Kjemi av ikke-metaller generell karakteristikk for p-elementer. Ikke-metaller

Dmitri Mendeleev var i stand til å lage en unik tabell over kjemiske elementer, hvor den største fordelen var periodisitet. Metaller og ikke-metaller i det periodiske systemet er ordnet på en slik måte at egenskapene deres endres på en periodisk måte.

Det periodiske systemet ble satt sammen av Dmitri Mendeleev i andre halvdel av 1800-tallet. Oppdagelsen gjorde det ikke bare mulig å forenkle arbeidet til kjemikere, hun var i stand til å kombinere alle åpne kjemikalier i seg selv som et enkelt system, samt forutsi fremtidige funn.

Opprettelsen av dette strukturerte systemet er uvurderlig for vitenskapen og for menneskeheten som helhet. Det var denne oppdagelsen som ga drivkraft til utviklingen av all kjemi i mange år.

Interessant å vite! Det er en legende om at forskeren så det ferdige systemet i en drøm.

I et intervju med en journalist forklarte forskeren at han hadde jobbet med det i 25 år og at han drømte om det var ganske naturlig, men dette betyr ikke at alle svarene kom i en drøm.

Systemet laget av Mendeleev er delt inn i to deler:

perioder - horisontale kolonner i en eller to linjer (rader);
grupper - vertikale linjer, i en rad.

Totalt er det 7 perioder i systemet, hvert neste element skiller seg fra det forrige med et stort antall elektroner i kjernen, dvs. ladningen til kjernen til hver høyre indikator er større enn den venstre en etter en. Hver periode begynner med et metall, og slutter med en inert gass - dette er nettopp periodisiteten til tabellen, fordi egenskapene til forbindelser endres innen en periode og gjentas i den neste. Samtidig bør det huskes at periode 1-3 er ufullstendige eller små, de har bare 2, 8 og 8 representanter. I hele perioden (dvs. de resterende fire) 18 kjemikalierepresentanter.

Gruppen inneholder kjemiske forbindelser med samme høyeste, dvs. de har samme elektroniske struktur. Totalt 18 grupper er representert i systemet ( fullversjon), som hver begynner med alkali og slutter med en inert gass. Alle stoffer som presenteres i systemet kan deles inn i to hovedgrupper - metall eller ikke-metall.

For å lette søket har gruppene sitt eget navn, og de metalliske egenskapene til stoffene øker for hver nedre linje, d.v.s. jo lavere forbindelsen er, desto flere atombaner vil den ha og desto svakere er de elektroniske bindingene. Krystallgitteret endres også - det blir uttalt i elementer med et stort antall atombaner.

I kjemi brukes tre typer tabeller:

Kort - aktinider og lantanider tas ut av grensene til hovedfeltet, og 4 og alle påfølgende perioder opptar 2 linjer hver.
Lang - i det tas aktinider og lantanider ut av grensen til hovedfeltet.
Ekstra lang - hver periode opptar nøyaktig 1 linje.

Den viktigste anses å være det periodiske systemet, som ble vedtatt og offisielt bekreftet, men for enkelhets skyld brukes den korte versjonen oftere. Metaller og ikke-metaller i det periodiske systemet er ordnet etter strenge regler som gjør det lettere å jobbe med det.

Metaller i det periodiske systemet

I Mendeleev-systemet har legeringer et dominerende antall og listen deres er veldig stor - de starter med Bor (B) og slutter med polonium (Po) (unntakene er germanium (Ge) og antimon (Sb)). Denne gruppen har karakteristiske trekk, de er delt inn i grupper, men egenskapene deres er heterogene. Deres karakteristiske trekk:

plast;
elektrisk Strømføringsevne;
skinne;
enkel retur av elektroner;
duktilitet;
termisk ledningsevne;
hardhet (unntatt kvikksølv).

På grunn av den forskjellige kjemiske og fysiske essensen, kan egenskapene variere betydelig mellom to representanter for denne gruppen, ikke alle av dem ligner typiske naturlige legeringer, for eksempel er kvikksølv et flytende stoff, men tilhører denne gruppen.

