Sve anorganske tvari dijele se na jednostavne spojeve: metale; nemetali. I složeni: binarni spojevi; razlozi; kiseline; sol.
Kako su nemetali raspoređeni u periodnom sustavu? Od 118 trenutno poznatih kemijskih elemenata, 96 su metali, a samo 22 pripadaju nemetalima prema općim karakteristikama elemenata. Udio nemetalnih kemijskih elemenata čini većinu mase živih organizama. A sastav Zemljine atmosfere uključuje jednostavne i složene tvari koje čine nemetalni elementi.
Položaj nemetalnih elemenata u periodičnom sustavu
U kratkoročnoj verziji - u glavnim podskupinama - nemetali. U nastavku ćemo razmotriti opće karakteristike. Nemetali se nalaze desno i iznad dijagonale Bohra i Astatina. U dugoročnoj verziji - na kraju desno u grupama IVA, VA, VIA, VIIA, VIIA.
Od svih do sada otkrivenih nemetalnih kemijskih elemenataima malo elemenata - samo 22. Od toga je 16 aktivnih elemenata, a 6 inertnih plinova. Međutim, kemija nemetala je bogatija od kemije svih metala. Nemetalni elementi igraju veliku ulogu u postojanju života na Zemlji.
Opće karakteristike nemetala
Atomi nemetalnih elemenata sadrže od četiri do sedam elektrona na vanjskoj razini i po osam elektrona za inertne plinove, s izuzetkom vodika (jedan elektron) i helija (2 elektrona). Stoga, u općoj karakteristici strukture atoma nemetala - to je sposobnost prihvaćanja i doniranja elektrona, igrajući ulogu i oksidirajućih i redukcijskih sredstava.
Dakle, u spojevima, nemetalni elementi pokazuju negativna i pozitivna oksidacijska stanja. Karakteristične vrijednosti valencije i oksidacijskog stanja nemetala povezane su sa strukturom njihove vanjske elektronske razine
Dakle, na primjer, sumpor može pokazati valenciju 2, 4, 6 zbog odvajanja elektrona. U prirodi nemetali, osim kisika, dušika, vodika, sumpora i inertnih plinova, postoje u obliku spojeva: sulfida, oksida, klorida, 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 povezani su kovalentnom vezom. Oblici postojanja nemetala su različiti. Vodik, jod, klor, fluor, brom postoje samo u obliku dvoatomskih molekula H2, I2, Cl2, F2 Br2. Razlog je što imajupostoji samo jedna mogućnost formiranja zajedničkog para zbog jednog nesparenog elektrona.
Alotropija nemetala
S povećanjem broja nesparenih elektrona za elemente, postaje moguće formirati jednostavne tvari različitog sastava - alotropske modifikacije. Dakle, kisik tvori dvije alotropske modifikacije.
H2 vodik, F2 fluor, Cl2 klor, N2 dušik, O2 kisik, O3 ozon su prilično lagane nepolarne molekule koje slabo djeluju jedna na drugu. Stoga su sve navedene tvari plinovi na običnoj temperaturi.
Bromin Br2 je tekućina, a I2 je krutina. U čvrstom obliku, svi imaju molekularnu kristalnu rešetku.
Način dobivanja
Prva točka općih karakteristika nemetala može se smatrati načinima njihove proizvodnje. Nemetali se dobivaju na razne načine:
- Odvajanje od drugih tvari od prirodnih spojeva. Na primjer, razdvajanje tekućeg zraka na kisik, dušik i zaostale inertne plinove.
- Oporavak iz spoja ako nemetal u njemu ima pozitivno oksidacijsko stanje. Na primjer, redukcija vodika iz vode elektrolizom: +1 -2 0 Katoda (-) 2H2O + 2e=H2+ 2OH-..
- Oksidacija iz spoja u kojem nemetal ima negativno oksidacijsko stanje. Na primjer, oksidacija kloridnih iona tijekom elektrolize otopine ili taline natrijevog klorida: Anoda (+) 2Cl- - 2e=Cl0 2↑.
Također razlikovati industrijske i laboratorijske metode za dobivanje nemetala.
Fizička svojstva
Druga točka općih karakteristika nemetala su njihova fizička svojstva. U osnovi, nemetali imaju atomsku ili molekularnu kristalnu rešetku. Neki od njih dobro provode struju, ili su poluvodiči. Treća točka u proučavanju općih karakteristika nemetala je razmatranje njihovih kemijskih svojstava.
Nemetali mogu poslužiti u kemijskim reakcijama kao oksidacijski i redukcijski agensi. Iznimka je fluor F2, koji uvijek igra ulogu oksidacijskog sredstva. Stoga su sve reakcije koje uključuju nemetale redoks.
Razmotrite omjer nemetala prema vodi, metalima, međusobno, kao i prema oksidima, kiselinama, bazama i solima. Svi nemetali su otporni na toplinu, pa se većina njihovih reakcija odvija samo na visokim temperaturama:
1. U normalnim uvjetima samo fluor aktivno djeluje s vodom: F2 + H2O=2HF + O 2O=O2; O2 + O=O3. Možemo reći da voda gori u fluoru. U tom slučaju nastaje složena smjesa tvari, uključujući kisikove fluoride OF2 i O2F2. Klor i brom s vodom djeluju samo djelomično: Cl2 + H2O ←→ HCl + HClO Otopine klora Cl2 u vodi nazivaju se klorna voda. Kada se vodena para prođe preko zagrijanog ugljena, nastaje vodeni plin: C + H2O=to CO + H2.
2. Svi nemetali su u interakciji s metalima, osim inertnih plinova. Kao rezultat toga nastaju binarni spojevi: oksidi, hidridi, karbidi, nitridi, fosfidi, sulfidi, kloridi, bromidi, jodidiitd. Ca + H2=CaH2 – kalcijev hidrid.
3. Nemetali međusobno reagiraju samo kada se zagrijavaju (osim fluora), stvarajući binarne spojeve različitih vrsta:
- Oksidi: N2 + O2 ←→ 2NO –Q – dušikov oksid (II) Od nemetala, samo klor, brom i jod ne reagiraju izravno s kisikom. Njihovi se oksidi dobivaju neizravno.
- Spojevi vodika: H2 + S=H2S - sumporovodik.
4. U normalnim uvjetima nemetali praktički ne reagiraju s oksidima. Pri zagrijavanju dolazi do nekoliko, ali praktički važnih reakcija. Na primjer, dobivanje metala i nemetala iz oksida: FeO + C=Fe + CO↑.
Razmotrimo opće karakteristike nemetala na primjeru halogena
F2 fluor i Cl2 klor pokazuju slična fizička svojstva: oni su otrovni plinovi oštrog mirisa, a fluor ima svijetložutu boju, a klor je žuto-zelene boje. Brom Br2 je teška crveno-smeđa tekućina. Klor i brom su djelomično topljivi u vodi, njihova otopina se naziva klor i bromna voda.
Jod I2 – vrlo slabo topiv u vodi, bolje topiv u alkoholu ili drugim organskim otapalima.
Halogeni se dobivaju elektrolizom taline ili otopine NaCl ili njihovim zamjenom klorom. Halogeni se međusobno istiskuju iz otopina svojih kiselina: 2HBr + Cl2=2HCl + Br2.
