Химични свойства на всички метали и неметали. Химични свойства на неметали

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛИ С НЕМЕТАЛИ

Неметалите проявяват окислителни свойства при реакции с метали, като приемат електрони от тях и ги редуцират.

6 взаимодействия с халогени

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

2 аз + н Hal 2 → 2 MeHal n

Продуктът от тази реакция е метална халогенидна сол ( MeF n -флуорид, MeCl n -хлорид, MeBr n -бромид, MeI n -йодид). При взаимодействие с метал, халогенът се редуцира до по-нисъкокисление (-1) инравно на степента на окисление на метала.

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

Взаимодействие с кислорода

Кислородът окислява почти всички метали (с изключение на Ag, Au, Pt ), с образуването на оксидиАз 2 O n.

Активни метали лесно при нормални условия взаимодействат с атмосферния кислород.

2 Mg + O 2 → 2 MgO (с флаш)

Метали със средна активност също реагира с кислород при температура на околната среда. Но скоростта на такава реакция е значително по-ниска, отколкото при участието на активни метали.

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

Оксиди По химични свойства 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 други) се образуват от метали в ниски степени на окисление (+1, +2, като правило, под +4). Основни оксидивзаимодействам с киселинни оксидии киселини с образуване на 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 други) се образуват от метали във високи степени на окисление (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 други) 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

5 взаимодействия със сяра

Всички метали взаимодействат със сяра (освен Au ), образуващи соли - сулфидиАз 2 S n ... В този случай сярата се редуцира до степен на окисление "-2". платина (т ) взаимодейства със сярата само във фино разделено състояние. Алкалните метали също Ca и Mg реагира със сяра при експлозивно нагряване. Zn, Al (прах) и Mg в реакция със сяра дават светкавица. В посока отляво надясно в реда на активност скоростта на взаимодействие на металите със сярата намалява.

Взаимодействие с водород

С водород някои активни метали образуват съединения - хидриди:

2 Na + H 2 → 2 NaH

В тези съединения водородът е в рядко окислително състояние за него "-1".

Е.А. Нуднова, М.В. Андрюхова

Неметалите са химични елементи, които имат типични неметални свойства и се намират в горния десен ъгъл на периодичната таблица. Какви свойства са присъщи на тези елементи и с какво реагират неметалите?

Неметали: обща характеристика

Неметалите се различават от металите по това, че са външни енергийно нивоте имат голямо количествоелектрони. Следователно техните окислителни свойства са по-изразени от тези на металите. Неметалите се характеризират с високи стойности на електроотрицателност и висок редукционен потенциал.

Неметалите включват химични елементи, които са в газообразно, течно или твърдо агрегатно състояние. Така, например, азот, кислород, флуор, хлор, водород са газове; йод, сяра, фосфор - твърдо; бром - течен (при стайна температура). Има общо 22 неметала.

Ориз. 1. Неметали - газове, твърди вещества, течности.

С увеличаване на заряда на атомното ядро ​​се наблюдава закономерност в промяната на свойствата химични елементиот метален към неметален.

Химични свойства на неметали

Водородните свойства на неметалите са предимно летливи съединения, които в водни разтвориимат киселинен характер. Те имат молекулярна структура, както и ковалентна полярна връзка. Някои, като вода, амоняк или флуороводород, образуват водородни връзки. Съединенията се образуват при директно взаимодействие на неметали с водород. пример:

S + H 2 = H 2 S (до 350 градуса балансът се измества надясно)

Всички водородни съединения имат редуциращи свойства и тяхната редукционна сила се увеличава от дясно на ляво през периода и отгоре надолу в групата. И така, сероводородът гори с голямо количество кислород:

2H2S + 3O3 = 2SO2 + 2H2O + 1158 kJ.

Окислението може да поеме по различен път. Така че, вече във въздуха, воден разтвор на сероводород става мътен в резултат на образуването на сяра:

H2S + 3O2 = 2S + 2H2O

Съединенията на неметали с кислород, като правило, са киселинни оксиди, които съответстват на кислород-съдържащи киселини (оксо киселини). Структурата на оксидите на типичните неметали е молекулярна.

Колкото по-високо е степента на окисление на неметал, толкова по-силна е съответната кислород-съдържаща киселина. И така, хлорът не взаимодейства директно с кислорода, а образува редица оксо киселини, които съответстват на оксиди, анхидриди на тези киселини.

Най-известните соли на тези киселини са белина CaOCl 2 (смесена сол на хипохлорна и солна киселина), бертолетова сол KClO 3 (калиев хлорат).

Азотът в оксидите показва положителни степени на окисление +1, +2, +3, +4, +5. Първите два оксида N 2 O и NO не са солеобразуващи и са газове. N 2 O 3 (азотен оксид III) - е анхидридът на азотната киселина HNO 2. Азотен оксид IV - кафяв газ NO 2 - газ, който се разтваря добре във вода, образувайки две киселини. Този процес може да се изрази с уравнението:

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 (азотна киселина) + HNO 2 (азотна киселина) - реакция на редокс диспропорциониране

Ориз. 2. Азотна киселина.

