Химия свойства неметаллов. Простые вещества - неметаллы

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

Введение……………………………………………………………………..3

§1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства……………………………………4

§2. Общие химические свойства неметаллов………………………..6

§3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов………7

§4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика их свойств……………………………………………9

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.

Таблица №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:

Менее энергично реагирует кислород:

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.

Таблица №2

Кристаллический бор В (как и кристаллический кремний) обладает очень высокой температурой плавления (2075°С) 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.

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.

Таблица №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.

Неметаллами называют химические элементы, которые образуют в свободном виде простые вещества, они не обладают физическими свойствами металлов. Из 109 химических элементов 87 можно отнести к металлам, 22 являются неметаллами .

При обычных условиях неметаллы могут находится в газообразном, жидком , а также твердом состоянии .

Газами являются гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Это все инертные газы . Каждая молекула инертного газа состоит из одного атома. На внешнем электронном уровне у атомов инертных газов (кроме гелия) расположены восемь электронов. У гелия лишь два. Из-за своей химической устойчивости инертные газы можно сравнивать с благородными драгоценными металлами – золотом и платиной, у них также есть и другое название – благородные газы. Подобное название лучше подходит к инертным газам, так как они могут вступать в химические реакции и образовывать химические соединения. В 1962 году стало известно, что ксенон и фтор могут образовывать соединения. С того времени, известно более 150 химических соединений ксенона, криптона, радона с фтором, кислородом, хлором и азотом.

Представление о химической исключительности благородных или инертных газов, оказалось не совсем верным, поэтому вместо ожидаемой нулевой группы инертные газы были отнесены к восьмой группе Периодической системы.

Такие газы как водород, кислород, азот, хлор и фтор образуют двухатомные молекулы, уже знакомые нам H 2 , O 2 , N 2 , CL 2 , F 2 .

Выразить состав вещества можно при помощи химических и математических знаков – химической формулой. Как мы уже знаем, по химической формуле можно вычислить относительную молекулярную массу вещества (Mr). Относительная молекулярная масса простого вещества равна произведению относительной атомной массы на число атомов в молекуле, к примеру, кислорода: O 2

Mr (O 2) = Ar (O) · 2 = 16 · 2 = 32

Тем не менее, кислород может образовывать еще одно газообразное простейшее вещество – озон, в состав молекулы озона входят уже три атома кислорода. Химическая формула O 3 .

Способность атомов одного химического элемента создавать несколько простых веществ называется аллотропией , а эти простые вещества – аллотропными изменениями , их также называют модификациями .

Свойства аллотропных модификаций химического элемента кислорода: простых веществ O 2 и озона O 3 существенно различаются.

Кислород не обладает характерным запахом в отличие от озона (отсюда пришло и название озона – в переводе с греческого языка озон обозначает «пахнущий»). Подобный аромат, можно ощутить во время грозы, газ образуется в воздухе за счет электрических разрядов.

Кислород не обладает цветом в отличие от озона, который можно отличить по бледно-фиолетовому оттенку. Озон обладает бактерицидными свойствами. Он также используется для обеззараживания питьевой воды. Озон может препятствовать прохождению ультрафиолетовых лучей солнечного спектра, они губительны для всех живых организмов на Земле. Озоновый экран (слой), который находится на высоте 20-35 км, защищает все живое от губительных солнечных лучей.

Из 22 простых веществ-неметаллов при обычных условиях в жидкообразном состоянии существует только бром, его молекулы двухатомны. Формула Брома: Br 2 .

Бром представляет из себя тяжелую бурую, с неприятным запахом жидкость (бромос с древнегреческого языка переводится как «зловонный»).

Такие твердые вещества-неметаллы как сера и углерод известны еще с древних времен (древесный уголь).

Твердые вещества-неметаллы также склонны к явлению аллотропии. Углерод может образовывать такие простые вещества, как алмаз, графит и т.п. Различие в строение алмаза и графита заключается в строении кристаллических решеток.

Остались вопросы? Не знаете, как сделать домашнее задание?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!

www.сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Изучение параграфа поможет вам:

· приводить примеры простых веществ металлов и неметаллов;

· различать металлы и неметаллы, металлические и неметаллические элементы;

· пользоваться периодической системой как справочной для определения размещения в ней некоторых неметаллических и металлических химических элементов.

КАКИЕ ВЕЩЕСТВА НАЛИВАТЬ ДО ПРОСТЫХ? Особенностью любой науки является то, что исследуемые объекты подлежат классификации. Химическая наука не является исключением, ведь вещества без надлежащей классификации изучать невозможно.