I normal tilstand er den flytende og uten krystallgitter, som spiller en nøkkelrolle i legeringer. Bare kjemiske egenskaper gjør kvikksølv relatert til denne gruppen av elementer, til tross for betingelsene for egenskapene til disse organiske forbindelsene. Det samme gjelder cesium - den mykeste legeringen, men den kan ikke eksistere i naturen i ren form.

Noen elementer av denne typen kan bare eksistere i en brøkdel av et sekund, og noen forekommer ikke i naturen i det hele tatt - de ble laget under kunstige laboratorieforhold. Hver av metallgruppene i systemet har sitt eget navn og egenskaper som skiller dem fra andre grupper.

Imidlertid er forskjellene deres ganske betydelige. I det periodiske systemet er alle metaller ordnet etter antall elektroner i kjernen, dvs. ved økning atommasse. Samtidig er de preget av en periodisk endring i deres karakteristiske egenskaper. På grunn av dette er de ikke plassert pent i bordet, men kan være feil.

I den første gruppen av alkalier er det ingen stoffer som finnes i ren form i naturen - de kan bare være i sammensetningen av forskjellige forbindelser.

Hvordan skille metall fra ikke-metall?

Hvordan bestemme metallet i forbindelsen? Det er en enkel måte å bestemme, men for dette må du ha en linjal og et periodisk system. For å finne ut trenger du:

Tegn en betinget linje langs kryssene mellom elementer fra Bor til Polonium (mulig til Astatine).
Alle materialer som vil være til venstre for linjen og i sideundergruppene er metall.
Stoffene til høyre er av en annen type.

Metoden har imidlertid en feil - den inkluderer ikke germanium og antimon i gruppen og fungerer bare i et langbord. Metoden kan brukes som et jukseark, men for å bestemme stoffet nøyaktig, bør du huske en liste over alle ikke-metaller. Hvor mange er det? Få - bare 22 stoffer.

I alle fall, for å bestemme arten av et stoff, er det nødvendig å vurdere det separat. Elementene vil være enkle hvis du kjenner egenskapene deres. Det er viktig å huske at alle metaller:

Ved romtemperatur er de faste bortsett fra kvikksølv. Samtidig skinner de og oppfører seg godt. elektrisitet.
De har et mindre antall atomer på det ytre nivået av kjernen.
Består av et krystallgitter (unntatt kvikksølv), og alle andre grunnstoffer har en molekylær eller ionisk struktur.
I det periodiske systemet er alle ikke-metaller røde, metaller er svarte og grønne.
Hvis du beveger deg fra venstre til høyre i løpet av en periode, vil ladningen til materiekjernen øke.
Noen stoffer har svake egenskaper, men de har likevel karakteristiske trekk. Slike elementer tilhører halvmetaller, som polonium eller antimon, de er vanligvis plassert på grensen til to grupper.

Merk følgende! I nedre venstre del av blokken i systemet er det alltid typiske metaller, og øverst til høyre - typiske gasser og væsker.

Det er viktig å huske at når du beveger deg fra topp til bunn i tabellen, blir de ikke-metalliske egenskapene til stoffer sterkere, siden det er elementer som har fjerne ytre skall. Kjernen deres er skilt fra elektronene og derfor tiltrekkes de svakere.

Nyttig video

Oppsummering

Det vil være lett å skille grunnstoffer hvis du kjenner de grunnleggende prinsippene for dannelsen av det periodiske systemet og egenskapene til metaller. Det vil også være nyttig å huske listen over de resterende 22 elementene. Men vi må ikke glemme at ethvert element i forbindelsen bør vurderes separat, uten å ta hensyn til dets bindinger med andre stoffer.

I kontakt med

Ikke-metaller - elementer som har ikke-metalliske egenskaper og opptar en posisjon i øvre høyre hjørne i det periodiske systemet. Hva er naturen til ikke-metaller, samt hvordan de skiller seg fra andre forbindelser, lærer vi i denne artikkelen.

generelle egenskaper

Ikke-metalliske grunnstoffer inkluderer p-elementer, samt hydrogen og helium, som igjen tilhører s-elementer. De er plassert til høyre og over bor-astatin-diagonalen. Totalt er 22 ikke-metaller kjent. I de mest typiske ikke-metallene er fyllingen av det ytre nivået med elektroner nær maksimum, og atomradiene er minimale blant elementene i denne perioden.

