 химических элементов 87 относятся к металлам, 22 являются неметаллами.

6. Относительность деления простых веществ на металлы и неметаллы.

Рассмотрите этимологию названий отдельных благородных металлов.

Почему химически неверно поэтическое выражена: «В воздухе пахло грозой»?

Запишите схемы образования молекул: Nа2, Вr2, О2, N2. Каков тип связи в этих молекулах?

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Лекция 3. Неметаллы

1. Общая характеристика элементов-неметаллов

Химических элементов-неметаллов всего 16, но два из них, кислород и кремний составляют 76% от массы земной коры. Неметаллы составляют 98,5 % от массы растений и 97,6 % от массы человека. Из углерода, водорода, кислорода, серы, фосфора и азота состоят все важнейшие органические вещества, они являются элементами жизни. Водород и гелий – основные элементы Вселенной из них состоят все космические объекты, включая наше Солнце. Без соединений неметаллов невозможно представить нашу жизнь, особенно если вспомнить, что жизненно важное химическое соединение – вода – состоит из водорода и кислорода.

Неметаллы – это химические элементы, атомы которых принимают электроны для завершения внешнего энергетического уровня, образуя при этом отрицательно заряженные ионы.

Практически все неметаллы имеют сравнительно малые радиусы и большое число электронов на внешнем энергетическом уровне от 4 до 7, для них характерны высокие значения электроотрицательности и окислительные свойства.

1.1. Положение элементов-неметаллов в Периодической системе химических элементов Менделеева

Если в Периодической системе провести диагональ от бора к астату, то справа вверх по диагонали будут находиться элементы-неметаллы, а слева снизу – металлы, к ним же относятся элементы всех побочных подгрупп, лантаноиды и актиноиды. Элементы, расположенные вблизи диагонали, например, бериллий, алюминий, титан, германий, сурьма, обладают двойственным характером и относятся к металлоидам. Элементы-неметаллы: s-элемент – водород; р-элементы 13 группы – бор; 14 группы – углерод и кремний; 15 группы – азот, фосфор и мышьяк, 16 группы – кислород, сера, селен и теллур и все элементы 17 группы – фтор, хлор, бром, йод и астат. Элементы 18 группы – инертные газы, занимают особое положение, они имеют полностью завершенный внешний электронный слой и занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами. Их иногда относят к неметаллам, но формально, по физическим признакам.

1.2. Электронное строение элементов-неметаллов

Практически все элементы-неметаллы на внешнем энергетическом уровне имеют большое число электронов – от 4 до 7. Элемент бор – аналог алюминия, у него всего 3 электрона на внешнем энергетическом уровне, но он имеет малый радиус, прочно удерживает свои электроны и имеет свойства неметалла. Особо отметим электронное строение водорода. Это s-элемент, но он довольно легко принимает один электрон, образует гидрид-ион и проявляет окислительные свойства металла.

Электронные конфигурации валентных электронов элементов-неметаллов приведены в таблице:

1.3. Закономерности в изменении свойств элементов-неметаллов

Рассмотрим некоторые закономерности в изменении свойств элементов-неметаллов, принадлежащих одному периоду и одной группе на основании строения их атомов.

В периоде:

Заряд ядра увеличивается,

Радиус атома уменьшается,

Число электронов на внешнем энергетическом уровне увеличивается,

Электроотрицательность увеличивается,

Окислительные свойства усиливаются,

Неметаллические свойства усиливаются.

В группе:

Заряд ядра увеличивается,

Радиус атома увеличивается,

Число электронов на внешнем энергетическом уровне не изменяется,

Электроотрицательность уменьшается,

Окислительные свойства ослабевают,

Неметаллические свойства ослабевают.

Таким образом, чем правее и выше стоит элемент в Периодической системе, тем ярче выражены его неметаллические свойства.