Загальна характеристика неметалічних елементів

        Характеристика неметалів

Хімічні елементи можна умовно поділити на дві групи: металічні та неметалічні елементи. Така класифікація ґрунтується на найтиповіших фізичних і хімічних ознаках простих речовин утворених цими елементами.

  До них належать: Гідроген, Гелій, Бор, Карбон, Нітроген, Оксиген, Флуор, Неон, Силіцій, Фосфор, Сульфур, Хлор, Аргон, Арсен, Селен, Бром, Телур, Йод, Астат, та інші інертні елементи. Це ρ-елементи, за винятком Н і Не, які належать до s – елементів. Які ж ознаки за своєю сукупністю дають можливість найкраще пізнати хімічний елемент з неметалічним характером? 

Типовою для них є здатність бути в реакціях окиснювачами. На зовнішньому енергетичному рівні атоми неметалічних елементів мають, як правило, понад 4 електрони. Майже всі вони можуть приєднувати певну кількість електронів і перетворюватися на негативно заряджені йони – аніони. Здатність атомів неметалічних елементів приєднувати електрони або зміщувати їх у свій бік зростає у групі знизу догори, а в періоді – зліва направо. Тому найтиповіший неметалічний елемент перебуває у правому верхньому куті періодичної системи. Це – Флуор. Кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні збігається з номером групи. Неметалічні елементи одної групи головної підгрупи мають однакову будову зовнішнього енергетичного рівня. Вищі оксиди неметалічних елементів є кислотними оксидами. Сполуки неметалічних елементів з Гідрогеном при звичайних умовах – газоподібні речовини.

  Прості речовини утворені атомами неметалічних елементів, мають загальну назву неметали. До неметалів належать фосфор, сірка, графіт, бром, йод, кисень, водень, кремній тощо. Неметалів значно менше, ніж металів.

Назви простих речовин часто збігаються з назвами тих елементів, якими вони утворені. Слід пам’ятати, що назва елемента пишеться з великої літери, а назва простої речовини – з малої.

Назви найпоширеніших простих речовин та відповідних хімічних елементів, що їх утворюють

Назва простої речовини	Формула простої речовини	Назва відповідного хімічного елемента
Водень	H2	Гідроген
Кисень, Озон	O2, O3	Оксиген
Сажа, графіт, алмаз, вугілля	C	Карбон
Сірка	S	Сульфур
Азот	N2	Нітроген
Фтор	F2	Флуор
Фосфор (білий, червоний)	P	Фосфор
Йод	I2	Йод
Бром	Br2	Бром
Кремній	Si	Силіцій
Хлор	Cl2	Хлор

Частина неметалів має атомну будову: інертні гази, графіт, алмаз, силіцій, бор, червоний фосфор. 

Решта неметалів молекулярної будови. Молекули деяких неметалів складаються із двох атомів, молекула озону трьохатомна, білого фосфору Р₄ – чотирьохатомна, молекула сірки складається із восьми атомів S₈, молекула фулерену складається із 60 атомів.

Фізичні властивості неметалів

За нормальних умов неметали водень, кисень, озон, азот, хлор, фтор, інертні гази перебувають у газоподібному агрегатному стані, бром – рідина, решта неметалів – сірка, вуглець, фосфор, кремній, йод – тверді речовини. Неметали відрізняються за кольором. Так, водень, кисень, азот – безбарвні гази; фтор – блідо-жовтий, хлор – жовто-зелений отруйний газ з різким специфічним запахом; бром – темно-червона рідина, жовто-бурі пари якої мають різкий неприємний запах, а при потраплянні на шкіру викликають опіки. Фосфор червоний – червоного кольору, фосфор білий – білого кольору. Сірка – жовтого кольору, йод – чорно-фіолетовий з металічним блиском.
http://www.slideshare.net/gtgthjyz/ss-46662143?qid=7cdd9348-7fe2-4afb-ab81-d65013aadd82&v=qf1&b&from_search=1

Оскільки неметали мають різні агрегатні стани, то й температури їх плавлення та кипіння перебувають у широких межах. Газоподібні неметали за нормальних умов киплять при низьких температурах (майже -200⁰С). Йод при нагріванні сублімується – відразу переходить із твердого стану в газоподібний. Сірка кипить у полум’ї спиртівки. Якщо шматок сірки потерти об суху долоню або шерсть, сірка електризується і починає притягувати до себе клаптики паперу. Сірка не розчиняється у воді і не змочується нею. Якщо кинути на поверхню води щіпку сірчаного цвіту (крихкий порошок), частинки сірки не потонуть у воді, а плаватимуть на поверхні, утворюючи на ній золотисто-жовту плівку. Таке спливання дрібних часточок речовини, яка не змочується водою, називається флотацією. Температура кипіння алмазу +3000⁰С.
Більшість неметалів не проводять електричний струм, тобто є діелектриками. Кремній – напівпровідник, а графіт – провідник електричного струму. Неметали погано проводять тепло, крихкі, деякі розчинні у воді, багато з них добре розчинні в органічних розчинниках.

Що таке НЕМЕТАЛИ?

Атоми неметалічних елементів становлять переважну більшість сполук у Всесвіті та верхніх шарах Землі. Вони більш поширені в природі, аніж метали. Деякі неметалічні елементи зустрічаються у природі у вигляді простих речовин: родовища самородної сірки в Прикарпатті; Заваллівське родовище графіту; існують поклади порід, що містять  алмази. До складу повітря входять: азот, кисень, інертні гази. Найпоширенішим елементом у космосі є Гідроген. Значно більше атомів неметалічних елементів утворюють різноманітні складні речовини. Так, значну частину літосфери становить кремнезем SiО2, гідросфери – вода.