За качественным составом вещества подразделяют на простые и сложные.

Простые вещества - это вещества, образованные атомами одного химического элемента

В приведенном перечне формул: Fe, О 2 , Н 2 О, NaHCO 3 , NaCl, H 2 SO 4 , N 2 , Аl 2 O 3 , Аl, O 3 найдем формулы простых веществ. Пользуясь указанным выше определением простых веществ, делаем вывод, что это будут формулы: Fe, O 2, N 2, Аl, В 3 . Другие формулы образованы из атомов разных химических элементов. Как вам известно из естествознания, это - сложные вещества.

Атомы одного химического элемента могут образовывать несколько простых веществ. Например, из атомов Кислорода состоят молекулы кислорода O 2 и озона их химические формулы отличаются количеством атомов Кислорода. Именно это отражено на рисунке 55.

Рис. 55. Модели молекул кислорода (а) и озона (6)

* Разделение чего-либо по определенным признакам.

Рис. 56. Алмаз (а) и графит (в) и модели их структуры (6. г)

Из атомов Карбона образованы самое твердое природное вещество алмаз, и настолько мягкий, что оставляет надписи на бумаге, - графит. Химические формулы этих веществ записывают одинаково - С. Различия в свойствах алмазуq графита обусловлены не разным количественным или качественным составом, но разным пространственным размещение атомов Углерода в веществе относительно друг друга (рис. 56). У графита они размещены слоями, причем расстояния между атомами внутри одного слоя значительно меньше, чем между соседними слоями (рис. 56г.) Поэтому достаточно слегка нажать на карандаш и целостность между слоями нарушается. В алмазе атомы Углерода размещены таким образом, что находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, а связи между ними направлены к вершинам тетраэдра (рис. 56б). Это обусловливает высокую твердость вещества.

Несмотря на приведенные примеры, подумайте, чего больше - химических элементов или простых веществ.

По современной украинской химической номенклатуре названия некоторых простых веществ не совпадают с названиями химических элементов, из которых они образовались. В таблице приведены примеры таких веществ. Ознакомьтесь с ними.

Найдите в таблице и выпишите в тетрадь названия и формулы простых веществ. в которых молекула образована двумя или более атомами.

Таблица 4

Формулы и названия простых веществ

Простое вещество		Название химического элемента	Простое вещество		Название химического элемента
	Название	Название химического элемента		Название	Название химического элемента

		Аргентум

				кислород

		Меркурий		графит, алмаз

Обратите внимание! Названия простых веществ пишут с малой буквы, названия химических элементов - с большой.

МЕТАЛЛЫ И НЕМЕТАЛЛЫ. Простые вещества разделяют на металлы и неметаллы. К металлам относятся цинк Zn, калий К, кальций Са, магний Mg, олово Sn, свинец Pb, медь Cu, железо Fe, алюминий Аl, серебро Ag, золото Аи и другие (рис. 57).

Примерами неметаллов является водород H 2 кислород O 2 и озон О 3 , азот N 2 , гелий Не, неон Ne, аргон Аг, углерод С (такую совместную наяву применяют к всех простых веществ Углерода), сера S, фосфор Р, хлор Сl 2 , йод I 2 и другие (рис. 58).

Среди химических элементов преобладают металлические. Из известных на сегодня химических элементов неметаллическими только 22.

В параграфах 6 и 7 были рассмотрены основные физические свойства веществ. Ориентируясь на это, составим характеристики простых веществ металлов и неметаллов.

Общими свойствами всех металлов является высокая теплопроводность и электропроводность; серый, серебристо-серый цвет (примеры исключений: золото - желтое, медь - кирпично-красная); отсутствие запаха; пластичность - их легко ковать, вытягивать в проволоку, прокатывать в листы. Все металлы при комнатной температуре находятся в твердом агрегатном состоянии, кроме ртути (жидкость).

Перечисленные свойства не характерные для неметаллов. Поэтому о них можно сказать, что это простые вещества, которые не имеют металлических свойств. Так, неметаллы не проводят или плохо проводят тепло и электрический ток, являются хрупкими, а не пластичными. Водород, кислород, азот, фтор, хлор, гелий, аргон и другие при комнатной температуре находятся в газообразном агрегатном состоянии. Фосфор, углерод, сера, йод являются твердыми веществами, бром - жидкость. У неметаллов наблюдается больше отличий по цвету, чем у металлов. Так, кислород и водород бесцветные, сера желтая, хлор - желто-зеленый, бром - темно-бурый.

