Способ получения неметаллов таблица

Неметаллы

Неметаллы обычно обладают большим спектром степеней окисления в своих соединениях. Большее число электронов на внешнем энергетическом уровне по сравнению с металлами определяет их большую способность к присоединению электронов и проявлению высокой окислительной активности.

Нахождение неметаллов в природе

Неметаллы находятся в земной коре (в большинстве своем кислород и кремний — 76 % от массы земной коры а также As, Se, I, Te, но в очень незначительных количествах), в воздухе (азот и кислород) , в составе растительной массы (98,5 % — углерод, водород, кислород, сера, фосфор и азот), а также в основе массы человека (97,6 % — — углерод, водород, кислород, сера, фосфор и азот). Водород и гелий – входят в состав космических объектов, включая Солнце. Чаще всего в природе неметаллы встречаются в виде соединений.

Физические свойства неметаллов

Фтор, хлор, кислород, азот, водород и инертные газы представляют собой газообразные вещества, йод, астат, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор –твёрдые вещества; бром -жидкость.

Положение неметаллов в Периодической системе Д.И. Менделеева

Если в Периодической системе мысленно провести диагональ от бериллия к астату, то в правом верхнем углу таблицы будут находиться элементы-неметаллы. Среди неметаллов есть s-элемент – водород; р-элементы бор; углерод, кремний; азот, фосфор, мышьяк, кислород, сера, селен, теллур, галогены и астат. Элементы VIII группы – инертные (благородные) газы, которые имеют полностью завершенный внешний энергетический уровень и их нельзя отнести ни к металлам, ни к неметаллам.

Неметаллы обладают высокими значениями сродства к электрону , электроотрицательность и окислительно-восстановительный потенциал.

Получение неметаллов

Многообразие неметаллов породило многообразие способов их получения, так водород получают, как лабораторными способами, например, взаимодействием металлов с кислотами (1), так и промышленными способами, например, конверсией метана (2).

CH₄ + H₂O = CO + 3H₂ ↑ (температура 900 С)

Получение галогенов осуществляют в основном, путем окисления галогеноводородных кислот:

Для получения кислорода используют реакции термического разложения сложных веществ:

Серу получают неполным окислением сероводорода (1) или по реакции Вакенродера (2):

Для получения азота используют реакцию разложения нитрита аммония:

Основной способ получения фосфора – из фосфата кальция:

Химические свойства неметаллов

Основные химические свойства неметаллов (общие для всех) – это:

— взаимодействие с металлами

— взаимодействие с другими неметаллами

Каждый неметалл обладает специфическими химическими свойствами, характерными только для него, которые подробно рассматривают при изучении каждого неметалла в отдельности.

Примеры решения задач

Задание	Осуществите ряд превращений S→H2S→SO2→SO3→H2SO4
Решение	S + H2 = H2S

Задание	Какой объем оксида углерода (IV) (н. у.) получится при разложении известняка массой 500 г, содержащего 20% примесей?
Решение	Запишем уравнение реакции:

Найдем массу чистого (без примесей) карбоната кальция:

m(CaCO₃) = 500 × (1-0,2) = 400 г

Найдем количество вещества CaCO₃ :

Источник

Химия

Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке

Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера

. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке

Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке

План урока:

Физические свойства металлов

Металлы – химические элементы, атомы которых в процессе реакции стремятся отдавать электроны. Они обладают металлической кристаллической решеткой и общими физическими свойствами. На данный момент известно более 87 металлов.

Для металлов характерен ряд свойств:

• твердость (кроме ртути, которая представляет собой жидкость);
• металлический блеск;
• проводимость электрического тока и тепла;
• пластичность.

Металлы при ударах не разрушаются, а меняют форму. С этой особенностью связано то, что из них производят проволоку, металлические листы и др. Развитие бронзового и железного века связано с производством товаров из металлов.

Физические свойства неметаллов

Неметаллы – химические элементы, атомы которых стремятся принять чужие электроны. Для них характерны атомные и молекулярные кристаллические решетки. Для атомов неметаллов не характерны общие физические свойства. На данный момент существует 22 неметалла.

Для неметаллов характерен ряд свойств:

• хрупкость (неметаллы нельзя ковать);
• отсутствие блеска;
• непроводимость электрического тока и тепла.

Расположение металлов и неметаллов в периодической таблице Д.И. Менделеева

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы Менделеева. Металлы располагаются ниже диагонали «водород-бор- кремний-мышьяк-теллур-астат», а неметаллы выше.

Красные ячейки – неметаллы, синие – металлы

Элементы, расположенные вблизи диагонали, обладают смешанными свойствами: проявляют как металлические, так и неметаллические свойства. Они называются полуметаллами.

Красные ячейки – полуметаллы

Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной ковалентной связи, либо они не удерживаются достаточно прочно из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.

