Характеристика неметаллов

    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:

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 à 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 à 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.