Рис. 57. Образцы металлов: а - цинк; б - алюминий, в - железо, г - медь

Рис. 58. Образцы неметаллов: а - йод, сера, в - фосфор, г - хлор

Следует подчеркнуть, что разделение простых веществ только по физическим свойствам на металлы и неметаллы является неточным. Например, неметал йод имеет металлический блеск, а неметалу графита свойственна высокая электропроводность. В следующих классах вы расширите знания о деление простых веществ на металлы и неметаллы на основе различий строения их атомов и химических свойств.

РАЗМЕЩЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ. Химические элементы, атомы которых образованы простые вещества - металлы, называют металлическими, а химические элементы, атомы которых образованы простые вещества - неметаллы - неметаллическими.

В параграфе 12 вы впервые познакомились с периодической системой химических элементов. Теперь вам известно, что химические элементы размещены с увеличением заряда ядер атомов, и что за каждым элементом неизменно закреплена одна ячейка. А существует ли какая-то закономерность в размещении металлических и неметаллических элементов в периодической системе? Чтобы получить ответ на этот вопрос, поработаем с таблицей. Выберем для рассмотрения 1-й, 2-й и 3-й периоды. В первом периоде металлические элементы отсутствуют. Второй период начинается металлическим элементом Литием Li. Следующий элемент Бериллий Be тоже относится к металлических. Остальные элементы этого периода єнеметалічними.

Третий период также начинается металлическим элементом Натрием Na, после которого размещены еще два металлических элемента - Магний Mg и Алюминий Аl. Далее, как и во втором периоде, размещены неметаллические элементы.

Прочитайте вслух названия элементов 1-го, 2-го и 3-го периодов.

Несколько по-другому размещены металлические и неметаллические элементы в вертикальных столбиках таблицы - группах, пронумерованы римскими цифрами от i до VIII. Так, все ячейки i И II групп (кроме первой И в группе) заполнены металлическими элементами. В начале остальных групп размещены неметаллические элементы, а в конце - металлические.

Найдите с учителем и прочитайте вслух названия неметаллических элементов, которыми начинаются III- VIII группы.

Рассмотренные примеры иллюстрируют общее правило размещения металлических и неметаллических элементов в периодах и группах периодической системы:

Металлические элементы размещены в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева в начале периодов и в конце групп, а неметаллические - в конце периодов и в начале групп.

Рис. 59. Распространение химических элементов на Земле (по массе)

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДЕ. Хотя в природе в составе различных веществ встречаются около 90 химических элементов, распространены они неравномерно. Есть элементы-лидеры, а есть такие, содержимое которых очень мал.

По рис. 59 выясните, три металлических и три неметаллических элементы самые распространенные на Земле. Металлические или неметаллические химические элементы преобладают в составе веществ на планете Земля?

Копилка эрудита

Среди простых веществ есть свои «чемпионы» из тех или иных физических свойств. Так, алмаз имеет самую высокую твердость, металл вольфрам - наиболее тугоплавкий. Самым легким металлом является литий, а самым легким неметалом - водород. Среди металлов самую высокую теплопроводностью обладают серебро, медь, алюминий. Низкая теплопроводность у висмута и ртути. Существуют мягкие металлы, которые можно резать ножом, например, натрий, калий, кальций, а наибольшую твердость среди металлов имеет хром - им можно резать стекло. Высокая пластичность у золота. Это позволяет изготавливать из него пленку всего лишь 0,003 мм толщиной.

1. Какие вещества называют простыми? Приведите примеры.

2. На какие группы подразделяют простые вещества? Представителей какой группы существует больше?

3. Назовите общие физические свойства металлов.

4. Что вам известно о расположении металлических и неметаллических элементов в периодической системе?

5. Каким металлическим элементом начинается 4-й период?

6. Каким неметалічним элементом начинается V группа?

7. Назовите по три распространенные на Земле неметаллические и металлические химические элементы.

8. Из перечня химических элементов выберите неметаллические и расположите их в порядке увеличения относительной атомной массы: Магний, Кислород, Водород, Железо, Азот, Хлор.

9. Пользуясь периодической системой химических элементов, назовите химический элемент, размещенный в 3-м периоде и VIII группе. До металлических или неметаллических элементов он принадлежит? Сколько протонов и электронов в составе его атома?

10. Заполните пропуски в предложениях словами «металлическим», «неметалічним» и названиями соответствующих элементов Второй период периодической системы начинается_________ элементом _________ , а заканчивается ________ элементом ___________.