Ris. 1. Gruppen av ikke-metaller i det periodiske systemet.

Atomer av ikke-metaller har høyere elektronegativitetsverdier, og følgelig høye ioniseringsenergier og høy elektronaffinitet. I denne forbindelse er naturen til ikke-metaller slik at de, i motsetning til metaller, kan oppvise oksiderende egenskaper. I reaksjoner kan de gjenopprettes ved å legge til så mange elektroner at deres totale antall på det ytre nivået når åtte (det fullførte nivået, atomets stabile tilstand).

Det er derfor den negative verdien av oksidasjonstilstanden som ikke-metaller kan ha i forbindelser, i motsetning til metaller, er lik forskjellen (8-N-grupper). Ikke-metaller har den høyeste elektronegativiteten, hvis posisjon faller i øvre høyre hjørne i det periodiske systemet, det vil si halogenene fluor og klor, samt oksygen. Disse elementene kan dannes ioniske bindinger. Det mest aktive ikke-metallet er fluor, som i forbindelser kan vise bare en valens I og en oksidasjonstilstand -1.

De strukturelle egenskapene til ikke-metaller er at det ytre elektronlaget til de fleste ikke-metallatomer inneholder fra 4 til 8 elektroner.

Andre ikke-metaller (unntatt fluor) kan også utvise positive oksidasjonstilstander og dannes kovalente bindinger med andre elementer.

Fysiske egenskaper

For de fleste ikke-metaller av enkle stoffer i fast aggregeringstilstand er et molekylært krystallgitter karakteristisk. Det vil si at disse ikke-metallene er krystallinske stoffer. Derfor, under normale forhold, har de form av gasser, væsker eller faste stoffer med lave temperaturer smelting. Eksempler på slike stoffer er gasser: hydrogen H 2, neon Ne, flytende - brom Br 2, faste stoffer jod I 2, svovel S 8, fosfor P 4 (hvitt fosfor). Det er ikke-metaller (bor, karbon, silisium) som har atomære krystallgitter.

Ris. 2. Ikke-metaller - væsker, gasser, faste stoffer.

De viktigste elementene som finnes i levende organismer er organogener. De danner vann, proteiner, vitaminer, fett. Disse inkluderer 6 elementer: karbon, oksygen, hydrogen, nitrogen, fosfor, svovel.

Kjemiske egenskaper og forbindelser

Hydrogenforbindelser av ikke-metaller er hovedsakelig flyktige forbindelser, i vandige løsninger har en sur karakter. De har molekylære strukturer, en kovalent polar binding. Noen av dem (vann, ammoniakk, hydrogenfluorid) danner hydrogenbindinger. Forbindelser dannes ved direkte interaksjon mellom ikke-metaller og hydrogen. Den elektroniske formelen for svovel med hydrogen er som følger:

S + H 2 \u003d H 2 S (opptil 350 grader, balansen flyttes til høyre)

Alle hydrogenforbindelser er reduksjonsmidler (unntatt HF), og deres reduksjonskraft øker fra høyre til venstre langs perioden og fra topp til bunn i undergruppen.

Ikke-metaller samhandler med metaller og andre ikke-metaller:

Resultatet er natriumsaltet av saltsyre.

Ris. 3. natriumsalt av saltsyre.

forbindelser av ikke-metaller med oksygen er som regel sure oksider, som tilsvarer oksygenholdige syrer. Strukturen til oksider av typiske ikke-metaller er molekylær (SO 3, P 4 O 10). Jo høyere oksidasjonstilstanden til ikke-metallet er, desto sterkere er den tilsvarende oksosyren. Så klor interagerer ikke direkte med oksygen, men danner en rekke oksosyrer, som tilsvarer oksyder, anhydrider av disse syrene.

Ikke-metaller brukes i ulike bransjer. Her er en liste over bransjer der bruken deres er mest etterspurt.

