С какво реагира уравнението на неметалната реакция. В основната подгрупа

I. Елементи.Форма на неметали стрелементи, както и водород и хелий, които са с- елементи. В дълга периодична таблица стр-елементите, които образуват неметалите са разположени вдясно и над условната граница B - At.

II. Атоми.Атомите на неметалите са малки (орбитален радиус по-малък от 0,1 nm). Повечето от тях имат четири до осем валентни електрона (те също са външни), но водородният атом има един, хелиевият атом има два, а атомът на бор има три валентни електрона. Атомите на неметалите сравнително лесно прикрепят чужди електрони (но не повече от три). Атомите на неметалите нямат склонността да отдават електрони.

За атоми на неметални елементи в период с нарастване сериен номер

ядреният заряд се увеличава;
атомните радиуси намаляват;
брой електрони на външен слойсе увеличава;
броят на валентните електрони се увеличава;
електроотрицателността се увеличава;
окислителните (неметални) свойства се засилват (с изключение на елементи от група VIIIA).

За атоми на неметални елементи в подгрупа (в дългопериодична таблица - в група) с нарастващ сериен номер

ядреният заряд се увеличава;
радиусът на атома се увеличава;
електроотрицателността намалява;
броят на валентните електрони не се променя;
броят на външните електрони не се променя (с изключение на водород и хелий);
окислителните (неметални) свойства отслабват (с изключение на елементи от група VIIIA).

III. прости вещества.Повечето неметали прости вещества, при които атомите са свързани с ковалентни връзки; В благородните газове няма химични връзки. Неметалите включват както молекулни, така и немолекулни вещества. Всичко това води до факта, че няма физически свойства, характерни за всички неметали.

Молекулни неметали: H 2, N 2, P 4 (бял фосфор), As 4, O 2, O 3, S 8, F 2, Cl 2, Br 2, I 2. Те също така включват благородни газове (He, Ne, Ar, Kr, Kx, Rn), чиито атоми са, така да се каже, "моноатомни молекули".

При стайна температура водородът, азотът, кислородът, озонът, флуорът и хлорът са газове; бром - течност; фосфор, арсен, сяра и йод - твърди вещества.

Немолекулни неметали: B (няколко алотропни модификации), C (графит), C (диамант), Si, Ge, P (червен), P (черен), As, Se, Te. Всички те са твърди вещества, силиций, германий, селен и някои други имат полупроводникови свойства.

IV. Химични свойства. Характерни за повечето неметали са окислителни свойства. Като окислители те реагират с метали:

със сложни вещества

Със сложни вещества:

H 2 + HCHO \u003d CH 3 OH

6P + 5KClO 3 \u003d 5KCl + 3P 2 O 5

V. Водородни съединения.Всички неметали (с изключение на елементи благородни газове) образуват молекулярни водородни съединения, а въглерод и бор - много. Най-простите водородни съединения:

Всички те са газове с изключение на водата. Изолирани вещества удебелено, в воден разтвор- силни киселини.

В групата с увеличаване на серийния номер тяхната стабилност намалява и намаляващата активност се увеличава.

В периода с увеличаване на серийния номер, на киселинни свойстватехните решения, в групата тези свойства отслабват.

VI. оксиди и хидроксиди.Всички неметални оксиди са киселинни или не образуват сол. Несолеобразуващи оксиди: CO, SiO, N 2 O, NO.

Следните киселини съответстват на висшите оксиди на неметали (силните киселини са с удебелен шрифт)

В периода с увеличаване на серийния номер силата на по-високите киселини се увеличава. Няма значима зависимост в групите.

Ако повечето от металните елементи не са оцветени, с изключение само на медта и златото, тогава почти всички неметали имат свой собствен цвят: флуор - оранжево-жълт, хлор - зеленикаво-жълт, бром - тухленочервен, йод - лилав , сярата - жълто, фосфорът може да бъде бял, червен и черен, а течният кислород - син.

Всички неметали не провеждат топлина и електрически ток, тъй като нямат свободни носители на заряд - електрони, всички те се използват за образуване на химични връзки. Неметалните кристали са непластични и крехки, тъй като всяка деформация води до разрушаване на химическите връзки. Повечето от неметалите нямат метален блясък.

Физичните свойства на неметалите са разнообразни и се определят от различен типкристални решетки.