Закономерности в таблице Д.И. Менделеева

Каждый атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны находятся в ядре, который несет положительный заряд. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Атомный номер указывает на количество протонов.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее к нему притягиваются электроны. Т.о., атому сложнее отдавать электроны. Поэтому в периоде слева направо, с увеличением порядкового номера металлические свойства ослабевают, а неметаллические – усиливаются.

Неметаллы стремятся принять электроны от других атомов. Период в таблице указывает на количество электронных уровней. По мере увеличения числа орбиталей электроны отдаляются от ядра и атому сложнее удерживать электроны на последних уровнях. Т.о., в группе сверху вниз количество орбиталей возрастает, поэтому металлические свойства усиливаются, а неметаллические – уменьшаются.

Способы получения металлов

Большую часть металлов получают из оксидов при нагревании.

Металлы, имеющие на внешнем уровне один-два электрона, получают с помощью электролиза расплавов.

Химические свойства металлов

Все металлы проявляют восстановительные свойства. Легкость в отдачи внешнего электрона применяется в фотоэлементах. Степень активности определяется рядом активности. У самых активных на внешнем уровне располагается по одному электрону.

Общие химические свойства металлов выражаются в реакциях со следующими соединениями.

Активные металлы реагируют с галогенами и кислородом. С азотом взаимодействуют только литий, кальций и магний. Большинство металлов при взаимодействии с кислородом образуют оксиды, а наиболее активные металлы – пероксиды (N₂O₂).

2 Ca + MnO₂ → 2 CaO + Mn(нагревание)

Водород в кислотах вытесняют только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода.

Более активные металлы вытесняют из соединений менее активные.

• Химические свойства щелочных и щелочно-земельных металлов (реакции с водой)

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

Способы получения неметаллов

Неметаллы синтезируют из природных соединений с помощью электролиза.

2 KCl → 2 K + Cl₂

Также неметаллы получают в результате окислительно-восстановительных реакций.

SiO₂ + 2 Mg → 2 MgO + Si

Химические свойства неметаллов

Неметаллы проявляют окислительные свойства. Самый активный неметалл – фтор. Он бурно реагирует со всеми веществами, а некоторые реакции сопровождаются горением и взрывом. В атмосфере фтора горят даже вода и платина. Фтор окисляет кислород и образует фторид кислорода OF₂.

Неметаллы вступают в реакции со следующими веществами.

3 F + 2 Al → 2 AlF₃ (нагревание)

S + Fe →FeS (нагревание)

Меньшей активностью обладают такие неметаллы как бор, графит, алмаз. Они могут проявлять восстановительные свойства.

2 C + MnO₂ → Mn + 2 CO

Коррозия металла

Коррозия – это процесс разрушения металлов или металлических конструкций под действием кислорода, воды и вредных примесей. Не все металлы подвергаются коррозии. Их стойкость зависит от ряда факторов.

• На благородных металлах не образуется коррозия.
• На поверхности алюминия, титана, цинке, хрома и никеля есть оксидная пленка, которая предотвращает процессы коррозии.

Различают несколько видов коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Она образуется под действием газов.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия – процесс разрушения металлов или металлических конструкций, который сопровождается электрохимическими реакциями. В большинстве металлов находятся примеси. В процессе коррозии электродами могут служить не только металлы, но и его примеси.

Например, в железе могут находиться примеси олова. В этом случае на аноде электроны переносятся от олова к железу и металлы растворяются, т.е. железо подвергаются коррозии. На катоде восстанавливается водород из воды или растворенного кислорода. Электрохимическая коррозия может сопровождаться следующими процессами.

Анод: Fe 2+ — 2e → Fe 0

Катод: 2H + + 2e → H₂

Способы защиты от коррозии

В промышленности популярны различные методы защиты металлов от коррозии.

Покрытия защищают поверхности от действия окислителей. Ими служат различные вещества:

• покрытие менее активным металлом (железо покрывают оловом);
• краски, лаки, смазки.
• Создание специальных сплавов

Физические свойства сплавов и чистых металлов отличаются. Поэтому для повышения стойкости в сплав необходимо добавить дополнительные металлы.

Биологическая роль металлов и неметаллов

В организмах содержится множество различных металлов и неметаллов. Различных химических элементов в организме может не хватать, поэтому приходится потреблять их извне.Химические элементы можно разделить на две большие группы – макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относятся вещества, содержание которых в организме превышает 0,005 %. Эта группа включает водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.Микроэлементы – элементы, содержание которых не превышает 0,005%. К ним относятся железо, медь, селен, йод, хром, цинк, фтор, марганец, кобальт, молибден, кремний, бром, ванадий, бор. Каждый макро- и микроэлемент в организме выполняет определенную функцию.

Применение металлов и неметаллов

В синтезе химических препаратов и лекарств применяются чистые металлы и неметаллы. В органической химии металлы используются в качестве катализаторов, а также при получении металлорганических соединений. Неметаллы служат исходным сырьем для получения чистых кислот и других химических соединений.