*Bruksområde*	Eksempler, en liste over ikke-metaller som brukes i en bestemt industri
industri	Svovel, nitrogen og fosfor brukes ofte til å produsere syrer. Svovel brukes også til fremstilling av gummi.
transportere	Hydrogen er et viktig ikke-metall i transportindustrien. Det brukes som drivstoff. Ved forbrenning forurenser ikke denne typen drivstoff miljøet.
landbruksnæring	svovel brukes til å kontrollere skadelige insekter og plantesykdommer
medisinen	Oksygen brukes til å gjenopprette pusten (oksygenputer), kull i form aktivert karbon som er i stand til å fjerne skadelige stoffer fra kroppen.
mat industri	nitrogen brukes til å forlenge holdbarheten til produktene

Hva har vi lært?

Denne artikkelen for klasse 9 kjemi oppsummerer grunnleggende informasjon om ikke-metaller, deres struktur og hva ikke-metaller reagerer med. Ikke-metaller kan være gasser, væsker og faste stoffer med et krystallgitter. Det mest reaktive ikke-metallet er fluor, som har en oksidasjonstilstand på -1.

Emnequiz

Rapportevaluering

Gjennomsnittlig rangering: 4.1. Totalt mottatte vurderinger: 352.

- dette er evnen til å polarisere en kjemisk binding, til å trekke vanlige elektronpar mot seg selv.
22 grunnstoffer er klassifisert som ikke-metaller.
Plasseringen av ikke-metalliske elementer i det periodiske systemet for kjemiske elementer

Gruppe	Jeg	III	IV	V	VI	VII	VIII
1. periode	H						Han
2. periode		PÅ	FRA	N	O	F	Ne
3. periode			Si	P	S	CL	Ar
4. periode				Som	Se	Br	kr
5. periode					Te	Jeg	Xe
6. periode						På	Rn

Som det fremgår av tabellen, er ikke-metalliske grunnstoffer hovedsakelig plassert i øvre høyre del av det periodiske systemet.

Strukturen til atomer av ikke-metaller

Et karakteristisk trekk ved ikke-metaller er et større (sammenlignet med metaller) antall elektroner på det ytre energinivået til atomene deres. Dette bestemmer deres større evne til å legge til flere elektroner og vise høyere oksidativ aktivitet enn metaller. Spesielt sterke oksiderende egenskaper, dvs. evnen til å feste elektroner, vises av ikke-metaller som er i 2. og 3. periode av gruppe VI-VII. Hvis vi sammenligner arrangementet av elektroner i orbitaler i atomene til fluor, klor og andre halogener, kan vi også bedømme deres særegne egenskaper. Fluoratomet har ingen frie orbitaler. Derfor kan fluoratomer kun vise valens I og oksidasjonstilstand - 1. Det sterkeste oksidasjonsmidlet er fluor. I atomene til andre halogener, for eksempel i kloratomet, er det frie d-orbitaler på samme energinivå. På grunn av dette kan depairing av elektroner skje på tre forskjellige måter. I det første tilfellet kan klor ha en oksidasjonstilstand på +3 og danne saltsyre HClO 2, som tilsvarer salter - kloritt, for eksempel kaliumkloritt KClO 2 . I det andre tilfellet kan klor danne forbindelser hvor oksidasjonstilstanden til klor er +5. Slike forbindelser inkluderer klorsyre HClO 3 og dens salter, klorater, for eksempel kaliumklorat KClO 3 (Bertolets salt). I det tredje tilfellet viser klor en oksidasjonstilstand på +7, for eksempel i perklorsyre HClO 4 og i dets salter, perklorater (i kaliumperklorat KClO 4).

Strukturer av ikke-metalliske molekyler. Fysiske egenskaper til ikke-metaller

I gassform ved romtemperatur er:

· hydrogen-H2;

· nitrogen, N2;

· oksygen - O2;

· fluor - F2;

· klor-CI2.

Og inerte gasser:

· helium - Han;

· neon - Ne;

· argon - Ar;

· krypton, Kr;

· xenon - Xe;

· radon - Rn).

PÅ væske- brom - Br.
PÅ fast:
Tellur - Te;

· jod - I;

· astatin - Kl.