анхидрид азотна киселина s N 2 O 5 е бяло кристално вещество, което лесно се разтваря във вода. пример:

N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3

Солите на азотната киселина се наричат ​​нитрати и са водоразтворими. За получаване на азотни торове се използват соли на калий, калций, натрий.

Фосфорът образува оксиди, проявяващи степени на окисление +3 и +5. Най-стабилният оксид е фосфорният анхидрид P 2 O 5, който образува молекулярна решетка с P 4 O 10 димери на своите места. Солите на фосфорната киселина се използват като фосфорни торове, например амофос NH 4 H 2 PO 4 (амониев дихидроген фосфат).

Таблица за неметално подреждане

Група	аз	III	IV	V	VI	VII	VIII
Първи период	Х						Той
Втори период		Б	° С	н	О	Ф	Не
Трети период			Si	П	С	Cl	Ар
Четвъртият период				Като	Se	Бр	Кр
Пети период					Te	аз	Xe
Шести период						В	Rn

Единен държавен изпит. ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА НЕМЕТАЛИТЕ

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА ВОДОРОД

1.С МЕТАЛИ

(Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba) → с алкални и алкалоземни метали при нагряване образува твърди нестабилни хидриди, останалите метали не реагират.

2K + H₂ = 2KH (калиев хидрид)

Ca + H2 = CaH2

2. С НЕМЕТАЛИ

с кислород, халогени при нормални условия, при нагряване реагира с фосфор, силиций и въглерод, с азот в присъствието на налягане и катализатор.

2Н₂ + O₂ = 2Н₂O Н2 + Cl₂ = 2HCl

3Н₂ + N₂↔ 2NH₃ H ₂ + S = H₂S

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДАТА

Не реагира с вода

4.взаимодействие с оксиди

Редуцира металните оксиди (неактивни) и неметалните до прости вещества:

CuO + H₂ = Cu + H₂O 2NO + 2H₂ = N2 + 2H₂O

SiO2 + H2 = Si + H2O

5.взаимодействие с киселини

Не реагира с киселини

6.взаимодействие с основи

Не реагира с алкали

7 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЪС СОЛИ

Възстановява нискоактивните метали от соли

CuCl2 + H2 = Cu + 2HCl

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА КИСЛОРОДА

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

С алкални метали при нормални условия - оксиди и пероксиди (литий - оксид, натриев - пероксид, калий, цезий, рубидий - супероксид

4Li + O2 = 2Li2O (оксид)

2Na + O2 = Na2O2 (пероксид)

K + O2 = KO2 (супероксид)

С останалите метали от основните подгрупи при нормални условия образува оксиди със степен на окисление, равна на номера на групата

2 Сa + O2 = 2СaO

4Al + O2 = 2Al2O3

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

Образува оксиди с метали от странични подгрупи при нормални условия и при нагряване различни степениокисляване, и с желязо желязо нагарFe3 О4 ( FeO∙ Fe2 О3)

3Fe + 2O2 = Fe3O4 4Cu + O₂ = 2Cu2⁺¹O (червен);

2Cu + O₂ = 2Cu⁺²O (черен); 2Zn + O2 = ZnO

4Cr + 3О2 = 2Cr2⁺³О3

образува оксиди - често в междинно степен на окисление

° С + О₂ (хижи) =CO₂; ° С+ О₂ (седмица) =CO

S + O2 = SO2N2 + O2 = 2NO - Q

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДАТА

Не реагира с вода

4.взаимодействие с оксиди

Окислява по-ниските оксиди до оксиди с по-висока степен на окисление

Fe⁺²O + O2 = Fe2⁺³O3; C⁺²O + O2 = C⁺⁴O2

5.взаимодействие с киселини

Безводните аноксидни киселини (бинарни съединения) изгарят в кислородна атмосфера

2H2S + O2 = 2S + 2H2O 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

Оксигенът повишава степента на окисление на неметала.

2HN⁺³O2 + O2 = 2HN⁺⁵O3

6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОСНОВИТЕ

Окислява нестабилните хидроксиди във водни разтвори до повече висока степенокисляване

4Fe (OH) 2 + O2 + 2H2O = 4Fe (OH) 3

7 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЪС СОЛИ И БИНАРНИ СЪЕДИНЕНИЯ

Влиза в реакция на горене.

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

Каталитично окисление

NH3 + O2 = NO + H2O

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА ХАЛОГЕНИТЕ

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

С алкални при нормални условия, сФ, Cl, Брзапали:

2 на + Cl2 = 2 NaCl(хлорид)

Алкалноземният и алуминият реагират при нормални условия:

Сa + Cl2 =СaCl2 2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

Метали от страничната подгрупа при повишени температури

Cu + Cl₂ = Cu⁺²Cl₂

2Cu + I₂ = 2Cu⁺¹I (няма меден (II) йодид!)

2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 железен (III) хлорид

Флуорът реагира с метали (често експлозивно), включително злато и платина.