Шестая группа периодической системы начинается элементом_________ , а заканчивается элементом ________ ,

11. Укажите как можно больше признаков, по которым заключен перечни простых веществ:

а) кислород, азот, водород;

6) серебро, железо, алюминий?

Выполните проект на тему «Химические элементы в составе различных небесных тел».

На тему: Металлы. Неметаллы

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время понятие «химический элемент» установлено точно.

НЕМЕТАЛЛЫ

Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства

	Размещение неметаллических элементов в периодической сис теме по группам
								VIII (благородные газы)

Таблица №1.

Менее энергично реагирует кислород:

2H2 +O2 a 2H2 О

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).

Общие химические свойства неметаллов.

Строение и свойства простых веществ – неметаллов.

Таблица №2

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 в 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.

Во втором случае хлор может образовать соединения, в которых степень окисления хлора +5. К таким соединениям относятся хлорнова тая кислота HClO3 и ее соли – хлораты, например хлорат калия КClO3 (бертолетова соль).

Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика их свойств.

Характеристики кислородных соединений неметалов:

Таблица №3.

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, который выглядит следующим образом:

H2O + HF a H3O + F

H2O + NH3 a NH4 + OH

Из приведенных примеров можно сделать следующие общие выводы:

В настоящее время известно 105 химических элементов, большинство из них - металлы. Последние весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.

По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. "Металлы, - писал он, - тела твердые, ковкие блестящие".

Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:

1. Плотная кристаллическая структура.

2.Характерный металлический блеск.

3.Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.

4. Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры.

5. Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны.

6. Ковкость и тягучесть.

7. Способность к образованию сплавов.

Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы - железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других - высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих - коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.

Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро - белые, свинец - голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза - сплав меди с оловом и другими металлами, латунь - сплав меди с цинком, баббит - сплав олова с сурьмой и медью и др.

Это деление на черные и цветные металлы условно. Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.

II. Физические свойства металлов.

С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются прежде всего особым "металлическим" блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники - серебро и медь, худшие - свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.

Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.

Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.

Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них - следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.

По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы - все остальные.

Частицы металлов, находящихся в твердом и жидком состоянии, связаны особым типом химической связи - так называемой металлической связью. Она определяется одновременным наличием обычных ковалентных связей между нейтральными атомами и кулоновским притяжением между ионами и свободными электронами. Таким образом, металлическая связь является свойством не отдельных частиц, а их агрегатом.

III. Химические свойства металлов.

Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.

Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями. Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами. Опустим кусочек цинка в раствор какой-нибудь свинцовой соли. Цинк начинает растворяться, а из раствора выделяется свинец. Реакция выражается уравнением:

Zn + Pb(NO3)2 = Pb + Zn(NO3)2

Из уравнения следует, что эта реакция является типичной реакцией окисления-восстановления. Сущность ее сводится к тому, что атомы цинка отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного свинца, тем самым превращаясь в ионы цинка, а ионы свинца восстанавливаются и выделяются в виде металлического свинца. Если поступить наоборот, то есть погрузить кусочек свинца в раствор цинковой соли, то никакой реакции не произойдет. Это показывает, что цинк более активен, чем свинец, что его атомы легче отдают, а ионы труднее присоединяют электроны, чем атомы и ионы свинца.

Вытеснение одних металлов из их соединений другими металлами впервые было подробно изучено русским ученым Бекетовым, расположившим металлы по их убывающей химической активности в так называемый "вытеснительный ряд". В настоящее время вытеснительный ряд Бекетова носит название ряда напряжений.

Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных

электродных потенциалов, и образуют электрохимический ряд напряжений металлов: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb,

H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов:

Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.
Каждый металл способен вытеснять(восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него.
Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот.

Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре.

Кроме того, нужно иметь ввиду, что высокая электрохимическая активность металлов не всегда означает его высокую химическую активность. Например, ряд напряжений начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов.

IV. Коррозия металлов.

Почти все металлы, приходя в соприкосновение с окружающей их газообразной или жидкой средой, более или менее быстро подвергаются с поверхности разрушению. Причиной его является химическое взаимодействие металлов с находящимися в воздухе газами, а также водой и растворенными в ней веществами.

Всякий процесс химического разрушения металлов под действием окружающей среды называют коррозией.

Проще всего протекает коррозия при соприкосновении металлов с газами. На поверхности металла образуются соответствующие соединения: оксиды, сернистые соединения, основные соли угольной кислоты, которые нередко покрывают поверхность плотным слоем, защищающим металл от дальнейшего воздействия тех же газов.

