Химия

Неметаллы


                                МНОУ «Лицей»



                          Реферат по химии на тему:
                                 «Неметаллы»



                                                      Выполнили:
                                                       ученицы 11 «А» класса
                                                       Кучеренко Мария,
                                                       Шадрина Ксения.

                                                    Проверила:
                                                      учитель химии
                                                        Щербакова Марина
                                                     Александровна.



                               Кемерово - 2002


                                 Содержание:
Введение……………………………………………………………………..3
§1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических
элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические
свойства……………………………………4
§2. Общие химические свойства неметаллов………………………..6
§3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов………7
§4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика
их свойств……………………………………………9
Тест
Список использованной литературы



                                  Введение.
   Все многообразие окружающей нас природы состоит из сочетаний сравнительно
небольшого числа химических элементов.
   В различные исторические эпохи в понятие «элемент» вкладывался  различный
смысл. Древнегреческие философы в качестве «элементов» рассматривали  четыре
«стихии» –  тепло,  холод,  сухость  и  влажность.  Сочетаясь  попарно,  они
образовывали четыре «начала» всех вещей – огонь, воздух,  воду  и  землю.  В
средние века к этим началам добавились соль, сера и ртуть. В  XVII  веке  Р.
Бойль указал на то, что все элементы носят материальный характер и их  число
может быть достаточно велико.
   В 1787 году французский химик А. Лавуазье создал «Таблицу простых тел». В
нее вошли все известные к тому времени элементы. Под  последними  понимались
простые тела, которые не удавалось разложить  химическими  методами  на  еще
более простые. Впоследствии выяснилось, что  в  таблицу  вошли  и  некоторые
сложные вещества.
   В настоящее время понятие «химический элемент» установлено точно.
   Химический элемент – вил атомов с одинаковым положительным зарядом  ядра.
(Последний равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.)
   В настоящее время известно 107 элементов. Около 90 из  них  существуют  в
природе. Остальные получены искусственно с помощью ядерных реакций.  104-107
элементы  были  синтезированы  учеными-физиками  в  Объединенном   институте
ядерных исследований в городе Дубне. В настоящее время  продолжаются  работы
по  искусственному  получению  химических   элементов   с   более   высокими
порядковыми элементами.
   Все элементы  делятся  на  металлы  и  неметаллы.  Из  107  элементов  85
относятся к металлам. К неметаллам относят следующие элементы: гелий,  неон,
аргон, криптон, ксенон, радон,  фтор,  хлор,  бром,  йод,  астат,  кислород,
сера, селен, теллур, азот, фосфор, мышьяк, углерод, кремний,  бор,  водород.
Однако это деление условное. При  определенных  условиях  некоторые  металлы
могут  проявлять  неметаллические  свойства,   а   некоторые   неметаллы   –
металлические свойства.
       §1. Положение неметаллических элементов в периодической системе
  химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические
                                  свойства.
   Неметаллических  элементов  по  сравнению  к  металлическими   элементами
относительно немного.  Их  размещение  в  периодической  системе  химических
элементов Д.И. Менделеева отражено в таблице №1.
|Период|Размещ|      |      |      |      |      |      |         |
|      |ение  |      |      |      |      |      |      |         |
|      |немета|      |      |      |      |      |      |         |
|      |лличес|      |      |      |      |      |      |         |
|      |ких   |      |      |      |      |      |      |         |
|      |элемен|      |      |      |      |      |      |         |
|      |тов в |      |      |      |      |      |      |         |
|      |период|      |      |      |      |      |      |         |
|      |ическо|      |      |      |      |      |      |         |
|      |й     |      |      |      |      |      |      |         |
|      |систем|      |      |      |      |      |      |         |
|      |е по  |      |      |      |      |      |      |         |
|      |группа|      |      |      |      |      |      |         |
|      |м     |      |      |      |      |      |      |         |
|      |I     |II    |III   |IV    |V     |VI    |VII   |VIII     |
|      |      |      |      |      |      |      |      |(благород|
|      |      |      |      |      |      |      |      |ные газы)|
|1     |H     |      |      |      |      |      |      |He       |
|2     |      |      |B     |C     |N     |O     |F     |Ne       |
|3     |      |      |      |Si    |P     |S     |Cl    |Ar       |
|4     |      |      |      |      |As    |Se    |Br    |Kr       |
|5     |      |      |      |      |      |Te    |I     |Xe       |
|6     |      |      |      |      |      |      |      |Rn       |
|7     |      |      |      |      |      |      |      |         |