2Au + 3F₂ = 2AuF

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛИ

Те не взаимодействат директно с кислорода (с изключение на F₂), реагират със сяра, фосфор, силиций. Химическата активност на брома и йода е по-слабо изразена от тази на флуора и хлора:

H2 +Ф2 = 2НФ ; Si + 2 Ф2 = SiF4.; 2 П + 3 Cl2 = 2 П⁺³ Cl3; 2 П + 5 Cl2 = 2 П⁺⁵ Cl5; С + 3 Ф2 = С⁺⁶ Ф6;

S + Cl2 = S⁺²Cl2

Ф₂

Реагира с кислород:Ф2 + О2 = О⁺² Ф2

Реагира с други халогени:Cl₂ + Ф₂ = 2 Cl⁺¹ Ф¯¹

Реагира дори с инертни газове 2Ф₂ + Xe= Xe⁺⁸ Ф₄¯¹.

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДАТА

Флуорът при нормални условия образува флуороводородна киселина + + О₂

2F2 + 2H2O → 4HF + O2

Хлорът с повишаване на температурата образува солна киселина + О₂,

2Сl2 + 2H2O → 4HCl + O2

в n.u. - "хлорна вода"

Сl2 + Н2О ↔ НСl + НСlO (солна и хипохлорна киселина)

Бромът при нормални условия образува "бромна вода"

Br2 + H2O ↔ HBr + HBrO (бромоводородни и хипобромни киселини

Йод → реакцията не протича

I2 + H2O ≠

5.взаимодействие с оксиди

Само флуор F₂ РЕАГИРА, измествайки кислорода от оксида, образувайки флуориди

SiO2‾² + 2F2⁰ = SiF4‾¹ + O2⁰

6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЕЛИНИ.

реагира с аноксидни киселини, измествайки по-малко активните неметали.

H2S‾² + I2⁰ → S⁰ ↓ + 2HI‾

7 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С АЛКАЛИ

ФЛУОРЪТ образува флуорид + кислород и вода

2F2 + 4NaOH = 4NaF¯¹ + O2 + 2H2O

ХЛОР при нагряване образува хлорид, хлорат и вода

3 Cl₂ + 6 KOH = 5 KCl¯¹ + KCl⁺⁵ О3 + 3 Х2 О

На студено, хлорид, хипохлорит и вода, с калциев хидроксид, белина и вода

Cl2 + 2KOH- (студен) = KCl¯¹ + KCl⁺¹O + H2O

Cl2 + Ca (OH) 2 = CaOCl2 (белина - смес от хлорид, хипохлорит и хидроксид) + H2O

Бром при нагряване → бромид, бромат и и вода

3Br2 + 6KOH = 5KBr¯¹ + KBr ⁺⁵O3 + 3H2O

Йод при нагряване → йодид, йодат и вода

3I2 + 6NaOH = 5NaI¯¹ + NaI⁺⁵O3 + 3H2O

9 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЪС СОЛИ

Изместване на по-малко активни халогени от соли

2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2
2KCl + Br2 ≠
2KCl + F2 → 2KF + Cl2
2KBr + J2 ≠

Окисли неметали в соли до по-висока степен на окисление

2Fe⁺²Cl2 + Cl2⁰ → 2Fe⁺³Cl 3 ‾¹

Na2S⁺⁴O3 + Br2⁰ + 2H2O → Na2S⁺⁶O4 + 2HBr‾

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА СЯРАТА

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

реагира при нагряване дори с алкални метали, с живак при нормални условия: със сяра - сулфиди:

2K + S = K2S

2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛИ

При нагряване с водород,° Скислород (серен диоксид)° Схалогени (с изключение на йод), с въглерод, азот и силиций и не реагира

S + Cl2 = S⁺²Cl2; S + O2 = S⁺⁴O2

H2 + S = H2S¯²; 2P + 3S = P₂S₃¯²

С+ 3S = CS₂¯²

С ВОДА, ОКСИДИ, СОЛИ

НЕ РЕАГИРА

3. РЕАКЦИЯ С КИСЕЛИНИ

Окислява се със сярна киселина при нагряване до серен диоксид и вода

2H2SO4 (край) = 2H2O + 3S⁺⁴O2

Азотна киселина при нагряване до сярна киселина, азотен оксид (+4) и вода

S + 6HNO3 (край) = H2SO4 + 6N⁺⁴O2 + 2H2O

4 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С АЛКАЛИ

При нагряване образува сулфит, сулфид + вода

3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА АЗОТА

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

реакции възникват при нагряване (изключение: литий с азот при нормални условия):

С азот - нитриди

6Li + N2 = 3Li2N (литиев нитрид) (не) 3Mg + N2 = Mg3N2 (магнезиев нитрид) 2Cr + N2 = 2CrN

Желязото в тези съединения има степен на окисление +2

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛИ

(поради тройната връзка, азотът е много неактивен). При нормални условия не реагира с кислород. Реагира с кислород само когато висока температура(електрическа дъга), в природата - по време на гръмотевична буря

N2 + O2 = 2NO (електронна поща. дъга, 3000 0C)

