Неметали: атоми і прості речовини
Всі хімічні елементи в залежності від будови і властивостей атомів поділяють на метали, неметали і благородні гази. Також на метали і неметали класифікують утворені елементами прості речовини, виходячи з їх фізичних і хімічних властивостей.
З металами ви познайомилися в попередній главі. Тепер перейдемо до розгляду неметалів.
Саме слово “неметали” вказує, що властивості елементів-неметалів і відповідних їм простих речовин протилежні властивостям металів.
Якщо для атомів металів характерні порівняно великі радіуси і невелике число електронів (1-3) на зовнішньому рівні, атомам неметалів, навпаки, властиві невеликі радіуси атомів і число електронів на зовнішньому енергетичному рівні від 4 до 8 (у бору цих електронів 3, але атоми цього елемента мають маленький радіус). Звідси і прагнення атомів металів до віддачі зовнішніх електронів, т. Е. Відновні властивості, а для атомів неметалів – прагнення до прийому відсутніх до заповітної вісімки електронів, т. Е. Окисні властивості. Ці властивості характеризуються становищем неметалів в ряду електронегативності (див. Форзац). Так, фтор проявляє тільки окисні властивості, а кисень – відновні властивості виключно по відношенню до фтору і т. Д.
Серед 114 відомих сьогодні хімічних елементів (з них 92 елемента знайдені в природі) до неметалів відносять 22 елемента. Про розташування металів і неметалів у Періодичній системі Д. І. Менделєєва ми вже розповідали в попередньому розділі. Тут ще раз відзначимо, що в Періодичній системі Д. І. Менделєєва метали розташовані в основному під діагоналлю У-At, а неметали – з цієї діагоналі і над нею в головних підгрупах (рис. 71).
Властивості простих речовин, утворених неметалами, відрізняються великою різноманітністю. Хоча в порівнянні з металами неметалів набагато менше, для них важко виділити загальні характерні ознаки.
Судіть самі: водень Н2, кисень O2 і озон O3, фтор F2, хлор Сl2, азот N2 – гази при звичайних умовах, бром Вг2 – рідина, а бор, вуглець (алмаз і графіт), кремній, фосфор (червоний і білий), сірка (пластична і ромбічна), селен, телур, йод I <sub> 2, астат – тверді речовини.
Якщо для переважної більшості металів характерний сріблясто-білий колір, то забарвлення неметалів – простих речовин охоплює всі кольори спектру: червоний (червоний фосфор, червоно-бурий рідкий бром), жовтий (сірка), зелений (хлор – жовто-зелений газ), фіолетовий (пари йоду).
Температури плавлення неметалів лежать в дуже широкому інтервалі: від 3 800 ° С у графіту до -259 ° С у водню. Ця особливість властивостей неметалів є наслідком утворення ними двох типів кристалічних граток: молекулярної (O2, O3, N2, галогени, білий фосфор та ін.) Та атомної (алмаз, графіт, кремній, бор та ін.). Різною будовою кристалічних граток пояснюється і явище аллотропии (згадайте, що це таке). Наприклад, елемент фосфор утворює проста речовина з молекулярною кристалічною решіткою – білий фосфор, молекули якого мають склад Р4, і проста речовина з атомною кристалічною решіткою – червоний фосфор Р.
Друга причина аллотропии пов’язана з різним числом атомів в молекулах простих речовин. Типовий приклад – прості речовини, утворені киснем: кисень O2 і озон O3.
На відміну від безбарвного кисню O2, що не має запаху, озон – це світло-синій газ з сильним запахом.
Ви вже знаєте з курсу минулого року, що домішка озону в повітрі, що з’являється після грози, дає відчуття приємної свіжості; міститься озон і в повітрі соснових лісів і морського узбережжя.
У природі озон утворюється при електричних розрядах або окисленні органічних смолистих речовин, а також при дії ультрафіолетових променів на кисень. У лабораторії його отримують в спеціальних приладах – озонаторах (рис. 72) при дії на кисень тихим (без іскор) електричним розрядом.
Озон – набагато сильніший окислювач, ніж кисень. На сильній окислювальної здатності озону засновано його застосування: відбілювання тканин, дезодорування (видалення запаху) жирів і масел, знезараження повітря і питної води.
Озон має дуже велике значення для збереження всього живого на нашій планеті. Нагадаємо, що озоновий шар Землі (рис. 73), розташований на висоті 20-25 км, затримує ультрафіолетове випромінювання, яке руйнівно діє на клітини живих організмів. Тому зрозуміло, як важливо зберегти цей вельми чутливий до дії різних хімічних речовин “озоновий щит” планети від руйнування.
Озон відносять до змінних складовим повітря. Ще в кінці XVIII ст. А. Лавуазьє встановив, що повітря – це не проста речовина, а суміш газоподібних неметалів: азоту N2 (на його частку припадає 4/5 об’єму повітря) і кисню O2 (з об’ємною часткою 1/5). Надалі уявлення про склад повітря були уточнені. В даний час розрізняють постійні, змінні і випадкові складові частини повітря.
Змінні складові частини повітря – це вуглекислий газ (близько 0,03% за об’ємом), водяні пари і озон (близько 0,00004% за об’ємом). Зміст їх може сильно змінюватися в залежності від природних і промислових умов.
До випадкових складовим частинам повітря відносять пил, мікроорганізми, пилок рослин, деякі гази, у тому числі й ті, які утворюють кислотні дощі: оксиди сірки, азоту та ін.
Повітря, вільний від змінних і випадкових складових частин, прозорий, позбавлений кольору, смаку і запаху, 1 л його при н. у. має масу 1,29 р Молярна маса повітря об’ємом 22,4 л (1 моль) дорівнює 29 г / моль.
Повітря – це океан з газів, на дні якого живуть люди, тварини і рослини. Він необхідний для дихання і фотосинтезу. Розчинений у воді кисень повітря служить для дихання мешканців водного середовища (риб, водних рослин).
Велика роль повітря в процесах вивітрювання (руйнування) гірських порід і для грунтоутворення (рис. 74). Під дією повітря і бактерій минерализуются органічні залишки – віджилі органічні речовини перетворюються на мінеральні сполуки і знову засвоюються рослинами.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)