1.4.1 Алотропия

АЛОТРОПИЯ - съществуването на химични елементи в две или повече молекулни или кристални форми. Например, алотропите са обикновен кислород O 2 и озон O 3; в този случай алотропията се дължи на образуването на молекули с различен брой атоми. Най-често алотропията се свързва с образуването на кристали с различни модификации. Въглеродът съществува в две различни кристални алотропни форми: диамант и графит. Преди това се смяташе, че т.нар. аморфни форми на въглерод, въглен и сажди, също са негови алотропни модификации, но се оказа, че имат същата кристална структура като графита. Сярата се среща в две кристални модификации: ромбична (a-S) и моноклинна (b-S); известни са най-малко три негови некристални форми: l-S, m-S и виолетово. За фосфора, белите и червените модификации са добре проучени; черен фосфор също е описан; при температури под -77 ° C има друг вид бял фосфор. Открити са алотропни модификации на As, Sn, Sb, Se, а при високи температури на желязото и много други елементи.

1.5. Химични свойства на неметалите

Неметалните химични елементи могат да проявяват както окислителни, така и редуциращи свойства в зависимост от химическата трансформация, в която участват.

Атомите на най-електроотрицателния елемент - флуорът - не са в състояние да отдават електрони, той винаги проявява само окислителни свойства, други елементи също могат да проявяват редуциращи свойства, макар и в много по-малка степен от металите. Най-силните окислители са флуорът, кислородът и хлорът, водородът, борът, въглеродът, силицийът, фосфорът, арсенът и телурът проявяват предимно редуциращи свойства. Междинни редокс свойства имат азот, сяра, йод.

Взаимодействие с прости вещества

Взаимодействие с метали:

2Na + Cl 2 \u003d 2NaCl,

6Li + N 2 \u003d 2Li 3 N,

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

в тези случаи неметалите проявяват окислителни свойства, те приемат електрони, образувайки отрицателно заредени частици.

Взаимодействие с други неметали:

Взаимодействайки с водород, повечето неметали проявяват окислителни свойства, образувайки летливи водородни съединения - ковалентни хидриди:

3H 2 + N 2 \u003d 2NH 3,

Н2 + Br2 = 2HBr;

Взаимодействайки с кислорода, всички неметали, с изключение на флуора, проявяват редуциращи свойства:

S + O 2 \u003d SO 2,

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5;

Когато взаимодейства с флуор, флуорът е окислител, а кислородът е редуциращ агент:

2F 2 + O 2 \u003d 2OF 2;

Неметалите взаимодействат помежду си, по-електроотрицателният метал играе ролята на окислител, по-малко електроотрицателният - ролята на редуциращ агент:

S + 3F 2 \u003d SF 6,

Химични свойства на металите

Металите реагират с неметали.
Металите, които се противопоставят на водорода, реагират с киселини (с изключение на азотна и сярна конц.) с освобождаване на водород
Активните метали реагират с вода, образувайки алкали и освобождавайки водород.
Металите с междинна активност реагират с вода при нагряване, за да образуват метален оксид и водород.
Металите, стоящи след водорода, не реагират с вода и киселинни разтвори (с изключение на азотна и сярна концентрация).
По-активните метали изместват по-малко активните от разтворите на техните соли.
Халогените реагират с вода и алкален разтвор.
Активните халогени (с изключение на флуора) изместват по-малко активните халогени от разтворите на техните соли.
Халогените не реагират с кислорода.
Амфотерните метали (Al, Be, Zn) реагират с разтвори на основи и киселини.
Магнезият реагира с въглероден двуокиси силициев оксид.
Алкалните метали (с изключение на лития) образуват пероксиди с кислорода.

Химични свойства на неметалите

Неметалите реагират с метали и помежду си.
От неметалите с водата реагират само най-активните - флуор, хлор, бром и йод.
Флуорът, хлорът, бромът и йодът реагират с алкали по същия начин, както с водата, само че не се образуват киселини, а техните соли и реакциите не са обратими, а продължават до края.

Научете химичните свойства

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛИ С НЕМЕТАЛИ

Неметалите проявяват окислителни свойства при реакции с метали, приемат електрони от тях и се възстановяват.

Взаимодействие с халогени

Халогени (F 2, Cl 2, Br 2, I 2 ) са силни окислители, поради което всички метали взаимодействат с тях при нормални условия:

2Me + н Hal 2 → 2 MeHal n

Продуктът от тази реакция е метална халидна сол ( MeF n -флуорид, MeCl n -хлорид, MeBr n -бромид, MeI n -йодид). При взаимодействие с метал халогенът се редуцира до най-ниска степенокисление (-1) инравна на степента на окисление на метала.