Источник

Таблица 14. Способы получения неметаллов

Неметалл

Способы получения

Лабораторные Промышленные Водород 1. Взаимодействие металла с растворами кислот НС1, H₂S0_4(разб.): Zn + 2HCl = ZnCl₂+H₂↑ 2. Электролиз воды: 2Н₂О 2Н₂↑ +О₂↑ 1. Электролиз воды. 2. Конверсия метана: СН₄ + 2Н₂О 4Н₂ + СО₂ 3. Конверсия углерода: а)С + Н₂О СО+Н₂ водяной газ СО + Н₂О + (Н₂) СО₂ + Н₂ 4. Нагревание метана: СН₄ С + 2Н₂ 5. Глубокое охлаждение коксового газа (-190°С) Кислород 1. Разложение различных солей: 2 КСlO₃ 2 КС1 + 3 О₂↑ 2 КМnО₄ К₂Мп0₄ + МnO₂ + О₂ 2 NaNО₃ 2 NaN0₂ + О₂↑ 2. Электролиз воды. 1. Электролиз воды. 2. Фракционная перегонка жидкого воздуха, сначала испаряется азот (т.кип. -195,8 °С), а в жидком состоянии остается кислород (т.кип. -183 °С). Хлор Взаимодействие хлороводородной кислоты с окислителями: 4 HCl + МnO₂ = Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O 16 НС1 + 2 КМn0₄ = 5 С1₂↑ + + 2 МnС1₂ + 2 КCl + 8 Н₂0 14 HCl + K₂Cr₂O₇ = =3 Cl₂↑+ 2 CrCl₃ + 7 H₂O + 2 KCl 6 HCl + KClO₃ = 3Cl₂↑+KCl+3 H₂O Электролиз концентрированного раствора хлорида натрия: 2 NaCl + 2 Н₂0 = С1₂↑ + H₂↑ + 2 NaOH Сера Восстановление оксида серы (IV) сероводородом: SO₂ + 2 H₂S =3 S + 2 H₂O 1. Нагревание серного колчедана (пирита) до высоких температур без доступа воздуха: FeS₂ = FeS + S 2. Восстановление оксида серы (IV) (побочный продукт металлургической и коксовой промышленности) углеродом (а) или сероводородом (б): а) SO₂ + C CO₂ + S б) 2 H₂S + SO₂ = 3 S + 2 H₂O

Неметалл

Способы получения

Лабораторные Промышленные Азот Разложение при нагревании нитрита аммония: NH₄NO₂ N₂ + H₂O Фракционная перегонка жидкого воздуха (см. получение кислорода) Фосфор Не получают Прокаливание в электропечах при 1500 0 С смеси фосфорита или апатита (основной компонент Ca₃(PO₄)₂ ) с песком или углем: 2 Ca₃(PO₄)₂ + 10 C + 6 SiO₂= = 6 CaSiO₃ + P₄ + 10 CO Кремний Восстановление оксида кремния магнием или алюминием в электропечах: SiO₂ + 2 Mg Si + 2 MgO 3 SiO₂ + 4 Al 3 Si + 2 Al₂O₃ 1. Восстановление оксида кремния коксом в электропечах: SiO₂ + 2 C Si + 2 CO 2. Чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния парами цинка: SiCl₄ + 2 Zn Si + 2 ZnCl₂

Физические свойства неметаллов.

Химическая связь – ковалентная неполярная

1. При обычной температуре неметаллы могут быть в разном агрегатном состоянии – твердые: S – сера, P — фосфор, I – йод, C — алмаз и графит; жидкие: Br₂ — бром; газообразные: O₂ — кислород , H₂ — водород, N₂ — азот , Cl₂ — хлор, F₂ — фтор.

2. Многие не проводят электрический ток (кроме графита и кремния).

3. Не проводят тепло.

4. В твердом состоянии – хрупкие.

5. Не имеют металлического блеска (кроме йода — I₂ , графита — C и кремния Si).

6. Цвет охватывает все цвета спектра (красный — красный фосфор, желтый – сера, зеленый — хлор, фиолетовый – пары йода).

7. Температура плавления изменяется в огромном интервале: t_пл(N₂) равна — 210 0 C, а t_пл алмаза равна 3730 0 С.

8. Неметаллы образуют аллотропые модификации (углерод, сера, фосфор, кислород, мышьяк, кремний).

Многие неметаллы образуют молекулы, состоящие из двух атомов (H_{2 ,} O₂, N_2, F_2, Cl₂, Br_2, I₂) при этом образуется очень непрочная молекулярная неполярная кристаллическая решетка. Но, с другой стороны, вещества с ковалентной неполярной связью образуют и самую прочную кристаллическую решётку — атомную (алмаз, кремний).

Источник