Sve neorganske supstance se dele na jednostavna jedinjenja: metali; nemetali. I složeni: binarni spojevi; osnova; kiseline; sol.
Kako su nemetali raspoređeni u periodnom sistemu? Od 118 trenutno poznatih hemijskih elemenata, 96 su metali, a samo 22 pripadaju nemetalima prema opštim karakteristikama elemenata. Udio nemetalnih hemijskih elemenata čini većinu mase živih organizama. A sastav Zemljine atmosfere uključuje i jednostavne i složene supstance formirane od nemetalnih elemenata.
Lokacija nemetalnih elemenata u periodičnom sistemu
U kratkoročnoj verziji - u glavnim podgrupama - nemetali. U nastavku ćemo razmotriti opće karakteristike. Nemetali se nalaze desno i iznad dijagonale Bora i Astatina. U dugoročnoj verziji - na kraju desno u grupama IVA, VA, VIA, VIIA, VIIA.
Od svih do sada otkrivenih nemetalnih hemijskih elemenataima malo elemenata - samo 22. Od toga je 16 aktivnih elemenata i 6 inertnih gasova. Međutim, hemija nemetala je bogatija od hemije svih metala. Nemetalni elementi igraju ogromnu ulogu u postojanju života na Zemlji.
Opće karakteristike nemetala
Atomi nemetalnih elemenata sadrže od četiri do sedam elektrona na vanjskom nivou i po osam elektrona za inertne plinove, sa izuzetkom vodonika (jedan elektron) i helijuma (2 elektrona). Dakle, u opštoj karakteristici strukture atoma nemetala - ovo je sposobnost prihvatanja i doniranja elektrona, igrajući ulogu i oksidacionog i redukcionog agensa.
Dakle, u jedinjenjima, nemetalni elementi pokazuju negativna i pozitivna oksidaciona stanja. Karakteristične vrijednosti valencije i oksidacijskog stanja nemetala povezane su sa strukturom njihovog vanjskog elektronskog nivoa
Dakle, na primjer, sumpor može pokazati valencu 2, 4, 6 zbog razdvajanja elektrona. U prirodi nemetali, pored kiseonika, azota, vodonika, sumpora i inertnih gasova, postoje u obliku jedinjenja: sulfida, oksida, hlorida, silikata, sulfata, karbonata, fosfata raznih metala.
Nemetalni elementi u slobodnom obliku postoje u obliku jednostavnih supstanci - nemetala. Razmotrite njihovu strukturu, svojstva i primjenu. Atomi nemetala su povezani kovalentnom vezom. Oblici postojanja nemetala su različiti. Vodonik, jod, hlor, fluor, brom postoje samo u obliku dvoatomskih molekula H2, I2, Cl2, F2 Br2. Razlog je to što imajupostoji samo jedna mogućnost da se formira zajednički par zbog jednog nesparenog elektrona.
Alotropija nemetala
Sa povećanjem broja nesparenih elektrona za elemente, postaje moguće formirati jednostavne supstance različitog sastava - alotropske modifikacije. Tako kisik formira dvije alotropske modifikacije.
H2 vodonik, F2 fluor, Cl2 hlor, N2 azot, O2 kiseonik, O3 ozon su prilično lagani nepolarni molekuli koji slabo interaguju jedni s drugima. Dakle, sve navedene supstance su gasovi na običnoj temperaturi.
Bromin Br2 je tečnost, a I2 čvrsta materija. U čvrstom obliku, svi imaju molekularnu kristalnu rešetku.
Metode dobijanja
Prva tačka opštih karakteristika nemetala može se smatrati metodama njihove proizvodnje. Nemetali se dobijaju na razne načine:
- Odvajanje od drugih supstanci od prirodnih jedinjenja. Na primjer, razdvajanje tekućeg zraka na kisik, dušik i zaostale inertne plinove.