Скоростта на реакцията зависи от химическата активност на метала и халогена. Окислителната активност на халогените намалява в групата отгоре надолу (от F към I ).

Взаимодействие с кислород

Кислородът окислява почти всички метали (с изключение на Ag, Au, Pt ), което води до образуването на оксидиАз 2 О н .

активни метали лесно взаимодействат с атмосферния кислород при нормални условия.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (със светкавица)

Метали с междинна активност също реагират с кислород при нормална температура. Но скоростта на такава реакция е значително по-ниска, отколкото при участието активни метали.

Неактивни метали окислява се от кислород при нагряване (изгаряне в кислород).

оксиди Химичните свойства на металите могат да бъдат разделени на три групи:

1. Основни оксиди ( Na 2 O, CaO, Fe II O, Mn II O, Cu I O и др.) се образуват от метали в ниски степени на окисление (+1, +2, като правило, под +4). Основните оксиди взаимодействат с киселинни оксиди и киселини, за да образуват соли:

CaO + CO 2 → CaCO 3

CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

2. Киселинни оксиди ( Cr VI O 3, Fe VI O 3, Mn VI O 3, Mn 2 VII O 7 и др.) се образуват от метали в високи градусиокисляване (обикновено над +4). Киселинните оксиди взаимодействат с основни оксиди и основи, за да образуват соли:

FeO 3 + K 2 O → K 2 FeO 4

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

3. Амфотерни оксиди ( BeO, Al 2 O 3, ZnO, SnO, MnO 2, Cr 2 O 3, PbO, PbO 2 и т.н.) имат двойна природа и могат да взаимодействат както с киселини, така и с основи:

Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) + 3H 2 O

Cr 2 O 3 + 6NaOH → 2Na 3

Взаимодействие със сяра

Всички метали взаимодействат със сярата (с изключение на Au ), образувайки соли - сулфидиАз 2 S n . В този случай сярата се редуцира до степен на окисление "-2". платина (Пт ) взаимодейства със сярата само във фино раздробено състояние. алкални метали и Ca и Mg реагират със сяра при нагряване с експлозия. Zn, Al (прах) и Mg в реакция със сяра дават светкавица. В посока отляво надясно в серията активност скоростта на взаимодействие на металите със сярата намалява.

Взаимодействие с водород

С водорода някои активни метали образуват съединения - хидриди:

2 Na + H 2 → 2 NaH

В тези съединения водородът е в своето рядко състояние на окисление "-1".

Е.А. Нуднова, М.В. Андрюхова

Ако в периодичната таблицаелементи на D.I. Менделеев, за да начертаете диагонал от берилий до астат, след това долу вляво по диагонала ще има метални елементи (те също включват елементи от вторични подгрупи, подчертани в синьо), а горе вдясно - неметални елементи (подчертано жълто). Елементите, разположени близо до диагонала - полуметали или металоиди (B, Si, Ge, Sb и др.) имат двоен характер (маркирани в розово).

Както се вижда от фигурата, по-голямата част от елементите са метали.

По свой начин химическа природаметалите са химически елементи, чиито атоми даряват електрони от външните или предвъншните енергийни нива, образувайки положително заредени йони.

Почти всички метали имат относително големи радиуси и малък брой електрони (от 1 до 3) на външния енергийно ниво. Металите се характеризират с ниски стойности на електроотрицателност и редуциращи свойства.

Най-типичните метали са разположени в началото на периодите (започвайки от втория), по-нататък отляво надясно, металните свойства отслабват. В група отгоре надолу металните свойства се подобряват, тъй като радиусът на атомите се увеличава (поради увеличаване на броя на енергийните нива). Това води до намаляване на електроотрицателността (способността да привличат електрони) на елементите и увеличаване на редуциращи свойства(способността да дарява електрони на други атоми в химични реакции).

типиченметалите са s-елементи (елементи от IA група от Li до Fr. елементи от PA група от Mg до Ra). Общ електронна формулатехните атоми ns 1-2. Те се характеризират със степен на окисление съответно + I и + II.

Малкият брой електрони (1-2) във външното енергийно ниво на типичните метални атоми предполага, че тези електрони лесно се губят и проявяват силни редуциращи свойства, които отразяват ниски стойности на електроотрицателност. Това предполага ограничените химични свойства и методи за получаване на типични метали.