С водород при високо налягане, повишена температура и в присъствието на катализатор:

t, p, кат

3N2 + 3H2 ↔ 2NH3

С ВОДА, ОКСИДИ, КИСЕЛИНИ, АЛКАЛИ И СОЛИ

НЕ РЕАГИРА

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА ФОСФОРА

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

реакции протичат при нагряване с фосфор - фосфиди

3Ca + 2P = K3P2, степента на окисление на желязото в тези съединения е +2

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛИ

Изгаряне на кислород

4P + 5O₂ = 2P₂⁺⁵O₅ 4P + 3O₂ = 2P₂⁺³O₃

С халогени и сяра при нагряване

2P + 3Cl₂ = 2P⁺³Cl3 2P + 5Cl₂ = 2P⁺⁵Cl₅; 2P + 5S = P₂⁺⁵S₅

Не взаимодейства директно с водород, въглерод, силиций

С ВОДА И ОКСИДИ

НЕ РЕАГИРА

3. РЕАКЦИЯ С КИСЕЛИНИ

С концентрирана азотна киселина, азотен оксид (+4), с разреден азотен оксид (+2) и фосфорна киселина

3P + 5HNO₃ (край) = 3H₃PO₄ + 5N⁺⁴O₂

3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5N⁺²O

С концентрирана сярна киселина се образуват фосфорна киселина, серен оксид (+4) и вода

3P + 5H₂SO4 (конц.) = 3H₃PO4 + 5S⁺⁴O₂ + 2H₂O

4 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С АЛКАЛИ

Образува фосфин и хипофосфит с алкални разтвори

4P⁰ + 3NaOH + 3H2O = P¯³H 3 + 3NaH 2 П ⁺1О 2

5 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЪС СОЛИ

5 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЪС СОЛИ

Със силни окислители, проявяващи редуциращи свойства

3P⁰ + 5NaN⁺⁵O₃ = 5NaN⁺³O₂ + P₂⁺⁵O₅

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА ВЪГЛЕРОДА

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

Реакциите протичат при нагряване

Металите - d-елементите образуват съединения с нестехиометричен състав с въглерод, като твърди разтвори: WC, ZnC, TiC - се използват за получаване на свръхтвърди стомани

с въглеродни карбиди 2Li + 2C = Li2C2,

Ca + 2C = CaC2

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛИ

От халогените реагира директно само с флуор, а останалите при нагряване.

C + 2F₂ = CF4.

Взаимодействие с кислород:

2С + О₂ (недостатъчно) = 2С⁺²О (въглероден оксид),

C + O₂ (h) = C⁺⁴O₂ (въглероден диоксид).

Взаимодействие с други неметали при повишени температури, не взаимодейства с фосфор

C + Si = SiC¯⁴; C + N2 = C2⁺⁴N2;

C + 2H2 = C¯4H4; C + 2S = C⁺⁴S2;

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВОДАТА

При преминаване на водна пара през горещи въглища се образуват въглероден оксид и водород (синтетичен газ

C + H2O = CO + H2

4.взаимодействие с оксиди

ВЪГЛЕДЪРЪТ ВЪЗСТАНОВЯВА МЕТАЛИТЕ И НЕМЕТАЛИТЕ ОТ ОКСИДИ В ПРОСТО ВЕЩЕСТВО (КАРБОТЕРМИЯ) ПРИ НАГРЕВАНЕ, във въглеродния диоксид намалява степента на окисление

2ZnO + C = 2Zn + CO; 4С+ Fe3O4 = 3Fe + 4CO;

P2O5 + C = 2P + 5CO; 2С+ SiO2 = Si + 2CO;

С+ C⁺⁴O₂ = 2C⁺²O

5.взаимодействие с киселини

Окислява се с концентрирана азотна и сярна киселина до въглероден двуокис

C + 2H2SO4 (конц.) = C⁺⁴O2 + 2S⁺⁴O2 + 2H2O; C + 4HNO3 (конц.) = C⁺⁴O2 + 4N⁺⁴O2 + 2H2O.

С АЛКАЛИ И СОЛИ

НЕ РЕАГИРА

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА СИЛИЦИЯ

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МЕТАЛИ

при нагряване възникват реакции: активните метали реагират със силиций - силициди

4Cs + Si = Cs4Si,

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕМЕТАЛИ

От халогени директно само с флуор.

Реагира с хлор при нагряване

Si + 2F2 = SiF4; Si + 2Cl2 = SiCl4;

Si + O2 = SiO2; Si + C = SiC; 3Si + 2N2 = Si3N;

Не взаимодейства с водород

3. РЕАКЦИЯ С КИСЕЛИНИ

взаимодейства само със смес от флуороводородна и азотна киселина, образувайки хексафлуоросилициева киселина

3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H₂ + 4NO + 8H2O

Взаимодействие с водородни халогениди (това не са киселини) - измества водорода, образуват се силициеви халогениди и водород

Реагира с флуороводород при нормални условия.

Si + 4HF = SiF4 + 2H2

4 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С АЛКАЛИ

Разтваря се при нагряване в алкали, образувайки силикат и водород:

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2

Общи свойства на металите.

Наличието на валентни електрони, слабо свързани с ядрото, определя общите химични свойства на металите. V химична реакцияте винаги действат като редуциращ агент; простите метали никога не проявяват окислителни свойства.