- Oporavak iz jedinjenja ako nemetal u njemu ima pozitivno oksidaciono stanje. Na primjer, redukcija vodonika iz vode elektrolizom: +1 -2 0 Katoda (-) 2H2O + 2e=H2+ 2OH-..
- Oksidacija iz spoja u kojem nemetal ima negativno oksidacijsko stanje. Na primjer, oksidacija hloridnih jona tokom elektrolize otopine ili taline natrijum hlorida: Anoda (+) 2Cl- - 2e=Cl0 2↑.
Takođe napravite razliku između industrijskih i laboratorijskih metoda za dobijanje nemetala.
Fizička svojstva
Druga tačka opštih karakteristika nemetala je njihova fizička svojstva. U osnovi, nemetali imaju atomsku ili molekularnu kristalnu rešetku. Neki od njih dobro provode električnu energiju ili su poluprovodnici. Treća tačka u proučavanju opštih karakteristika nemetala je razmatranje njihovih hemijskih svojstava.
Nemetali mogu poslužiti u hemijskim reakcijama kao oksidanti i redukcioni agensi. Izuzetak je fluor F2, koji uvijek igra ulogu oksidacijskog sredstva. Stoga su sve reakcije koje uključuju nemetale redoks.
Razmotrite odnos nemetala prema vodi, metalima, međusobno, kao i prema oksidima, kiselinama, bazama i solima. Svi nemetali su otporni na toplotu, tako da se većina njihovih reakcija odvija samo na visokim temperaturama:
1. U normalnim uslovima, samo fluor aktivno reaguje sa vodom: F2 + H2O=2HF + O 2O=O2; O2 + O=O3. Možemo reći da voda gori u fluoru. U ovom slučaju nastaje složena mješavina tvari, uključujući kisikove fluoride OF2 i O2F2. Hlor i brom samo delimično interaguju sa vodom: Cl2 + H2O ←→ HCl + HClO Otopine hlora Cl2 u vodi nazivaju se hlornom vodom. Kada vodena para prelazi preko zagrijanog uglja, formira se vodeni gas: C + H2O=to CO + H2.
2. Svi nemetali su u interakciji sa metalima, osim inertnih gasova. Kao rezultat toga nastaju binarna jedinjenja: oksidi, hidridi, karbidi, nitridi, fosfidi, sulfidi, hloridi, bromidi, jodidiitd. Ca + H2=CaH2 – kalcijum hidrid.
3. Nemetali međusobno reaguju samo kada se zagreju (osim fluora), formirajući binarna jedinjenja različitih tipova:
- Oksidi: N2 + O2 ←→ 2NO –Q – dušikov oksid (II) Od nemetala, samo hlor, brom i jod ne reaguju direktno sa kiseonikom. Njihovi oksidi se dobijaju indirektno.
- Jedinjenja vodika: H2 + S=H2S - vodonik sulfid.
4. U normalnim uslovima, nemetali praktički ne reaguju sa oksidima. Pri zagrijavanju dolazi do nekoliko, ali praktično važnih reakcija. Na primjer, oporavak metala i nemetala iz oksida: FeO + C=Fe + CO↑.
Razmotrimo opće karakteristike nemetala na primjeru halogena
F2 fluor i Cl2 hlor pokazuju slična fizička svojstva: oni su otrovni gasovi oštrog mirisa, a fluor ima svetlo žutu boju, a hlor je žuto-zelene boje. Brom Br2 je teška crveno-braon tečnost. Klor i brom su djelimično rastvorljivi u vodi, njihov rastvor se naziva hlor i bromna voda.
Jod I2 – vrlo slabo rastvorljiv u vodi, bolje rastvorljiv u alkoholu ili drugim organskim rastvaračima.
Halogeni se dobijaju elektrolizom taline ili rastvora NaCl ili njihovim zamenjivanjem hlorom. Halogeni se međusobno istiskuju iz rastvora svojih kiselina: 2HBr + Cl2=2HCl + Br2.
