§1. Общая характеристика неметаллических элементов

Химические элементы можно условно разделить на две группы: металлические и неметаллические элементы. Такая классификация основывается на типичных физических и химических признаках простых веществ, образованных этими элементами. В периодической системе химических элементов неметаллические элементы размещены в конце периодов. К ним относятся: Гидроген, Гелий, Бор, Карбон, Нитроген, Оксиген, Флуор, Неон, Силиций, Фосфор, Сульфур, Хлор, Аргон, Арсен, Селен, Бром, Теллур, Йод, Астат, и другие инертные элементы. Это ρ-элементы, за исключением Н и Не, которые относятся к s-элементам. Какие же признаки по своей совокупности дают возможность лучше всего узнать химический элемент с неметаллическим характером? Типичной для них является способность быть в реакциях окислителями. На внешнем энергетическом уровне атомы неметаллических элементов имеют, как правило, более 4 электронов. Почти все они могут присоединять определенное количество электронов и превращаться в отрицательно заряженные ионы — анионы. Способность атомов неметаллических элементов присоединять электроны или смещать их в свою сторону возрастает в группе снизу вверх, а в периоде – слева направо. Поэтому самый типичный неметаллический элемент находится в правом верхнем углу периодической системы. Это – Флуор. Количество электронов на внешнем энергетическом уровне совпадает с номером группы. Неметаллические элементы одной группы главной подгруппы имеют одинаковое строение внешнего энергетического уровня. Высшие оксиды неметаллических элементов являются кислотными оксидами. Соединения неметаллических элементов с Гидрогеном при обычных условиях – газообразные вещества.

Простые вещества неметаллов

Простые вещества, образованные атомами неметаллических элементов, имеют общее название неметаллы. К неметаллам относятся фосфор, сера, графит, бром, йод, кислород, водород, кремний и др. Неметаллов значительно меньше, чем металлов.
Названия простых веществ часто совпадают с названиями тех элементов, которыми они образованы. Следует помнить, что название элемента пишется с большой буквы, а название простого вещества – с маленькой.

Названия самых распространенных простых веществ и соответствующих химических элементов, которые их образуют

Название простого вещества	Формула простого вещества	Название соответствующего химического элемента
Водород	H₂	Гидроген
Кислород, Озон	O₂, O₃	Оксиген
Сажа, графит, алмаз, уголь	C	Карбон
Сера	S	Сульфур
Азот	N₂	Нитроген
Фтор	F₂	Флуор
Фосфор (белый, красный)	P	Фосфор
Йод	I₂	Йод
Бром	Br₂	Бром
Кремний	Si	Силиций
Хлор	Cl₂	Хлор

Часть неметаллов имеет атомное строение: инертные газы, графит, алмаз, силиций, бор, красный фосфор. Остальные неметаллы молекулярного строения. Молекулы некоторых неметаллов состоят из двух атомов, молекула озона трехатомная, белого фосфора Р₄ – четырехатомная, молекула серы состоит из восьми атомов S₈, молекула фуллерена состоит из 60 атомов.

Физические свойства неметаллов

При нормальных условиях неметаллы водород, кислород, озон, азот, хлор, фтор, инертные газы находятся в газообразном агрегатном состоянии, бром – жидкость, остальные неметаллы – сера, углерод, фосфор, кремний, йод — твердые вещества. Неметаллы отличаются по цвету. Так, водород, кислород, азот – бесцветные газы; фтор – бледно-желтый, хлор – желто-зеленый ядовитый газ с резким специфическим запахом; бром – темно-красная жидкость, желто-бурые пары которой имеют резкий неприятный запах, а при попадании на кожу вызывают ожоги. Фосфор красный – красного цвета, фосфор белый – белого цвета. Сера – желтого цвета, йод – черно-фиолетовый с металлическим блеском.

