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 1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства4 2.
Общие химические свойства неметаллов 3. Строение и свойства простых веществ неметаллов4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика их свойств9 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. IVVVIVIIVIII благородные газы1HHe2BCNOFNe3SiPSClAr4AsSeBrKr5TeIXe 6Rn7Таблица 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 веществаС немолекулярным строениемС молекулярным строениемC, B, SiF2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8У этих неметаллов атомные кристаллические решетки, поэтому они обладают
большой твердостью и очень высокими температурами плавления. У этих неметаллов в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки. При обычных условиях это газы, жидкости или твердые вещества с низкими температурами плавления.Таблица 2 Кристаллический бор В как и кристаллический кремний обладает очень высокой температурой плавления 2075С 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 группамIVVVIVIIRHRH2RH3RH4RH3H2RHRНелету чие водородные соединенияЛетучие водородные соединенияТаблица 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.