Классификация неметаллов
Неметаллы – это химические элементы с типичными неметаллическими свойствами.
Неметаллов гораздо меньше, чем металлов - всего 22. Особенность данных химических элементов заключается в большем, по сравнению с металлами, числом электронов на внешнем энергетическом уровне атомов. Данная особенность определяет способность неметаллов к присоединению дополнительных электронов и проявление ими высокой окислительной активности. Благодаря высокой энергии ионизации, атомы неметаллов могут образовывать ковалентные связи с другими неметаллами. В свободном виде могут существовать следующие газообразные неметаллы - фтор, водород, кислород, хлор, азот, инертные газы, в твердом виде - сера, селен, йод, астат, мышьяк, теллур, углерод, кремний, бор, при комнатной температуре в жидком виде может существовать бром.
Некоторым неметаллам свойственно проявление аллотропии. Например, для кислорода свойственны аллотропия кислорода и озона, а для твердого углерода такие формы как алмаз, графит, графен, фуллерены, углеродные наноструктуры, стеклоуглерод, металлический углерод, аморфный углерод и т.п. Аллотропы могут проявлять физические свойства, которые характерны для металлов.
Аллотропия – это существование минимум двух простых веществ одного и того же химического элемента.
В виде простых веществ в молекулярной форме в природе встречаются сера, азот и кислород. В большинстве случаев неметаллы находятся в связанном химическом состоянии - вода, фосфаты, силикаты, горные породы, минералы, бораты. Самыми распространенными неметаллами являются кремний, водород и кислород, а самыми редкими - селен, йод, мышьяк и теллур.
Неметаллы делятся на 2 - 7 подклассов. В терминах периодической таблицы химических элементов различают четыре вида неметаллов, к которым относятся:
- Слабые химически неметаллические металлоиды.
- Относительно инертные благородные газы.
- Химически сильные галогенные элементы или неметаллические галогены - йод, фтор, хлор, бром.
- Неклассифицированные неметаллы, к которым относятся углерод, водород, кислород, азот.
К благородным газам относятся радиоактивный радон, гелий, ксенон, криптон, неон и аргон. Такое название обусловлено тем, что они обладают сравнительно низкой химической активностью. Все они бесцветны, негорючи, также не имеют запаха. Несмотря на то, что галогены коррозионно-активные элементы, они могут находиться в безвредных соединениях, например, в поваренной соли. Их химическая активность аналогична активности щелочных металлов. К неклассифицированным неметаллам относятся бесцветные углерод, кислород и азот, неметаллы в виде металла - углерод, фосфор и селен и желтая сера. К металлоидам или полуметаллам относятся кремний, бор, германий, сурьма, теллур и мышьяк. Металлоиды хрупкие и плохо проводят тепло и электричество. Среди неметаллов у полуметаллов самые низкие энергии иониации. Химически они ведут себя, как слабые металлы. Металлоиды способны образовывать с металлами сплавы, улучшая некоторые свойства. Неметаллы извлекаются в сыром виде из жидкого воздуха, рассолов, руды, полезных ископаемых, природного газа.
Физические и химические свойства неметаллов
Неметаллы могут иметь немолекулярную молекулярную структуру. Поэтому простые вещества неметаллы существуют в трех агрегатных состояниях:
Вещества с молекулярным строением. К данным вещества относятся летучие, бесцветные, газообразные кислород и водород; газообразные окрашенные хлор и фтор; твердые, но хрупкие вещества с низкой температурой плавления - сера, белый фосфор и кристаллы йода.
Вещества с немолекулярным строением. К данным веществам относятся твердые вещества с высокой температурой плавления, такие как красный фосфор, кремний, алмаз и графит.
Большинство неметаллов плохо проводят электричество и тепло, исключением является разновидность углерода - графит.
Неметаллы полиморфны, поэтому в зависимости от типа химической реакции восстановительные и окислительные свойства, исключением является фтор, он всегда проявляет окислительные свойства. При реакции металлов с неметаллами проявляются окислительные свойства - неметаллы принимают электроны с образованием отрицательно заряженных частиц:
$Са + Cl_2 = CaCl_2$
$Ca + O_2 = CaO_2$
$Na + Cl_2 = Na + Cl_2$
Почти все неметаллы способны вступать в химическую реакцию с водородом, исключением являются благородные газы. Результатом реакций данного типа является образование летучих водородных соединений:
$Cl_2 + H_2 = 2HCl$
$C + 2H_2 = CH_4$
В результате реакции неметаллов с кислородом образуются несолеобразующие или кислотные оксиды:
$S + O_2 = SO_2$
$Р + 5O_2 = 2Р_2O_5$
Для неметаллов не характерны химические реакции с кислотами и водой.