Получаване на метали:
- редукция от оксиди с въглерод (C), въглероден окис(CO), водород (H2) или по-активен метал (Al, Ca, Mg);
- възстановяване от солеви разтвори с по-активен метал;
- електролиза на разтвори или стопилки на метални съединения - редукция на най-активните метали (алкални, алкалоземни метали и алуминий) с помощта на електрически ток.

В природата металите се срещат главно под формата на съединения, само нискоактивните метали се срещат под формата на прости вещества (самородни метали).

Химични свойстваметали.
1. Взаимодействие с прости вещества, неметали:
Повечето метали могат да бъдат окислени с неметали като халогени, кислород, сяра, азот. Но повечето от тези реакции изискват предварително загряване, за да започнат. В бъдеще реакцията може да продължи с освобождаването Голям бройтоплина, която кара метала да се запали.
При стайна температура са възможни реакции само между най-активните метали (алкални и алкалоземни) и най-активните неметали (халогени, кислород). Алкалните метали (Na, K) реагират с кислород и образуват пероксиди и супероксиди (Na2O2, KO2).

а) взаимодействие на метали с вода.
При стайна температура алкалните и алкалоземните метали взаимодействат с вода. В резултат на реакцията на заместване се образуват алкали (разтворима основа) и водород: метал + H2O = Me (OH) + H2
При нагряване останалите метали в реда за активност вляво от водорода взаимодействат с вода. Магнезият реагира с вряща вода, алуминият - след специална повърхностна обработка, в резултат на това неразтворими основи- магнезиев хидроксид или алуминиев хидроксид - и се отделя водород. Металите в диапазона на активност от цинк (включително) до олово (включително) взаимодействат с водна пара (т.е. над 100 C), като по този начин образуват оксиди на съответните метали и водород.
Металите в линията на активност вдясно от водорода не взаимодействат с вода.
б) взаимодействие с оксиди:
активните метали взаимодействат чрез реакция на заместване с оксиди на други метали или неметали, като ги редуцират до прости вещества.
в) взаимодействие с киселини:
Металите, разположени в реда на активност вляво от водорода, реагират с киселини с отделянето на водород и образуването на съответната сол. Металите в реда за активност вдясно от водорода не взаимодействат с киселинни разтвори.
Специално място заемат реакциите на метали с азотна и концентрирана сярна киселини. Всички метали, с изключение на благородните метали (злато, платина), могат да бъдат окислени от тези окислителни киселини. В резултат на тези реакции винаги ще се образуват съответните соли, вода и продукт на редукция на азот или сяра.
г) с алкали
Металите, които образуват амфотерни съединения (алуминий, берилий, цинк), са способни да реагират с стопилки (в този случай се образуват средни соли на алуминати, берилати или цинкати) или с алкални разтвори (в този случай съответните комплексни соли). При всички реакции ще се отделя водород.
д) В съответствие с позицията на метала в линията на активност са възможни реакции на редукция (изместване) на по-малко активен метал от разтвор на неговата сол с друг по-активен метал. В резултат на реакцията се образува сол на по-активно и просто вещество - по-малко активен метал.

Общи свойства на неметалите.

Има много по-малко неметали, отколкото метали (22 елемента). Въпреки това, химията на неметалите е много по-сложна поради по-голямото запълване на външното енергийно ниво на техните атоми.
Физичните свойства на неметалите са по-разнообразни: сред тях има газообразни (флуор, хлор, кислород, азот, водород), течности (бром) и твърди вещества, които се различават значително един от друг по отношение на тяхната точка на топене. Повечето неметали не водят електричество, но силиций, графит, германий имат полупроводникови свойства.
Газообразни, течни и някои твърди неметали (йод) имат молекулярна структура кристална решетка, други неметали имат атомна кристална решетка.
Флуор, хлор, бром, йод, кислород, азот и водород при нормални условия съществуват под формата на двуатомни молекули.
Много неметални елементи образуват няколко алотропни модификации на прости вещества. Така кислородът има две алотропни модификации - кислород O2 и озон O3, сярата има три алотропни модификации - ромбична, пластична и моноклинна сяра, фосфорът има три алотропни модификации - червен, бял и черен фосфор, въглеродът - шест алотропни модификации - сажди, графит, диамант , карбин, фулерен, графен.

За разлика от металите, които проявяват само редуциращи свойства, неметалните в реакции с прости и сложни веществаможе да действа както като редуциращ агент, така и като окислител. Според дейността си неметалите заемат конкретно мястов поредицата от електроотрицателност. Най-активният неметал е флуорът. Той проявява само окислителни свойства. Кислородът е на второ място по активност, азотът е на трето, след това халогените и другите неметали. Водородът има най-ниската електроотрицателност сред неметалните.

Химични свойства на неметали.

