11 класс. Неметаллы, их свойства.

В ПСХЭ неметаллы расположены справа и вверх от диагонали, проведенной от бора к астату. То есть они расположены в главных подгруппах III, IV, V, VI, VII, VIII групп. На внешнем энергетическом уровне атомы неметаллов имеют электронов четыре и более четырех. Водород и гелий — это s-элементы, все остальные неметаллы — это p-элементы. Инертные газы имеют завершенный внешний энергетический уровень, все остальные атомы неметаллов имеют внешний энергетический уровень близкий к завершению. До устойчивости они принимают недостающее количество электронов, приобретая тем самым сходство с внешним энергетическим уровнем инертных газов. Октет — 8 электронов, у Не (гелия) два.

В периодах с увеличением заряда ядра атома элемента увеличивается количество электронов внешнего энергетического уровня, вследствие чего атомный радиус атома уменьшается, усиливается неметалличность — способность принимать электроны. В группах, главных подгруппах с увеличением заряда ядра атома увеличивается количество энергетических уровней, т. е. возрастает атомный радиус атома, а количество электронов на внешнем энергетическом уровне остается неизменным. К концу группы главной подгруппы неметалличность уменьшается.

Способность принимать электроны — это проявление окислительных свойств атомов элементов. Таким образом, окислительные свойства неметаллов усиливаются к концу периода и к началу группы главной подгруппы.

Для количественной характеристики используется важное понятие электроотрицательность (ЭО). Максимальное значение ЭО имеет F, оно равно 4. Это самый неметаллический элемент, сильнейший окислитель.

У остальных неметаллов значение ЭО изменяется от 2 до 4 и в соответствии с этими значениями они располагаются в ряду ЭО (форзац учебника, с. 229).

Сравнивая значения ЭО неметаллов, делаем вывод, что один и тот же элемент в зависимости от расположения в ряду ЭО по отношению к одним элементам проявляет себя как окислитель, к другим — как восстановитель.

Пример: S — сера, проявляет окислительные свойства по отношению к левее расположенным элементам; в ряду ЭО S проявляет восстановительные свойства по отношению к элементам, правее расположенным в ряду ЭО.

Возможные С.О. неметаллов зависят от особенности строения атомов в основном и в возбужденном состоянии.

Пример: Р — фосфор.

Основное состояние:

Р + 15; 1s²2s²2p⁶3s²3p³3d⁰

До устойчивости внешнего энергетического уровня атом фосфора принимает 3е^-.

С.О. -3, минимальная. Р — окислитель. Может отдать 3е^-.

С.О. +3 промежуточная. Р — восстановитель и окислитель.

У атома фосфора на третьем энергетическом уровне возможно открытие d-подуровня и в возбужденном состоянии возможно распаривание 3s²-электронов за счет энергии извне (например на свету).

восстановитель.

С.О. +5, максимальная, она соответствует номеру группы.

Вывод: В зависимости от строения атома неметаллы могут принимать С.О. минимальную, максимальную и промежуточные. Принимая минимальную С.О., они выступают как окислители: Принимая максимальную С.О., они выступают как восстановители:

Атомы-неметаллы образуют молекулы простых веществ, как правило, двухатомные. Химическая связь — ковалентная неполярная кристаллические решетки могут быть атомные и молекулярные.

Пример:

Н₂ — водород, O₂ — кислород; Сl₂ — хлор; I₂— йод, С — алмаз;

Н₂, O₂, Сl₂ — газы, молекулярные кристаллические решетки;

I₂ — твердое вещество;

С — алмаз — атомная кристаллическая решетка.

Атомы-неметаллы, имеющие несколько неспаренных электронов, могут образовывать несколько молекул простых веществ. Такое явление называется аллотропией, а простые вещества — аллотропными видоизменениями.

Пример:

O₂ — кислород, O₃ — озон;

S₈ — сера кристаллическая, S_n — сера пластическая;

Р — красный фосфор, Р₄ — белый фосфор;

С — углерод, алмаз, графит, карбин, фуллерены.

Чем больше в атоме неспаренных электронов, тем больше возможность образования аллотропных видоизменений.

Физические свойства неметаллов и металлов значительно различаются.

Например, цвет: I₂ — фиолетовый (пары), черный с металлическим блеском (тв.); Вr₂ — бурый; Р₄ — бледно-желтый, Р — красный; O₂ (жидк.) — голубой; Сl₂ (газ) — зеленый.

В зависимости от типа кристаллической решетки у неметаллов могут быть и общие, и отличительные физические свойства. Газообразные неметаллы, жидкий бром, кристаллы — диэлектрики, кристаллы — непластичны; большинство неметаллов имеют металлический блеск: I₂, Si, С (графит).

Химические свойства неметаллов следует рассматривать как окислительно-восстановительные, согласно их ЭО. Однако по отношению к водороду и металлам они все окислители.

Пример:

В обоих случаях S — сера — окислитель.

Сl₂⁰ — хлор, окислитель.

N₂⁰ — азот, окислитель:

Если рассматривать взаимодействие неметаллов друг с другом, то следует учитывать их ЭО. Пример:

N₂ — азот, восстановитель:

Неметаллы взаимодействуют и со сложными веществами — неорганическими и органическими, выступая как окислители или восстановители.

Эксперимент: Неметаллы-окислители.

б) реакция горения:

O₂ — окислитель.

O₂ — окислитель.

Сl₂ (хлор) — окислитель.

Эксперимент: Неметаллы-восстановители.

Н₂⁰ — восстановитель,

Н₂⁰ — восстановитель.

Н₂ - восстановитель.