                                 Таблица №1.
   Как видно из таблицы №1 неметаллические элементы в основном расположены в
правой верхней  части  периодической  системы.  Так  как  в  периодах  слева
направо у атомов элементов увеличивается заряды ядер и  уменьшаются  атомные
радиусы, а в группах  сверху  вниз  атомные  радиусы  также  возрастают,  то
понятно, почему атому неметаллов сильнее, чем  атомы  металлов,  притягивают
наружные электроны. В связи с этим у  неметаллов  преобладают  окислительные
свойства.  Особенно  сильные  окислительные   свойства,   т.е.   способность
присоединять электроны, проявляют неметаллы,  находящиеся   во  2-ом  и  3-м
периодах  VI-VII  групп.  Самым  сильным  окислителем   является   фтор.   В
соответствии с численными значениями  относительных  электроотрицательностей
окислительные способности  неметаллов  увеличивается  в  следующем  порядке:
Si, B, H, P,  C,  S,  I,  N,  Cl,  O,  F.  Следовательно,  энергичнее  всего
взаимодействует с водородом и металлами фтор:
                               H2 + F2  ( 2HF
Менее энергично реагирует кислород:
                              2H2  +O2 ( 2H2 О
    Фтор – самый типичный неметалл, которому нехарактерны восстановительные
свойства, т.е. способность отдавать электроны в химических реакциях.
    Кислород же, судя по  его  соединениям  с  фтором,  может  проявлять  и
положительную степень окисления, т.е. являться восстановителем.
    Все остальные неметаллы  проявляют восстановительные  свойства.  Причем
эти свойства постепенно возрастают от кислорода к кремнию: O, Cl, N,  I,  S,
C, P, H,  B,  Si.  Так,  например,  хлор  непосредственно  с  кислородом  не
соединяется, но косвенным путем можно получить его оксиды  (Cl2  O,  ClO2  ,
Cl2O2 ), в которых хлор проявляет положительную степень окисления. Азот  при
высокой   температуре   непосредственно   соединяется   с   кислородом    и,
следовательно, проявляет восстановительные свойства. Еще легче с  кислородом
реагирует сера: она проявляет и окислительные свойства.