Поскольку неметаллы имеют разные агрегатные состояния, то и температуры их плавления и кипения находятся в широких пределах. Газообразные неметаллы при нормальных условиях кипят при низких температурах (почти -200°С). Йод при нагревании сублимируется – сразу переходит из твердого состояния в газообразное. Сера кипит в пламени спиртовки. Если кусок серы потереть о сухую ладонь или шерсть, сера электризуется и начинает притягивать к себе клочки бумаги. Сера не растворяется в воде и не смачивается ею. Если бросить на поверхность воды щепотку серного цвета (рассыпчатый порошок), частицы серы не утонут в воде, а будут плавать на поверхности, образуя на ней золотисто-желтую пленку. Такое всплытие мелких частиц вещества, которое не смачивается водой, называется флотацией. Температура кипения алмаза +3000°С.
Большинство неметаллов не проводят электрический ток, то есть являются диэлектриками. Кремний — полупроводник, а графит – проводник электрического тока. Неметаллы плохо проводят тепло, хрупкие, некоторые растворимы в воде, многие из них хорошо растворимы в органических растворителях.

Лабораторный опыт 1. Ознакомление с образцами простых веществ неметаллов

Задание 1. Ознакомьтесь с внешним видом, цветом, агрегатным состоянием, растворимостью в воде выданных вам образцов неметаллов.
Задание 2. Выясните по справочной литературе температуры кипения и плавления этих неметаллов.

Задания для самоконтроля

■

1. Электронная формула атома некоторого химического элемента имеет вид 1s²2s²2p⁶3s¹3p³. Назовите этот элемент. В каком состоянии находится атом этого элемента: в возбужденном или не возбужденном?

2. Установите соответствие между неметаллическим элементом и степенями окисления, которые он может проявлять в соединениях:

Элемент:	Степени окисления:
1. Фосфор	а) –1, +5, +7
2. Карбон	б) –2, +4, +6
3. Хлор	в) –1
4. Флуор	г) –3, +3, +5
	д) –4; +2; +4

3. Установите последовательность возрастания окислительных свойств атомов неметаллических элементов:
а) Cl;
б) P;
в) Si;
г) C.

4. Укажите число нейтронов в атоме :
а) 53;
б) 127;
в) 74.

5. Обозначьте количество неспаренных электронов в невозбужденном атоме элемента с протонным числом 17.

▲●

6. Напишите формулы неметаллов, для которых название неметаллического элемента не совпадает с названием простого вещества.

7. Каких элементов в природе больше:
а) неметаллических;
б) металлических?

8. Установите последовательность увеличения числа неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне атомов в возбужденном состоянии:
а) Cl;
б) P;
в) Si;
г) N.

9. Укажите местоположение неметаллических элементов в периодической системе:
а) подгруппа а V-VI групп;
б) подгруппа в V-VI групп;
в) подгруппа а VII-VIII групп;
г) подгруппа а I-III групп.

●●

10. Какой неметаллический элемент расположен во втором периоде и имеет на внешнем энергетическом уровне 5 электронов:
а) B;
б) N;
в) F;
г) C.

11. Обозначьте протонные числа неметаллических элементов, расположенных в одном периоде:
а) 16 і 10;
б) 7 і 15;
в) 6 і 8;
г) 8 і 16 .

12. Установите соответствие между неметаллическим элементом и зарядом иона, который он может образовать:

Элемент:	Заряд иона:
1. Силиций	а) 1–
2. Нитроген	б) 4–
3. Хлор	в) 2–
4. Сульфур	г) 3–

13. Обозначьте вещество немолекулярного строения:
а) Si;
б) H₂;
в) CO₂;
г) Cl₂.

●●●

14. Установите последовательность возрастания радиусов атомов элементов:
а) Br;
б) J;
в) F;
г) Cl .

15. Укажите орбитали, на которых размещаются электроны в атоме Фосфора в возбужденном состоянии:
а) s-орбитали;
б) s— та p-орбитали;
в) 3, p — та d-орбитали;
г) s-, p— та d-орбитали.

16. Установите соответствие между неметаллическими элементами и электронными формулами их атомов:

Элемент:	Электронные формулы:
1. Фосфор	а) 1s²2s²2p⁶3s²3p²
2. Силиций	б) 1s²2s²2p⁶3s²3p³
3. Хлор	в) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴
4. Сульфур	г) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
	д) 1s²2s²2p⁶3s¹3p³