Неметали – елементи, які мають неметалічні властивості і займають положення в правому верхньому кутку в таблиці Менделєєва. Який же характер неметалів, а також чим вони відрізняються від інших з’єднань дізнаємося в цій статті.
Загальна характеристика
До неметалічних елементів відносяться p-елементи, а також водень і гелій, які в свою чергу відносяться до s-елементів. Вони розташовані правіше і вище діагоналі бор-астат. Всього ж відомо 22 неметалла. У найбільш типових неметалів заповнення електронами зовнішнього рівня близько до максимального, а радіуси атомів – мінімальні серед елементів даного періоду.
Атоми неметалів мають більш високі значення електронегативності, а відповідно високі енергії іонізації і велику спорідненість до електрону. У зв’язку з цим характер неметалів такий, що, на відміну від металів, можуть проявляти окисні властивості. У реакціях вони можуть відновлюватися, приєднуючи стільки електронів, щоб загальна їх кількість на зовнішньому рівні досягло восьми (завершений рівень, стабільний стан атома).
Саме тому від’ємне значення ступеня окислення, яке можуть мати в з’єднаннях неметали, на відміну від металів, дорівнює різниці (8-N групи). Найбільш високу електронегативність мають неметали, положення яких припадає на правий верхній кут в Періодичній системі, тобто галогени фтор і хлор, а також кисень. Саме ці елементи можуть утворювати іонні зв’язку. Найактивнішим неметалом є фтор, який в з’єднаннях може проявляти тільки одну валентність I і одну ступінь окислення -1.
Особливості будови неметалів полягають в тому, що зовнішній електронний шар у більшості атомів неметалів містить від 4 до 8 електронів.
Інші неметали (крім фтору) можуть проявляти і позитивні ступеня окислення, утворюючи ковалентні зв’язки з іншими елементами.
Фізичні властивості
Для більшості неметалів простих речовин в твердому агрегатному стані характерна молекулярна кристалічна решітка. Тобто ці неметали є кристалічними речовинами. Тому при звичайних умовах вони мають вигляд газів, рідин або твердих речовин з низькими температурами плавлення. Прикладами таких речовин є гази: водень H2, неон Ne, рідина – бром Br2, тверді речовини йод I2, сірка S8, фосфор P4 (білий фосфор). Існують неметали (бор, вуглець, кремній), які мають атомні кристалічні решітки.
Найважливіші елементи, які містяться в живих організмах – органогени. Вони утворюють воду, білки, вітаміни, жири. До них відносяться 6 елементів: вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, сірка.
Хімічні властивості і сполуки
Водневі сполуки неметалів в основному є летючими сполуками, у водних розчинах мають кислотний характер. Вони мають молекулярні структури, ковалентний полярну зв’язок. Деякі з них (вода, аміак, фтороводнів) утворюють водневі зв’язки. Сполуки утворюються при безпосередній взаємодії неметалів з воднем. Електронна формула сірки з воднем виглядає наступним чином:
S + H2 = H2 S (до 350 градусів рівновагу зміщений вправо)
Все водневі сполуки – відновники (крім HF), причому їх відновна сила зростає справа наліво по періоду і зверху вниз по підгрупі.
Неметали взаємодіють з металами та іншими неметалами:
2Na + Cl2 = 2NaCl
В результаті виходить натрієва сіль соляної кислоти
S + O2 = SO2
сполуки неметалів з киснем, як правило, є кислотними оксидами, яким відповідають кислородосодержащие кислоти. Структура оксидів типових неметалів молекулярна (SO3, P4 O10). Чим вище ступінь окислення неметалла, тим сильніше відповідна оксокислот. Так, хлор безпосередньо не взаємодіє з киснем, проте утворює ряд оксокислот, яким відповідають оксиди, ангідриди цих кислот.
Неметали знаходять застосування в різних галузях промисловості. Ось список галузей, де їх використання є найбільш затребуваним.
Область застосування | Приклади, перелік неметалів, що застосовуються в тій чи іншій промисловості |
Промисловість | Сірка, азот і фосфор часто використовують для отримання кислот. Сірку також використовують на виробництві гуми. |
Транспорт | Важливим неметалом в транспортній промисловості є водень. Його використовують в якості палива. При згорянні такий вид палива не забруднює навколишнє середовище. |
Аграрна галузь | Сірка використовується для боротьби з шкідливими комахами і хворобами рослин |
Медицина | Кисень використовують для відновлення дихання (кисневі подушки), вугілля в формі активованого вугілля, який здатний виводити з організму шкідливі речовини. |
Харчова промисловість | Азот використовують для продовження терміну придатності продуктів |