   Перейдем к рассмотрению строения молекул неметаллов.  Неметаллы  образуют
как одноатомные, так и двухатомные молекулы.
   К  одноатомным  неметаллам  относятся  инертные  газы,   практически   не
реагирующие даже с самыми активными веществами. Инертные газы расположены  в
VIII группе Периодической  системы,  а  химические  формулы  соответствующих
простых веществ следующие: He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.
   Некоторые неметаллы образуют двухатомные молекулы. Это H2, F2, Cl2,  Br2,
I2 (элементы VII группы Периодической системы ), а также кислород O2 и  азот
N2. Из трехатомных молекул состоит газ озон (O3).
   Для  веществ  неметаллов,  находящихся  в  твердом  состоянии,  составить
химическую формулу довольно сложно. Атомы углерода в графите соединены  друг
с другом  различным  образом.  Выделить  отдельную  молекулу  в  приведенных
структурах затруднительно. При написании химических  формул  таких  веществ,
как и в случае с металлами, вводится допущение, что такие  вещества  состоят
только из атомов. Химические формулы, при этом, записываются без индексов  -
C, Si, S и т.д.
     Такие  простые  вещества,  как  озон  и  кислород,  имеющие  одинаковый
качественный состав (оба состоят из одного и того же элемента -  кислорода),
но различающиеся по числу атомов в молекуле, имеют различные свойства.  Так,
кислород запаха не имеет, в то  время  как  озон  обладает  резким  запахом,
который мы ощущаем во время грозы. Свойства твердых  неметаллов,  графита  и
алмаза, имеющих также одинаковый качественный состав,  но  разное  строение,
резко отличаются (графит хрупкий, алмаз твердый).  Таким  образом,  свойства
вещества определяются  не  только  его  качественным  составом,  но  и  тем,
сколько атомов содержится в  молекуле  вещества  и  как  они  связаны  между
собой.
   Неметаллы в  виде  простых  тел  находятся  в  твердом  или  газообразном
состоянии (исключая бром –  жидкость).  Они  не  имеют  физических  свойств,
присущих металлам. Твердые неметаллы не обладают  характерным  для  металлов
блеском, они обычно хрупки, плохо проводят электрический  ток  и  тепло  (за
исключением графита).
                  §2. Общие химические свойства неметаллов.

    Оксиды неметаллов относят к кислотным  оксидам,  которым  соответствуют
кислоты. С водородом неметаллы образуют  газообразные  соединения  (например
HCl,   H2S,   NH3).   Водные   растворы   некоторых   из   них    (например,
галогеноводородов) – сильные кислоты. С металлами  типичные  неметаллы  дают
соединения  с  ионной  связью  (например,   NaCl).   Неметаллы   могут   при
определенных  условиях  между  собой  реагировать,  образуя   соединения   с
ковалентной полярной (H2O, HCl) и неполярной связями (CO2).
    С водородом  неметаллы  образуют  летучие  соединения,  как,  например,
фтороводород HF, сероводород H2S, аммиак NH3, метан CH4. При  растворении  в
воде водородные  соединения  галогенов,  серы,  селена  и  теллура  образуют
кислоты той же формулы, что и сами  водородные  соединения:  HF,  HCl,  HCl,
HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te.
    При растворении  в  воде  аммиака  образуются  аммиачная  вода,  обычно
обозначаемая формулой NH4OH  и  называемая  гидроксидом  аммония.  Ее  также
обозначают формулой NH3 •  H2O и называют гидратом аммиака.
    С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды. В одних  оксидах  они
проявляют максимальную степень окисления, равную  номеру  группы  (например,
SO2, N2O5), а  других  –  более  низкую  (например,  SO2,  N2O3).  Кислотным
оксидам соответствуют кислоты, причем  из  двух  кислородных  кислот  одного
неметалла  сильнее  та,  в  которой  он  проявляет  более  высокую   степень
окисления. Например, азотная кислота HNO3 сильнее азотистой HNO2,  а  серная
кислотаH2SO4 сильнее сернистой H2SO3.
            §3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов.
    Самые типичные неметаллы имеют молекулярное строение, а менее  типичные
– немолекулярное. Этим  и  объясняется  отличие  их  свойств.  Наглядно  это
отражено в схеме №2.
|Простые вещества                                                 |
|С немолекулярным строением      |С молекулярным строением        |
|C, B, Si                        |F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8    |
|У этих неметаллов атомные       |У этих неметаллов в твердом     |
|кристаллические решетки, поэтому|состоянии молекулярные          |
|они обладают большой твердостью |кристаллические решетки. При    |
|и очень высокими температурами  |обычных условиях это газы,      |
|плавления.                      |жидкости или твердые вещества с |
|                                |низкими температурами плавления.|


