Самостійне вивчення

Тема: Загальна характеристика неметалічних елементів. Неметали, як прості речовини. Явище алотропії

           Хімічні елементи можна умовно поділити на дві групи: металічні та неметалічні елементи. Така класифікація ґрунтується на найтиповіших фізичних і хімічних ознаках простих речовин утворених цими елементами. У періодичній системі хімічних елементів неметалічні елементи розміщені в кінці періодів. До них належать: Гідроген, Гелій, Бор, Карбон, Нітроген, Оксиген, Флуор, Неон, Силіцій, Фосфор, Сульфур, Хлор, Аргон, Арсен, Селен, Бром, Телур, Йод, Астат, та інші інертні елементи. Це ρ-елементи, за винятком Н і Не, які належать до s – елементів. Які ж ознаки за своєю сукупністю дають можливість найкраще пізнати хімічний елемент з неметалічним характером? Типовою для них є здатність бути в реакціях окиснювачами. На зовнішньому енергетичному рівні атоми неметалічних елементів мають, як правило, понад 4 електрони. Майже всі вони можуть приєднувати певну кількість електронів і перетворюватися на негативно заряджені йони – аніони. Здатність атомів неметалічних елементів приєднувати електрони або зміщувати їх у свій бік зростає у групі знизу догори, а в періоді – зліва направо. Тому найтиповіший неметалічний елемент перебуває у правому верхньому куті періодичної системи. Це – Флуор. Кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні збігається з номером групи. Неметалічні елементи одної групи головної підгрупи мають однакову будову зовнішнього енергетичного рівня. Вищі оксиди неметалічних елементів є кислотними оксидами. Сполуки неметалічних елементів з Гідрогеном при звичайних умовах – газоподібні речовини.

Прості речовини неметалів

        Прості речовини утворені атомами неметалічних елементів, мають загальну назву неметали. До неметалів належать фосфор, сірка, графіт, бром, йод, кисень, водень, кремній тощо. Неметалів значно менше, ніж металів.
Назви простих речовин часто збігаються з назвами тих елементів, якими вони утворені. Слід пам’ятати, що назва елемента пишеться з великої літери, а назва простої речовини – з малої.

            Назви найпоширеніших простих речовин та відповідних хімічних елементів, що їх утворюють

        Частина неметалів має атомну будову: інертні гази, графіт, алмаз, силіцій, бор, червоний фосфор. Решта неметалів молекулярної будови. Молекули деяких неметалів складаються із двох атомів, молекула озону трьохатомна, білого фосфору Р₄ – чотирьохатомна, молекула сірки складається із восьми атомів S₈, молекула фулерену складається із 60 атомів.

Фізичні властивості неметалів

            За нормальних умов неметали водень, кисень, озон, азот, хлор, фтор, інертні гази перебувають у газоподібному агрегатному стані, бром – рідина, решта неметалів – сірка, вуглець, фосфор, кремній, йод – тверді речовини. Неметали відрізняються за кольором. Так, водень, кисень, азот – безбарвні гази; фтор – блідо-жовтий, хлор – жовто-зелений отруйний газ з різким специфічним запахом; бром – темно-червона рідина, жовто-бурі пари якої мають різкий неприємний запах, а при потраплянні на шкіру викликають опіки. Фосфор червоний – червоного кольору, фосфор білий – білого кольору. Сірка – жовтого кольору, йод – чорно-фіолетовий з металічним блиском.

        Оскільки неметали мають різні агрегатні стани, то й температури їх плавлення та кипіння перебувають у широких межах. Газоподібні неметали за нормальних умов киплять при низьких температурах (майже -200⁰С). Йод при нагріванні сублімується – відразу переходить із твердого стану в газоподібний. Сірка кипить у полум’ї спиртівки. Якщо шматок сірки потерти об суху долоню або шерсть, сірка електризується і починає притягувати до себе клаптики паперу. Сірка не розчиняється у воді і не змочується нею. Якщо кинути на поверхню води щіпку сірчаного цвіту (крихкий порошок), частинки сірки не потонуть у воді, а плаватимуть на поверхні, утворюючи на ній золотисто-жовту плівку. Таке спливання дрібних часточок речовини, яка не змочується водою, називається флотацією. Температура кипіння алмазу +3000⁰С.
         Більшість неметалів не проводять електричний струм, тобто є діелектриками. Кремній – напівпровідник, а графіт – провідник електричного струму. Неметали погано проводять тепло, крихкі, деякі розчинні у воді, багато з них добре розчинні в органічних розчинниках.

          Алотропія – явище, коли проста речовина складається з певної кількості атомів одного і того ж елемента, які зв’язані між собою у певному порядку або утворюють кристалічні гратки, що відрізняються від інших кристалічних граток, побудованих атомами цього елемента. Цей термін ввів Йонс Якоб Берцеліус. Різні форми цього елементу називаються алотропами. Алотропія зумовлена різними ковалентними зв’язками атомів елементів.