Характерна особеност на типичните метали е склонността на техните атоми да образуват катиони и йонни химични връзки с неметални атоми. Съединения на типични метали с неметали са йонни кристали "метален катионен анион на неметала", например K + Br -, Ca 2+ O 2-. Типичните метални катиони също са включени в съединения със сложни аниони - хидроксиди и соли, например Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-.

Металите от А-групата, образуващи амфотерния диагонал в периодичната таблица Be-Al-Ge-Sb-Po, както и металите в съседство с тях (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не проявяват типично метални свойства . Общата електронна формула на техните атоми ns 2 np 0-4 предполага по-голямо разнообразие от степени на окисление, по-голяма способност да задържат собствените си електрони, постепенно намаляване на тяхната редукционна способност и появата на окислителна способност, особено при високи степени на окисление (типични примери са съединения Tl III, Pb IV, Bi v ). Подобно химическо поведение е характерно и за повечето (d-елементи, т.е. елементи от B-групи Периодична система (типични примери- амфотерни елементи Cr и Zn).

Тази проява на двойствени (амфотерни) свойства, както метални (основни), така и неметални, се дължи на природата химическа връзка. В твърдо състояние съединенията на нетипични метали с неметали съдържат предимно ковалентни връзки(но по-малко здрави от връзките между неметали). В разтвор тези връзки лесно се разрушават и съединенията се дисоциират на йони (напълно или частично). Например металът галий се състои от молекули Ga 2, в твърдо състояние алуминиеви и живачни (II) хлориди AlCl 3 и HgCl 2 съдържат силно ковалентни връзки, но в разтвор AlCl 3 се дисоциира почти напълно, а HgCl 2 - до много малка степен (и след това в HgCl + и Cl - йони).

Общи физични свойства на металите

Благодарение на присъствието свободни електрони(„електронен газ“) в кристалната решетка, всички метали проявяват следните характерни общи свойства:

1) Пластмаса- възможност за лесна промяна на формата, разтягане на тел, навиване на тънки листове.

2) метален блясъки непрозрачност. Това се дължи на взаимодействието на свободните електрони със светлината, падаща върху метала.

3) Електропроводимост. Обяснява се с насоченото движение на свободните електрони от отрицателния към положителния полюс под въздействието на малка потенциална разлика. При нагряване електрическата проводимост намалява, т.к. с повишаване на температурата се увеличават вибрациите на атомите и йоните във възлите кристална решетка, което възпрепятства насоченото движение на „електронния газ“.

4) Топлопроводимост.Дължи се на високата подвижност на свободните електрони, поради което температурата бързо се изравнява с масата на метала. Най-висока топлопроводимост имат бисмутът и живакът.

5) твърдост.Най-твърдият е хром (реже стъкло); най-мекият - алкални метали- калий, натрий, рубидий и цезий - реже се с нож.

6) Плътност.По-малко е по-малко атомна масаметал и по-голям атомен радиус. Най-лек е литият (ρ=0,53 g/cm3); най-тежък е осмият (ρ=22,6 g/cm3). Металите с плътност под 5 g/cm3 се считат за "леки метали".

7) Точки на топене и кипене.Най-топимият метал е живакът (т.т. = -39°C), най-огнеупорният метал е волфрамът (t°m. = 3390°C). Метали с t°pl. над 1000°C се считат за огнеупорни, под - ниска точка на топене.

Общи химични свойства на металите

Силни редуциращи агенти: Me 0 – nē → Me n +

Редица напрежения характеризират сравнителната активност на металите в редокс реакции във водни разтвори.

I. Реакции на метали с неметали

1) С кислород:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) Със сяра:
Hg + S → HgS

3) С халогени:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) С азот:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) С фосфор:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) С водород (реагират само алкални и алкалоземни метали):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

II. Реакции на метали с киселини

1) Металите, стоящи в електрохимичната серия от напрежения до H, редуцират неокислителните киселини до водород:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) С окислителни киселини:

При взаимодействие на азотна киселина с всякаква концентрация и концентрирана сярна киселина с метали водород никога не се отделя!

Zn + 2H 2 SO 4 (K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (c) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (c) + Сu → Сu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. Взаимодействие на метали с вода

1) Активни (алкални и алкалоземни метали) образуват разтворима основа (алкали) и водород:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Металите със средна активност се окисляват от вода при нагряване до оксид:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Неактивни (Au, Ag, Pt) - не реагират.