                                 Таблица №2
    Кристаллический бор В (как и кристаллический  кремний)  обладает  очень
высокой температурой плавления (2075°С) и большой твердостью.  Электрическая
проводимость бора с повышением температуры сильно  увеличивается,  что  дает
возможность широко применять его в полупроводниковой технике.  Добавка  бора
к стали и к сплавам алюминия, меди, никеля и др.  улучшает  их  механические
свойства.
    Бориды (соединения бора с некоторыми  металлами,  например  с  титаном:
TiB,  TiB2)  необходимы  при  изготовлении  деталей  реактивных  двигателей,
лопаток газовых турбин.
    Как видно из схемы №2, углерод С,  кремний  Si,  бор  В  имеют  сходное
строение и обладают некоторыми общими свойствами. Как простые  вещества  они
встречаются  в  двух  видоизменениях  –  в   кристаллическом   и   аморфном.
Кристаллические видоизменения  этих  элементов  очень  твердые,  с  высокими
температурами     плавления.      Кристаллический      кремний      обладает
полупроводниковыми свойствами.
    Все эти элементы образуют соединения с металлами – карбиды, силициды  и
бориды (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB,  TiB2).  Некоторые  из  них  обладают
большей твердостью, например Fe3C,  TiB.  Карбид  кальция  используется  для
получения ацетилена.
    Если сравнить расположение электронов  по  орбиталям  ф  атомах  фтора,
хлора и других галогенов, то можно судить и об их  отличительных  свойствах.
У атома фтора свободных орбиталей нет. Поэтому атомы  фтора  могут  проявить
только валентность I и степень окисления – 1.  В  атомах  других  галогенов,
например в атоме хлора, на том же энергетическом уровне имеются свободные d-
орбитали. Благодаря этому  распаривание  электронов  может  произойти  тремя
разными путями.
    В первом случае хлор может проявить степень окисления +3  и  образовать
хлористую кислоту HClO2, которой  соответствуют  соли  –  хлориты,  например
хлорит калия KClO2.
    Во втором случае хлор может образовать соединения,  в  которых  степень
окисления хлора +5.  К  таким  соединениям  относятся  хлороноватая  кислота
HClO3 и ее соли – хлораты, например хлорат калия КClO3 (бертолетова соль).
    В третьем случае  хлор  проявляет  степень  окисления  +7,  например  в
хлорной кислоте HClO4 и в ее солях  –  перхлоратах,  например  в  перхлорате
калия КClO4.
         §4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая
                         характеристика их свойств.
    С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды. В одних  оксидах  они
проявляют максимальную степень окисления, равную  номеру  группы  (например,
SO2, N2O5), а  других  –  более  низкую  (например,  SO2,  N2O3).  Кислотным
оксидам соответствуют кислоты, причем  из  двух  кислородных  кислот  одного
неметалла  сильнее  та,  в  которой  он  проявляет  более  высокую   степень
окисления. Например, азотная кислота HNO3 сильнее азотистой HNO2,  а  серная
кислота H2SO4 сильнее сернистой H2SO3.
    Характеристики кислородных соединений неметалов:
    1. Свойства высших оксидов  (т.е.  оксидов,  в  состав  которых  входит
       элемент данной группы с высшей степенью окисления) в периодах  слева
       направо постепенно изменяются от основных к кислотным.
    2. В группах сверху вниз кислотные свойства высших  оксидов  постепенно
       ослабевают.   Об   этом   можно   судить   по   свойствам    кислот,
       соответствующих этим оксидам.
    3.  Возрастание  кислотных  свойств  высших   оксидов   соответствующих
       элементов  в  периодах   слева   направо   объясняется   постепенным
       возрастанием положительного заряда ионов этих элементов.
    4. В главных подгруппах периодической системы  химических  элементов  в
       направлении сверху вниз кислотные свойства высших оксидов неметаллов
       уменьшаются.
Общие  формулы  водородных  соединений  по  группам  периодической   системы
химических элементов приведены в таблице №3.
|Общие формулы соединений по группам                              |
|I       |II      |III     |IV      |V       |VI      |VII     |
|RH      |RH2     |RH3     |RH4     |RH3     |H2R     |HR      |
|Нелетучие водородные       |Летучие водородные соединения        |
|соединения                 |                                     |


                                 Таблица №3.