1. Взаимодействие с прости вещества:
Неметалите взаимодействат с металите. При такива реакции металите действат като редуциращ агент, неметалите като окислител. В резултат на реакцията на съединението се образуват бинарни съединения - оксиди, пероксиди, нитриди, хидриди, соли на аноксидни киселини.
При реакциите на неметали един с друг, по-електроотрицателният неметал проявява свойствата на окислител, по-малко електроотрицателният - свойствата на редуциращ агент. В резултат на реакцията на съединението се образуват бинарни съединения. Трябва да се помни, че неметалите могат да проявяват променливи степени на окисление в своите съединения.
2. Взаимодействие със сложни вещества:
а) с вода:
При нормални условия само халогените реагират с вода.
б) с оксиди на метали и неметали:
Много неметали могат да реагират при високи температури с оксиди на други неметали, като ги редуцират до прости вещества. Неметалите в серията на електроотрицателността вляво от сярата също могат да взаимодействат с метални оксиди, като редуцират металите до прости вещества.
в) с киселини:
Някои неметали могат да бъдат окислени с концентрирана сярна или азотна киселина.
г) с основи:
Под действието на алкали някои неметали могат да претърпят дисмутация, като са едновременно окислител и редуциращ агент.
Например при реакция на халогени с алкални разтвори без нагряване: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O или при нагряване: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.
д) със соли:
При взаимодействие те са силни окислители и проявяват редуциращи свойства.
Халогените (с изключение на флуора) влизат в реакции на заместване с разтвори на соли на халогенни киселини: по-активният халоген измества по-малко активния халоген от солния разтвор.

Неметали- химични елементи, които образуват прости тела, които нямат свойства, характерни за металите. Качествената характеристика на неметалите е електроотрицателността.

ЕлектроотрицателностЕ способността да се поляризира химическа връзка, издърпайте общите електронни двойки.

Неметалите включват 22 елемента.

1-ви период

3-ти период

4-ти период

5-ти период

6-ти период

Както можете да видите от таблицата, неметалните елементи са разположени основно в горната дясна част периодична система.

Атомна структура на неметали

Характерна особеност на неметалите са по-големите (в сравнение с металите) електрони на външното енергийно ниво на техните атоми. Това определя тяхната по-голяма способност да прикрепят допълнителни електрони и да проявяват по-висока окислителна активност от металите. Особено силни окислителни свойства, тоест способността да се прикрепят електрони, се проявяват от неметали, разположени във 2-ри и 3-ти периоди от групи VI-VII. Ако сравним подреждането на електроните в орбиталите в атомите на флуора, хлора и други халогени, тогава можем да съдим за тяхното отличителни свойства... Флуорният атом няма свободни орбитали. Следователно флуорните атоми могат да проявяват само I и степента на окисление - 1. Най-силният окислител е флуор... В атомите на други халогени, например в хлорния атом, има свободни d-орбитали на същото енергийно ниво. Поради това изпаряването на електроните може да се случи по три различни начина. В първия случай хлорът може да прояви степен на окисление +3 и да образува солна киселина HClO2, което съответства на соли - например калиев хлорит KClO2. Във втория случай хлорът може да образува съединения, в които хлорът е +5. Такива съединения включват HClO3 и нейната - например калиев хлорат KClO3 (на Бертолетов). В третия случай хлорът проявява степен на окисление +7, например в перхлорна киселина HClO4 и в нейните соли, перхлорати (в калиев перхлорат KClO4).

Молекулни структури на неметали. Физични свойства на неметали

V газообразно състояниепри стайна температура са:

Водород - Н2;

Азот - N2;

Кислород - O2;

Флуор - F2;

Радон - Rn).

В течност - бром - Br.

В твърдо състояние:

Бор - В;

· Въглерод - С;

Силиций - Si;

Фосфор - P;

Селен - Se;

телур - Te;

Много по-богати на неметали и цветове: червено - на фосфор, кафяво - на бром, жълто - на сяра, жълто-зелено - на хлор, виолетово - на йодни пари и др.

Най-типичните неметали имат молекулярна структура, докато по-малко типичните немолекулни. Това обяснява разликата в техните свойства.

Състав и свойства на простите вещества - неметали

Неметалите образуват както едноатомни, така и двуатомни молекули. ДА СЕ едноатомнинеметалните включват инертни газове, които практически не реагират дори с най активни вещества... разположен в VIII групапериодичната таблица, а химичните формули на съответните прости вещества са както следва: He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.

Образуват се някои неметали двуатомнимолекули. Това са H2, F2, Cl2, Br2, Cl2 (елементи VII групаПериодична таблица), както и кислород O2 и азот N2. От триатомнимолекулите се състоят от газ озон (O3). За вещества от неметали в твърдо състояние е доста трудно да се изготви химична формула. Въглеродните атоми в графита са свързани един с друг по различни начини... Трудно е да се изолира една молекула в дадените структури. При писане химични формулина такива вещества, както в случая с металите, се въвежда предположението, че такива вещества се състоят само от атоми. , в този случай те се изписват без индекси: C, Si, S и др. Такива прости вещества като кислорода, имащи същия качествен състав (и двете се състоят от един и същ елемент - кислород), но се различават по броя на атомите в молекула, имам различни свойства... Така че кислородът няма миризма, докато озонът има остра миризма, която усещаме по време на гръмотевична буря. Свойствата на твърдите неметали, графита и диаманта, които също имат еднакъв качествен състав, но различни структури, се различават рязко (графитът е крехък, твърд). По този начин свойствата на дадено вещество се определят не само от неговия качествен състав, но и от това колко атома се съдържат в една молекула на веществото и как са свързани помежду си. като прости теласа в твърдо газообразно състояние (с изключение на бром - течен). Те нямат физични свойстваприсъщи на металите. Твърдите неметали не притежават блясъка, характерен за металите, обикновено са крехки и имат лоша проводимост и топлина (с изключение на графита). Кристалният бор B (като кристален силиций) има много висока точка на топене (2075 ° C) и висока твърдост. Електропроводимостборът се увеличава значително с повишаване на температурата, което прави възможно широкото му използване в полупроводниковата технология. Добавянето на бор към стоманата и към сплавите на алуминий, мед, никел и др. ги подобрява механични свойства... Боридите (съединения с някои метали, например титан: TiB, TiB2) са необходими при производството на части реактивни двигатели, лопатки газови турбини... Както се вижда от схема 1, въглеродът - C, силиций - Si, - B имат подобна структура и имат някои общи свойства... Като прости вещества те се срещат в две модификации – кристална и аморфна. Кристалните модификации на тези елементи са много твърди, с високи точки на топене. Кристалът има полупроводникови свойства. Всички тези елементи образуват съединения с метали -, и (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Някои от тях имат по-висока твърдост, например Fe3C, TiB. използвани за производство на ацетилен.