IV. Изместване с по-активни метали на по-малко активни метали от разтвори на техните соли:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

В индустрията те често използват чисти метали, и техните смеси - сплавипри които полезните свойства на един метал се допълват от полезните свойства на друг. Така че медта има ниска твърдост и е малко полезна за производството на машинни части, докато сплавите на медта с цинк ( месинг) вече са доста твърди и се използват широко в машиностроенето. Алуминият има висока пластичност и достатъчна лекота (ниска плътност), но е твърде мек. На негова основа се приготвя сплав с магнезий, мед и манган - дуралуминий (дуралуминий), който, без да губи полезни свойстваалуминий, придобива висока твърдост и става подходящ в самолетостроенето. Сплавите на желязо с въглерод (и добавки от други метали) са широко известни излято желязои стомана.

Металите в свободна форма са редуциращи агенти.въпреки това реактивностнякои метали са малки поради факта, че са покрити повърхностен оксиден филм, в различни степениустойчиви на действието на такива химически реагенти като вода, разтвори на киселини и основи.

Например, оловото винаги е покрито с оксиден филм, преминаването му в разтвор изисква не само излагане на реагент (например разредена азотна киселина), но и нагряване. Оксидният филм върху алуминия предотвратява реакцията му с вода, но се разрушава под действието на киселини и основи. Разхлабен оксиден филм (ръжда), образуван върху повърхността на желязото във влажен въздух, не пречи на по-нататъшното окисляване на желязото.

Под влиянието концентриранвърху металите се образуват киселини устойчивиоксиден филм. Това явление се нарича пасивиране. И така, в концентриран сярна киселинапасивирани (и след това не реагират с киселина) такива метали като Be, Bi, Co, Fe, Mg и Nb, и в концентрирана азотна киселина - метали A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Т и У.

При взаимодействие с окислители в киселинни разтвори повечето метали се превръщат в катиони, чийто заряд се определя от стабилното състояние на окисление на даден елемент в съединения (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ и Fe 3 +)

Редукционната активност на металите в разтвор на киселинапредавани чрез поредица от напрежения. Повечето метали се превръщат в разтвор на солна и разредена сярна киселина, но Cu, Ag и Hg - само сярна (концентрирана) и азотна киселина, а Pt и Au - "царска водка".

Корозия на метали

Нежелано химично свойство на металите е тяхното, т.е. активно разрушаване (окисление) при контакт с вода и под въздействието на разтворения в нея кислород (кислородна корозия).Например, корозията на железни продукти във вода е широко известна, в резултат на което се образува ръжда и продуктите се разпадат на прах.

Корозията на металите протича във вода и поради наличието на разтворени CO 2 и SO 2 газове; създава се кисела среда и катионите Н + се изместват от активни метали под формата на водород Н 2 ( водородна корозия).

Точката на контакт между два различни метала може да бъде особено корозивна ( контактна корозия).Между един метал, като Fe, и друг метал, като Sn или Cu, поставен във вода, се появява галванична двойка. Потокът от електрони преминава от по-активния метал, който е вляво в поредицата от напрежения (Re), към по-малко активния метал (Sn, Cu), а по-активният метал се разрушава (корозира).

Поради това калайдисаната повърхност на консервите (калайдирано желязо) ръждясва при съхранение във влажна атмосфера и небрежно боравене (желязото бързо се срутва след появата дори на малка драскотина, което позволява контакт на желязото с влага). Напротив, поцинкованата повърхност на желязната кофа не ръждясва дълго време, защото дори и да има драскотини, не желязото корозира, а цинкът (по-активен метал от желязото).

Устойчивостта на корозия за даден метал се повишава, когато той е покрит с по-активен метал или когато те се слеят; например, покриването на желязото с хром или производството на сплав от желязо с хром елиминира корозията на желязото. Хромирано желязо и стомана, съдържащи хром ( неръждаема стомана) имат висока устойчивост на корозия.

електрометалургия, т.е. получаване на метали чрез електролиза на стопилки (за най-активните метали) или солеви разтвори;

пирометалургия, т.е. възстановяване на метали от руди при висока температура(например получаване на желязо в процес на доменна пещ);

хидрометалургия, т.е. изолирането на метали от разтвори на техните соли от по-активни метали (например получаване на мед от разтвор на CuSO 4 чрез действието на цинк, желязо или алуминий).

Самородните метали понякога се срещат в природата (типични примери са Ag, Au, Pt, Hg), но по-често металите са под формата на съединения ( метални руди). По отношение на разпространението в земната кораметалите са различни: от най-често срещаните - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) до най-редките - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.