    С металлами  водород  образует  (за  некоторым  исключением)  нелетучие
соединения, которые являются твердыми веществами  немолекулярного  строения.
Поэтому их температуры плавления сравнительно высоки.
    С  неметаллами  водород  образует  летучие   соединения   молекулярного
строения. В обычных условиях это газы или летучие жидкости.
    В  периодах  слева  направо  кислотные  свойства   летучих   водородных
соединений неметаллов в водных растворах усиливается. Это  объясняется  тем,
что ионы кислорода имеют свободные  электронные  пары,  а  ионы  водорода  –
свободную  орбиталь,  то  происходит  процесс,  котроый  выглядит  следующим
образом:
                             H2O + HF ( H3O + F
    Фтороводород в водном растворе отщепляет положительные  ионы  водорода,
т.е. проявляет кислотные свойства.  Этому  процессу  способствует  и  другое
обстоятельство: ион кислорода имеет неподеленную  электронную  пару,  а  ион
водорода  –  свободную  орбиталь,   благодаря   чему   образуется   донорно-
акцепторная связь.
    При растворении аммиака в воде происходит  противоположный  процесс.  А
так как ионы азота имеют неподеленную электронную пару, а  ионы  водорода  –
свободную  орбиталь,  возникает  дополнительная  связь  и  образуются   ионы
аммония NH4+        и гидроксид-ионы ОН-. В результате  раствор  приобретает
основные свойства. Этот процесс можно выразить формулой:
                            H2O + NH3 ( NH4 + OH
    Молекулы аммиака в  водном  растворе  присоединяют  положительные  ионы
водорода, т.е. аммиак проявляет основные свойства.
    Теперь рассмотрим, почему водородное соединение фтора – фтороводород HF
–  в   водном   растворе   является   кислотой,   но   более   слабой,   чем
хлороводородная. Это объясняется тем, что радиусы  ионов  фтора  значительно
меньше, чем ионов хлора. Поэтому ионы фтора гораздо  сильнее  притягивают  к
себе ионы водорода, чем ионы хлора.  В  связи  с  этим  степень  диссоциации
фтороводородной  кислоты  значительно  меньше,  чем  соляной  кислоты,  т.е.
фтороводородная кислота слабее соляной кислоты.
    Из приведенных примеров можно сделать следующие общие выводы:
    1. В периодах слева  направо  у  ионов  элементов  положительный  заряд
       увеличивается. В связи с этим кислотные свойства летучих  водородных
       соединений элементов в водных растворах усиливаются.
    2. В группах сверху вниз  отрицательно  заряженные  анионы  все  слабее
       притягивают положительно заряженные ионы водорода Н+. В связи с этим
       облегчается  процесс  отщепления  ионов  водорода  Н+  и   кислотные
       свойства водородных соединений увеличиваются.
    3. Водородные соединения  неметаллов,  обладающие  в  водных  растворах
       кислотными  свойствами,  реагируют  со   щелочами.   Водородные   же
       соединения  неметаллов,  обладающие  в  водных  растворах  основными
       свойствами, реагируют с кислотами.
    4. Окислительная активность водородных соединений неметаллов в  группах
       сверху  вниз  сильно  увеличивается.  Например,  окислить  фтор   из
       водородного соединения HF химическим путем нельзя, окислить же  хлор
       из водородного соединения HCl  можно  различными  окислителями.  Это
       объясняется тем, что в группах сверху вниз резко возрастают  атомные
       радиусы, в связи с чем отдача электронов облегчается.



                      Список использованной литературы.
  1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-11 – М.: Просвещение, 1992.
  2. Кременчугская М., Васильев С. Справочник школьника – М.: АСТ, 1999.
  3. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы – М.: Высшая школа, 1993.



смотреть на рефераты похожие на "Неметаллы "