Ikke-metaller har også et mye rikere spekter av farger: rød for fosfor, brun for brom, gul for svovel, gulgrønn for klor, lilla for joddamp, etc.
De mest typiske ikke-metallene har en molekylær struktur, mens de mindre typiske har en ikke-molekylær struktur. Dette forklarer forskjellen i egenskapene deres.
Sammensetning og egenskaper til enkle stoffer - ikke-metaller
Ikke-metaller danner både monoatomiske og diatomiske molekyler. Til monoatomisk ikke-metaller inkluderer inerte gasser som praktisk talt ikke reagerer selv med de mest aktive stoffene. Inerte gasser er lokalisert i gruppe VIII i det periodiske systemet, og de kjemiske formlene til de tilsvarende enkle stoffene er som følger: He, Ne, Ar, Kr, Xe og Rn.
Noen ikke-metaller dannes diatomisk molekyler. Disse er H 2, F 2, Cl 2, Br 2, Cl 2 (elementer fra gruppe VII i det periodiske systemet), samt oksygen O 2 og nitrogen N 2. Fra triatomisk molekyler består av ozongass (O 3). For stoffer av ikke-metaller som er i fast tilstand, er det ganske vanskelig å lage en kjemisk formel. Karbonatomene i grafitt er forbundet med hverandre på ulike måter. Det er vanskelig å isolere et enkelt molekyl i de gitte strukturene. Når man skriver de kjemiske formlene til slike stoffer, som i tilfellet med metaller, introduseres antakelsen om at slike stoffer kun består av atomer. Samtidig skrives kjemiske formler uten indekser: C, Si, S osv. Slike enkle stoffer som ozon og oksygen, som har samme kvalitative sammensetning (begge består av samme grunnstoff - oksygen), men er forskjellige i antall atomer i et molekyl har forskjellige egenskaper. Så oksygen har ingen lukt, mens ozon har en skarp lukt som vi føler under et tordenvær. Egenskapene til faste ikke-metaller, grafitt og diamant, som også har samme kvalitative sammensetning, men forskjellig struktur, varierer kraftig (grafitt er sprøtt, diamant er hardt). Dermed bestemmes egenskapene til et stoff ikke bare av dets kvalitative sammensetning, men også av hvor mange atomer som er inneholdt i et stoffmolekyl og hvordan de er sammenkoblet. Ikke-metaller i form av enkle legemer er i fast eller gassform (unntatt brom - væske). De har ikke de fysiske egenskapene til metaller. Faste ikke-metaller har ikke den karakteristiske glansen til metaller, de er vanligvis sprø, leder dårlig elektrisitet og varme (med unntak av grafitt). Krystallinsk bor B (som krystallinsk silisium) har et svært høyt smeltepunkt (2075°C) og høy hardhet. Den elektriske ledningsevnen til bor øker kraftig med økende temperatur, noe som gjør det mulig å bruke det bredt i halvlederteknologi. Tilsetning av bor til stål og legeringer av aluminium, kobber, nikkel, etc. forbedrer deres mekaniske egenskaper. Borider (forbindelser av bor med visse metaller, for eksempel titan: TiB, TiB 2) er nødvendige ved fremstilling av jetmotordeler, gassturbinblader. Som man kan se fra skjema 1, er karbon C, silisium er Si, og bor er B har en lignende struktur og har noen felles egenskaper. Som enkle stoffer forekommer de i to modifikasjoner - krystallinsk og amorf. De krystallinske modifikasjonene av disse elementene er veldig harde, med høye smeltepunkter. Krystallinsk silisium har halvlederegenskaper. Alle disse elementene danner forbindelser med metaller - karbider, silicider og borider (CaC 2, Al 4 C 3, Fe 3 C, Mg 2 Si, TiB, TiB 2). Noen av dem har større hardhet, som Fe 3 C, TiB. Kalsiumkarbid brukes til å produsere acetylen.

Ikke-metaller er elementer som er vesentlig forskjellige i fysisk og kjemiske egenskaper fra metaller. Årsaken til forskjellene deres kunne forklares i detalj først på slutten av 1800-tallet, etter oppdagelsen av atomets elektroniske struktur. Hva er det særegne ved ikke-metaller? Hvilke egenskaper er karakteristiske for dagen deres? La oss finne ut av det.

Ikke-metaller - hva er det?