Химични свойства на неметали

В съответствие с числените стойности на относителните електроотрицателности, окислителните неметали се увеличават в следния ред: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.

Неметали като окислители

Окислителните свойства на неметалите се проявяват, когато те взаимодействат:

С метали: 2Na + Cl2 = 2NaCl;

С водород: H2 + F2 = 2HF;

· С неметали, които имат по-ниска електроотрицателност: 2P + 5S = P2S5;

С някои сложни вещества: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O,

2FeCl2 + Cl2 = 2 FeCl3.

Неметали като редуциращи агенти

1. Всички неметали (с изключение на флуора) проявяват редуциращи свойства при взаимодействие с кислород:

S + O2 = SO2, 2H2 + O2 = 2H2O.

Кислородът в комбинация с флуор също може да прояви положително състояние на окисление, тоест може да бъде редуциращ агент. Всички други неметали проявяват редуциращи свойства. Например, хлорът не се свързва директно с кислорода, но неговите оксиди (Cl2O, ClO2, Cl2O2), в които хлорът проявява положителна степен на окисление, могат да бъдат получени косвено. При високи температури азотът се свързва директно с кислорода и проявява редуциращи свойства. Сярата реагира още по-лесно с кислорода.

2. Много неметали проявяват редуциращи свойства при взаимодействие със сложни вещества:

ZnO + C = Zn + CO, S + 6HNO3 conc = H2SO4 + 6NO2 + 2H2О.

3. Съществуват и реакции, при които неметалът е едновременно окислител и редуциращ агент:

Cl2 + H2O = HCl + HClO.

4. Флуорът е най-типичният неметал, който не се характеризира с редуциращи свойства, тоест способността да дарява електрони в химичните реакции.

Неметални съединения

Неметалите могат да образуват съединения с различни вътрешномолекулни връзки.

Видове съединения на неметали

Общите формули на водородните съединения по групи от периодичната система от химични елементи са дадени в таблицата:

	Летливи водородни съединения

Общо халкогени.

В основната подгрупа на шестата група на периодичната таблица на елементите. И. Менделеев, има елементи: кислород (O), сяра (S), селен (Se), (Te) и (Po). Тези елементи се наричат ​​общо халкогени, което означава "рудообразуващи".

В подгрупата на халкогените, отгоре надолу, с увеличаване на атомния заряд, свойствата на елементите естествено се променят: техните неметални свойства намаляват и техните метални свойства се увеличават. Така че - типичен неметал, а полоний - метал (радиоактивен).

Сив селен

Производство на фотоволтаични клетки и токоизправители на електрически ток

В полупроводниковата технология

Биологичната роля на халкогените

Sulphur играе важна роляв живота на растенията, животните и хората. В животинските организми сярата е част от почти всички протеини, съдържащи сяра - и, както и в състава на витамин В1 и хормона инсулин. При липса на сяра при овцете растежът на вълната се забавя, а при птиците се забелязва лошо оперение.

От растенията най-консумираната сяра са зелето, марулята, спанакът. Шушулки от грах и боб, репички, ряпа, лук, хрян, тиква, краставици също са богати на сяра; бедни на сяра и цвекло.

Селенът и телурът са много сходни по химични свойства със сярата, но във физиологично отношение са негови антагонисти. Много малки количества селен са необходими за нормалното функциониране на тялото. Селенът има положителен ефект върху сърдечно-съдовата система, червените кръвни клетки, увеличава имунни свойстваорганизъм. Повишеното количество селен причинява заболяване при животните, изразяващо се в отслабване и сънливост. Липсата на селен в организма води до нарушаване на работата на сърцето, дихателните органи, тялото се издига и дори може да се появи. Значително влияниеселен има върху животните. Например елените, които се отличават с висока зрителна острота, съдържат 100 пъти повече селен в ретината, отколкото в други части на тялото. V флоравсички растения съдържат много селен. Особено голямо растение го натрупва.