Иначе обстоит дело при соприкосновении металла с жидкой средой - водой и растворенными в ней веществами.

Образующиеся при этом соединения могут растворяться, благодаря чему коррозия распространяется дальше вглубь металла. Кроме того, вода, содержащая растворенные вещества, является проводником электрического тока, вследствие чего постоянно возникают электрохимические процессы, которые являются одним из главных факторов, обуславливающих и ускоряющих коррозию.

Чистые металлы в большинстве случаев почти не подвергаются коррозии. Даже такой металл, как железо, в совершенно чистом виде почти не ржавеет. Но обыкновенные технические металлы всегда содержат различные примеси, что создает благоприятные условия для коррозии.

и т.д.................

Среди простых веществ некоторые отличаются рядом об-щих признаков. Они имеют характерный блеск, ковкость, хорошо проводят электрический ток. Такие простые веще-ства называют металлами (рис. 11.3), а соответствующие химические элементы — металлическими элементами . Все металлы имеют немолекулярное строение. Один из самых важных металлов — железо.

Таблица. Некоторые металлы, изделия из них и упоминание в литературе

Au Золотая пектораль (фрагмент)	Гул утих, и зарево померкло, Только золото солнцем сияет, Ветер свистом над синей степью Имя скифское прославляет. Борис Мозолевский. Скифская степь
Al Изделия из алюминия	Скульптура «Эрос» на площади Пикадилли в Лондоне, Ве-ликобритания — одна из первых скульптур, при изго-товлении которой был использован алюминий.
Cu Медный флюгер	Медь, как и золото, отличается от других металлов харак-терным цветом. А ступку медную, красной меди, только пест перебит... Иван Карпенко Карый. Сто тысяч Вот к Святославу подошла мать — княгиня Ольга, она дер-жала в руках сделанный луч-шими кузнецами из красной меди, позолоченный, украшенный множеством драгоценных камней шлем. Семен Скляренко. Святослав
Hg Ртуть при стандартных условиях (t = 25 °С, Р = 1 атм) — жидкость	И на несколько сажен вокруг лодки тускло серебрилась тяжелая, неподвижная, как ртуть, мертвая зыбь. Чингиз Айтматов. Пегий пес, бегущий краем моря
Ag Серебряные монеты	Блажен человек, который снис-кал мудрость, и человек, разум обретший, потому что обретение его лучше, чем обретение серебра. Иван Огиенко. Библия
Zn Оцинкованная посуда	Ой, сколько, сколько майских луж - Обрезков голубого цинка! Василии Казин. Рабочий май Пруд по краям выложен цин-ком, и раз в неделю этот цинк снимается, относится в кухню, где и драится до блеска. Джером К. Джером. Трое на ве-лосипедах / Перевод А. Попова

Неметаллам не присущи свойства, характерные для ме-таллов. Тем не менее между этими группами веществ не су-ществует четкой границы. Материал с сайта

Например, кремний — неметалл. Однако по внешнему ви-ду его легко спутать с металлом. Кремний широко использу-ют как материал для изготовления полупроводниковых при-боров, пластин для систем солнечной энергетики. Неметалл графит, подобно металлам, проводит электрический ток.

Неметаллам соответствуют неметаллические химические элементы .

Углерод, серу, фосфор, кислород, азот, хлор, бром и йод относят к неметаллам. Хлор — газ. Бром — летучая жидкость. Кристал-лы йода имеют характерные цвет и блеск, которые делают его кое в чем подобным металлам. При нагревании йод обра-зует пары фиолетового цвета.

Неметаллы преимущественно состоят из молекул. Одна-ко алмаз (простое вещество углерода) и кремний — вещества атомного строения.

Названия металлов и неметал-лов — нарицательные, а не собственные.

Как из периодической системы узнать, металлическим или неметаллическим является химический элемент? Неме-таллических элементов значительно меньше. Преимущест-венно они размещены в правой части периодической системы. Их клеточки выделены жирной линией.

На этой странице материал по темам:

Шпаргалка по химии металлы и неметаллы
Сообщение по металлам и неметаллам
Металлы и неметаллы химия доклад
Школьный доклад-неметаллы
Что металл и неметалл гдз

Вопросы по этому материалу:

Химия свойства неметаллов. Простые вещества - неметаллы

Шпаргалка по химии металлы и неметаллы

Сообщение по металлам и неметаллам

Металлы и неметаллы химия доклад

Школьный доклад-неметаллы

Что металл и неметалл гдз