Більшість неметалів є важливими для практики. Озон і хлор з огляду на їх бактерицидні властивості застосовують для знезараження води. Крім того, хлор є вихідною речовиною у виробництві хлорного вапна, органічних розчинників, засобів захисту рослин від хвороб і шкідників тощо. Обробляючи прозорі алмази, виготовляють діаманти. Алмазний порошок використовують у шліфувальних і різальних інструментах.Завдяки шаруватій будові графіт слугує змащувальним матеріалом, а його електропровідність дає змогу виготовляти електричні контакти й електроди. Стержні із графіту застосовують у ядерних реакторах. Водень є сировиною для хімічної і нафтопереробної промисловості. Силіцій як напівпровідник використовують в електронній техніці, сонячних батареях, різноманітних приладах. Хімічно пасивним газом азотом наповнюють колби електричних ламп. Із азоту і водню добувають амоніак, а з нього — нітратну кислоту, добрива. Азот, аргон і гелій використовують у техніці й наукових дослідженнях як інертне газове середовище для запобігання окисненню речовин киснем повітря.

Пропоную подорож до «Печери казок»

АЛМАЗ ТА  ГРАФІТ

Хімічна казка

В одній дивній країні, відкритій Д.Менделєєвим, у бу­динку № 4 на другому поверсі в шостій квартирі жив собі старий Вуглець. І було в нього двоє синів — Алмаз і Графіт, і дочка Сажа. Сажа завжди сиділа вдома біля вогнища і займалася господар­ством. Сини Вуглеця, Алмаз і Графіт, були настільки різними, що тільки в 1796 р. англійський хімік С.Геннант зміг довести їхню спорідненість, коли в ході хімічного досліду спалив однако­ву кількість алмазу і графіту, одержавши однакову кількість карбон (ІУ) оксиду. І не дивно, що цього не могли зробити раніше, адже зовнішній вигляд і принци­пи життя синів Вуглеця настільки відмінні, що нікому й на думку не спадало об’єднати їх в одну родину.

Для досягнення своїх цілей кожний із синів використовував свої власні ковалентні зв’язки. Алмаз завжди домагався всього, бо друзів у нього було багато — по чотири на кожен атом, — і всі вони перебували на однаковій відстані. А кут кристалічних ґра­ток 109°28' забезпечував надзвичайну міцність і твердість харак­теру

А непрозорий, сірий Графіт був за характером м’яким, легко роз­шаровувався на дрібні пластинки. Його друзі-атоми знаходилися на різних відстанях один від одного і навіть у різних площинах. У та­ких умовах спробуй зміцни свій авторитет! Навіть кристалічна гратка не допомагала, адже мала кут 120°. Дуже переживав через це Графіт, але здаватися не збирав­ся. Він вирішив довести всім, що щастя не тільки в міцності та блиску. І взявся Графіт відразу за багато справ: де тільки не знахо­дилися його атоми Карбону! І в торфі, і в нафті, і у вугіллі, і в крейді, і навіть у всіх живих орга­нізмах. Усе б нічого, так довідав­ся якось Алмаз про те, що Графіт теж захотів мати твердий характер, влаштувавшись у мармур і до­ломіт. Алмаз же, завсідник усіх музеїв і галерей, обурився: як це так, якийсь там м’який Графіт теж знаходитиметься в музеї у вигляді мармурових колон та стін, підсвічників, поряд з алмазами «Куліананом» та «Орловим». Небувати цьому!

Поміркувавши, Алмаз вирішив діяти. Одного разу вночі, щоб ніхто не довідався, узяв він Графіта та й сховав під землю, споді­ваючись, що без доступу повітря той загине. Однак друзі Графіта, стурбо­вані його довгою відсутністю, до­відалися, що з ним сталося, і ви­рішили допомогти другові. Чет­вертий рухливий електрон з дело калізованого л-зв’язку Графіту провів електричний струм. Отут ще й дощ пішов і блискавка при­спіла. Розігрівся Графіт вище 1600 °С під тиском 104Мпа. Став він на волю вибиратися, але Ал­маз поруч був — стеріг, щоб брат, бува, не втік. Довелося Алмазові теж поборотися з Графітом. Ви­билися вони обоє із сил, втоми­лися й залишилися під землею. І от одного чудового дня добули братів із землі. Але що це! Як не вихвалявся Алмаз, на нього не зважали, а от на Графіта відразу звернули увагу: «Який гарний. Який прозорий!». 

Алмаз подумав: «Що це з ними? Адже це все про мене, а ці дурні люди чомусь Гра­фіта вихваляють!?» Оглянув себе Алмаз і побачив, що став він точнісінько таким, яким раніше був Графіт. Заплакав Алмаз вугільними чорними сдьозами. Але добрий Графіт (хоч він став тепер першим красенем) пожалів рідного брата. Улаштував його на роботу, де раніше сам працював, навчив його в складі вугілля адсорбції і десорбції. Тепер колишній Алмаз міг вбирати різні гази, а під час нагрівання віддавати їх. Колишній Графіт уже не міг цього робити, так само як і проводити електричний струм. Спокійна робоча об­становка, доброзичливі стосунки зробили Алмаза і Графіта інертними. Але спогади Алмаза про минуле не давали йому спокою. І варто було піднятися температурі, як усе починалося знову: з новою силою виявлялися відновні й окисні властивості вуглецю в характері братів. Цю їхню особливість люди навчилися використовувати собі на благо — у медицині, під час виробництва цукру, бензину, гуми та інших корисних речовин.