Tilnærmingen til å skille grunnstoffer i metaller og ikke-metaller har lenge eksistert i det vitenskapelige miljøet. De første elementene i det periodiske systemet til Mendeleev inkluderer vanligvis 94 grunnstoffer. Mendeleevs ikke-metaller inkluderer 22 grunnstoffer. I de opptar øvre høyre hjørne.

I sin frie form er ikke-metaller enkle stoffer, hovedfunksjon som er fraværet av karakteristiske metalliske egenskaper. De kan være i alle aggregeringstilstander. Så jod, fosfor, svovel, karbon finnes i form av faste stoffer. Gasstilstanden er karakteristisk for oksygen, nitrogen, fluor osv. Bare brom er en væske.

I naturen kan ikke-metalliske elementer eksistere både i form av enkle stoffer og i form av forbindelser. Svovel, nitrogen, oksygen finnes i ubundet form. I forbindelser danner de borater, fosfater osv. I denne formen er de tilstede i mineraler, vann, steinerÅh.

Forskjell fra metaller

Ikke-metaller er elementer som er forskjellige fra metaller utseende, struktur og kjemiske egenskaper. De har et stort antall uparrede elektroner på det ytre nivået, noe som betyr at de er mer aktive i oksidative reaksjoner og lettere å feste ekstra elektroner til seg selv.

En karakteristisk forskjell mellom elementene observeres i strukturen til krystallgitteret. I metaller er det metallisk. I ikke-metaller kan det være av to typer: atomært og molekylært. Atomgitteret gir stoffer hardhet og øker smeltepunktet; det er karakteristisk for silisium, bor og germanium. Klor, svovel, oksygen har et molekylært gitter. Det gir dem flyktighet og litt hardhet.

Elementenes indre struktur bestemmer dem fysiske egenskaper. Metaller har en karakteristisk glans, god ledningsevne av strøm og varme. De er harde, formbare, formbare, har et lite utvalg av farger (svart, grå nyanser, noen ganger gulaktig).

Ikke-metaller er flytende, gassformige eller ikke-glansende og formbare. Fargene deres varierer sterkt og kan være røde, svarte, grå, gule osv. Nesten alle ikke-metaller er dårlige ledere av strøm (unntatt karbon) og varme (unntatt svart fosfor og karbon).

Kjemiske egenskaper til ikke-metaller

PÅ kjemiske reaksjoner ikke-metaller kan fungere som både oksiderende og reduksjonsmidler. Når de samhandler med metaller, tar de på seg elektroner, og viser dermed oksiderende egenskaper.

I samspill med andre ikke-metaller, oppfører de seg annerledes. I slike reaksjoner virker det mindre elektronegative elementet som et reduksjonsmiddel, mens det mer elektronegative elementet virker som et oksidasjonsmiddel.

Med oksygen virker nesten alle (unntatt fluor) ikke-metaller som reduksjonsmidler. Når de interagerer med hydrogen, er mange oksidasjonsmidler, og danner deretter flyktige forbindelser.

Noen ikke-metalliske elementer har evnen til å danne flere enkle stoffer eller modifikasjoner. Dette fenomenet kalles allotropi. For eksempel finnes karbon i form av grafitt, diamant, karbin og andre modifikasjoner. Oksygen har to av dem - ozon og oksygen selv. Fosfor kommer i rødt, svart, hvitt og metallisk.

Ikke-metaller i naturen

Ikke-metaller finnes overalt i varierende mengder. De er en del av jordskorpen, er en del av atmosfæren, hydrosfæren, er tilstede i universet og i levende organismer. I verdensrommet er de vanligste hydrogen og helium.

På jorden er situasjonen en ganske annen. De viktigste komponentene i jordskorpen er oksygen og silisium. De utgjør mer enn 75% av massen. Men den minste mengden faller på jod og brom.

I sammensetningen av sjøvann utgjør oksygen 85,80%, og hydrogen - 10,67%. Sammensetningen inkluderer også klor, svovel, bor, brom, karbon, fluor og silisium. Nitrogen (78 %) og oksygen (21 %) dominerer i sammensetningen av atmosfæren.

Ikke-metaller som karbon, hydrogen, fosfor, svovel, oksygen og nitrogen er viktige organisk materiale. De støtter den vitale aktiviteten til alle levende vesener på planeten vår, inkludert mennesker.