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.
Химические элементы Оксиген, Сульфур, Карбон и Фосфор в свободном состоянии существуют в форме нескольких простых веществ.
Термин ввел Я. Берцелиус в 1841 г., что с греческого означает «другие свойства».
Атомы неметаллических элементов составляют большинство соединений во Вселенной и верхних слоях Земли. Они более распространены в природе, чем металлы. Некоторые неметаллические элементы встречаются в природе посредством простых веществ: месторождения самородной серы в Прикарпатье; Завалловское месторождение графита; существуют залежи пород, содержащих алмазы. В состав воздуха входят: азот, кислород, инертные газы. Самым распространенным элементом в космосе является Гидроген. Значительно большее количество атомов неметаллических элементов образуют разнообразные сложные вещества. Так, значительную часть литосферы составляет кремнезем SiO2, гидросферы – вода.
Неметаллы, за исключением инертных газов, являются достаточно химически активными веществами. Внешний электронный слой в их атомах не завершен, но близок к завершению, поэтому атомы неметаллических элементов легко присоединяют электроны, превращаясь в отрицательно заряженные ионы. Это происходит при соединении неметаллических элементов с элементами, атомы которых, наоборот, легко отдают электроны, а такими элементами являются металлические элементы и Водород, поэтому для неметаллов типичны реакции соединения с металлами и водородом. В реакциях с более активными неметаллами менее активные неметаллы отдают электроны и являются восстановителями. Восстановителем будет тот элемент, который в периодической системе расположен слева или ниже, а окислителем тот, который расположен справа или выше. При этом образуются соединения с ковалентной полярной связью. Высшие оксиды неметаллических элементов являются кислотными оксидами. Соединения неметаллических элементов с Гидрогеном при обычных условиях – газообразные вещества.
Большинство неметаллических элементов образуют соединения с Гидрогеном; их не образуют только инертные элементы. Бинарные соединения Гидрогена с неметаллами назвали летучими потому, что при обычных условиях они газообразные (HCl, NH3, H2S), или жидкости, легко переходящие в газообразное состояние (HF при температуре 19,5°С и H2O). Эти соединения состоят из молекул. Атомы в них соединены между собой ковалентными полярными связями. Для соединений неметаллических элементов с Гидрогеном чаще всего используют тривиальные названия, реже – химические.
В лаборатории аммиак получают нагреванием смеси солей аммония со щелочами. Чаще всего для этого используют хлорид аммония NH4Cl и гашеную известь Ca(OH)2 (в избытке): 2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O.
Эти вещества тщательно перемешивают, помещают в пробирку или колбу и нагревают. Реакция с выделением аммиака проходит при обычных условиях, а при нагревании резко ускоряется. Получить аммиак можно также нагревая нашатырный спирт: NH4ОН ⇄ NH3 + H2O.
Оксиды неметаллических элементов делятся на солеобразующие (их большинство) и несолеобразующие (СО, N2O, NO). По агрегатному состоянию: а) газообразные; б) твердые (P2O5), в) жидкие (H2O, Cl2O7).
В зависимости от валентности, один и тот же неметаллический элемент способен образовывать оксиды разного количественного состава.
Физические свойства
Серная кислота – бесцветная жидкость, тяжелая, почти вдвое тяжелее воды, вязкая как масло. Смешивается с водой в любых соотношениях. При комнатной температуре она нелетучая и поэтому не имеет запаха. При растворении серной кислоты в воде происходит очень сильное разогревание за счет образования устойчивых гидратов серной кислоты. Если вливать воду в кислоту, то часть воды, не успев смешаться с кислотой, сразу нагревается до кипения. Это вызывает разбрызгивание кислоты и может вызвать ожоги.
Сульфаты
Серная кислота образует ряд солей:
а) средние соли сульфаты (Мех(SO4)у). Большинство сульфатов растворимы в воде, малорастворимыми являются сульфаты PbSO4, CaSO4 и нерастворимые — BaSO4, CrSO4;
б) кислые соли гидрогенсульфаты (МеНSO4). Гидрогенсульфаты щелочных металлов растворимы в воде;
в) кристаллогидраты купоросы – техническое название кристаллогидратов сульфатов некоторых тяжелых металлов;
г) сложные соли – квасцы.
Физические свойства
Чистая азотная (нитратная) кислота – бесцветная жидкость с резким раздражающим запахом, очень гигроскопична, летучая, тяжелее воды. Безводная азотная кислота «дымит» на воздухе вследствие образования тумана, состоящего из капелек раствора кислоты. Кислота смешивается с водой в любых соотношениях. Водный раствор азотной кислоты с массовой долей кислоты 96-98% называется концентрированной кислотой. Концентрированная азотная кислота окрашена в желтый цвет. Такой цвет придает ей нитроген(IV) оксид NO2, который образуется в результате частичного разложения азотной кислоты и растворяется в ней. На практике используют водный раствор кислоты с массовой долей 63-65% НNO3, такую кислоту также называют концентрированной.
Останні коментарі