.

Неметаллы

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
90 1178
Скачать документ

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

Содержание:

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.

Период Размещение неметаллических элементов в периодической системе по
группам

I II III IV V VI VII VIII (благородные газы)

1 H

He

2

B C N O F Ne

3

Si P S Cl Ar

4

As Se Br Kr

5

Te I Xe

6

Rn

7

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:

H2 + F2 ( 2HF

Менее энергично реагирует кислород:

2H2 +O2 ( 2H2 О

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.

Простые вещества

С немолекулярным строением С молекулярным строением

C, B, Si F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8

У этих неметаллов атомные кристаллические решетки, поэтому они обладают
большой твердостью и очень высокими температурами плавления. У этих
неметаллов в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки. При
обычных условиях это газы, жидкости или твердые вещества с низкими
температурами плавления.

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.

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 кислота H2SO4 сильнее сернистой H2SO3.

Характеристики кислородных соединений неметалов:

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.

В группах сверху вниз кислотные свойства высших оксидов постепенно
ослабевают. Об этом можно судить по свойствам кислот, соответствующих
этим оксидам.

Возрастание кислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в
периодах слева направо объясняется постепенным возрастанием
положительного заряда ионов этих элементов.

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.

Общие формулы соединений по группам

I II III IV V VI VII

RH RH2 RH3 RH4 RH3 H2R HR

Нелетучие водородные соединения Летучие водородные соединения

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:

В периодах слева направо у ионов элементов положительный заряд
увеличивается. В связи с этим кислотные свойства летучих водородных
соединений элементов в водных растворах усиливаются.

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.

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.

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.

Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-11 – М.: Просвещение, 1992.

Кременчугская М., Васильев С. Справочник школьника – М.: АСТ, 1999.

Хомченко Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы – М.: Высшая школа, 1993.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Курсовые, Дипломы, Рефераты на заказ в кратчайшие сроки
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020