Физиологичната роля на телура за растенията, животните и хората е по-малко проучена от тази на селена. Известно е, че телурът е по-малко токсичен от селена и телуровите съединения в организма бързо се редуцират до елементарен телур, който от своя страна се комбинира с органични вещества.

Обща характеристика на елементите от подгрупата на азота

Основната подгрупа на петата група включва азот (N), фосфор (P), арсен (As), антимон (Sb) и (Bi).

Отгоре надолу, в подгрупата от азот към бисмут, неметалните свойства намаляват, докато металните свойства и радиусът на атомите се увеличават. Азотът, фосфорът, арсенът са неметали, но принадлежат към металите.

Азотна подгрупа

Сравнителни характеристики	7 N азот	15 P фосфор	33 Като арсен	51 Sb антимон	83 Би бисмут
Електронна структура					… 4f145d106S26p3
Окислително състояние	1, -2, -3, +1, +2, +3, +4, +5	3, +1, +3, +4,+5
електро- негативност
Да бъдеш сред природата	В свободно състояние - в атмосферата (N2 -), в свързано състояние - в състава на NaNO3 -; KNO3 - индийска селитра	Ca3 (PO4) 2 - фосфорит, Ca5 (PO4) 3 (OH) - хидроксилапатит, Ca5 (PO4) 3F - флуорапатит
Алотропни форми при нормални условия	Азот (една форма)	NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4 + + OH - (амониев хидроксид); PH3 + H2O ↔ PH4OH ↔ PH4 + + OH- (фосфониев хидроксид). Биологичната роля на азота и фосфора Азотът играе изключително важна роля в живота на растенията, тъй като е част от аминокиселини, протеини и хлорофил, витамини от група В и активиращи ензими. Следователно липсата на азот в почвата се отразява неблагоприятно на растенията и преди всичко върху съдържанието на хлорофил в листата, поради което те побледняват. консумират от 50 до 250 кг азот на 1 хектар почвена площ. Най-много азот се намира в цветята, младите листа и плодовете. Най-важният източниказот за растенията са азот - това е основно амониев нитрат и амониев сулфат. Трябва също да се отбележи специалната роля на азота като неразделна част от въздуха - най-важният компонент на живата природа. Нито един от химичните елементи не поема толкова активно и разнообразно участие в жизнените процеси на растителните и животинските организми, както фосфорът. Той е част отнуклеинови киселини, е част от някои ензими и витамини. При животните и хората до 90% от фосфора е концентриран в костите, до 10% в мускулите и около 1% в нервната система (под формата на неорганични и органични съединения). В мускулите, черния дроб, мозъка и други органи е под формата на фосфатиди и фосфорни естери. Фосфорът участва в мускулни контракциии в изграждането на мускулна и костна тъкан. Хората, които се занимават с умствена работа, трябва да консумират повишено количество фосфор, за да предотвратят изтощение. нервни клетки, които функционират при повишен стрес при умствена работа. При липса на фосфор ефективността намалява, развива се невроза, нарушават се двувалентен германий, калай и олово GeO, SnO, PbO - от амфотерни оксиди. По-високите оксиди на въглерода и силиция CO2 и SiO2 са киселинни оксиди, които съответстват на хидроксиди, които показват слаби киселинни свойства- Н2СО3 и силициева киселина Н2SiО3. Амфотерните оксиди - GeО2, SnО2, PbО2 - отговарят на амфотерните хидроксиди, а при преминаване от германиев хидроксид Ge (OH) 4 към оловен хидроксид Pb (OH) 4 киселинните свойства се отслабват, а основните се засилват. Биологичната роля на въглерода и силиция Въглеродните съединения са в основата на растителните и животинските организми (45% от въглерода се намира в растенията и 26% в животинските организми). Въглеродният оксид (II) и въглеродният оксид (IV) проявяват характерни биологични свойства. Въглеродният окис (II) е много токсичен газ, тъй като се свързва плътно с кръвния хемоглобин и лишава хемоглобина от способността да транспортира кислород от белите дробове до капилярите. Ако CO2 се вдишва, той може да бъде отровен, вероятно дори фатален. Въглеродният окис (IV) е особено важен за растенията. В растителните клетки (особено в листата), в присъствието на хлорофил и действието на слънчевата енергия, глюкозата се получава от въглероден диоксид и вода с освобождаване на кислород. В резултат на фотосинтезата растенията годишно свързват 150 милиарда тона въглерод и 25 милиарда тона водород и отделят до 400 милиарда тона кислород в атмосферата. Учените са открили, че растенията получават около 25% от CO2 чрез кореновата системаот карбонати, разтворени в почвата. Растенията използват силиций за изграждане на покривни тъкани. Съдържащият се в растенията силиций, импрегниращ клетъчните стени, ги прави по-твърди и по-устойчиви на увреждане от насекоми, предпазва ги от проникване на гъбични инфекции. Силицият се намира в почти всички тъкани на животни и хора, особено богати на него са черният дроб и хрущялите. При пациенти с туберкулоза има много по-малко силиций в костите, зъбите и хрущялите, отколкото при здрави хора... При такива заболявания като Боткин се наблюдава намаляване на съдържанието на силиций в кръвта, а при увреждане на дебелото черво, напротив, увеличаване на съдържанието му в кръвта.