Атоми хімічних елементів найвищою мірою окислення можуть бути лише окислювачами, оскільки вони можуть лише приймати електрони. Елементи: Елементи в нижчому ступені окислення можуть бути лише відновниками, оскільки вони можуть лише віддавати електрони. Якщо елемент знаходиться в проміжному ступені окислення, то він може приймати, так і віддавати електрони, отже, може проявляти властивості як відновника, так і окислювача. Характерні ступені окислення деяких елементів та відповідні їм сполуки наведено у Додатку 2. Наприклад, розглянемо Сульфур і характерні йому сполуки з різним ступенем окислення цього елемента. У гідроген сульфіді ступінь окислення Сульфура нижча і дорівнює -2, зовнішній енергетичний рівень Сульфура завершений, і він може лише віддавати електрони. Таким чином, Сульфур зі ступенем окиснення -2 може бути тільки відновником: Вищий ступінь окислення Сульфура дорівнює +6, яку він виявляє, наприклад, у сульфатній кислоті. Концентрована сульфатна кислота може окислювати багато речовин, і окислювальні властивості у цих випадках виявляє саме Сульфур, який у ступені окислення +6 віддав усі електрони із зовнішнього енергетичного рівня і тепер може лише їх приєднувати, тобто бути лише окислювачем: У проміжних ступенях окислення - 0 (у сірці) і +4 (наприклад, SO2) - Атом Сульфура може як приєднувати, так і віддавати електрони, проявляючи як окислювальні, так і відновлювальні властивості. Він може відновлюватися або окислюватись до різних ступенів окислення, що проілюстровано на схемі: Наприклад, при взаємодії сірки з воднем Сульфур виявляє окислювальні властивості, а при взаємодії з киснем відновлювальні: Таким чином, хімічний елемент в залежності від ступеня окислення, яку він виявляє в тій чи іншій сполукі, може бути як окислювачем, так і відновником. Для визначення можливості вступати в ті чи інші реакції необхідно порівняти ступінь окислення елемента в даному з'єднанні зі ступенями окислення, які може виявляти елемент, ґрунтуючись на будові його електронної оболонки. Поширені речовини-окислювачі Окисні властивості найбільш виражені у типових неметалів (галогени, кисень, сірка), а також у деяких складних речовин, що містять елементи у високих ступенях окислення (+5 . +7). Кисень O2 - Найпоширеніший на Землі окислювач. Він здатний окислювати багато простих і складних речовин, утворюючи оксиди. Ці реакції супроводжуються виділенням великої кількості теплоти. При цьому сам кисень відновлюється до нижчого ступеня окиснення: Найсильніший окислювач серед простих речовин фтор F2. За звичайних умов він реагує з більшістю речовин, а при нагріванні окислює і благородні метали – золото та платину. У атмосфері фтору горить навіть вода. Фтор може бути відновником, т. до. Флуор немає позитивного ступеня окислення. Концентрована сульфатна кислота H2SO4 - сильний окислювач завдяки Сульфур.Найчастіше в реакціях він відновлюється до ступеня окиснення +4, утворюючи сульфур(IV) оксид SO2. Розведена сульфатна кислота - слабкий окислювач, оскільки в цьому випадку окислювачем є іон Гідрогену H+. Нітратна кислота HNO3 - Сильний окислювач завдяки Нітрогену. У реакціях він відновлюється до різних ступенів окиснення від +4 до -3. Суміш концентрованих нітратної та хлоридної кислот («царська вода») реагує навіть із золотом і платиною: Au + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO↑ + 2H2O. Калій перманганат KMnO4 — один із найважливіших реагентів у хімічних лабораторіях. Він виявляє сильні окисні властивості завдяки Мангану. Його використовують як окислювач в органічному синтезі, хімічному аналізі для отримання кисню в лабораторіях. Застосовують у медицині як антисептичний засіб. Калій діхромат K2Cr2O7 — цінний окислювач, який використовують для виробництва барвників, дублення шкіри, піротехніки, живопису. Його суміш із концентрованою сульфатною кислотою (хромпік) використовують для миття скляного лабораторного посуду, щоб позбутися непомітних плям. Гідроген пероксид H2O2 - Розповсюджений в хімічних лабораторіях реагент. У ньому Оксиген виявляє ступінь окислення -1, яка є для нього проміжною, отже, гідроген пероксид можна використовувати як окислювач, і як відновник. Поширені речовини – відновники Відновлювальні властивості характерні для багатьох простих речовин (метали та деякі неметали (водень, вуглець)), а також для сполук неметалевих елементів у нижчих ступенях окиснення (-4. -1): H2S, NH3, HI, CH4 та ін. Найпоширенішим відновником у промисловості є вуглець, а саме кокс, який видобувають спеціальною обробкою вугілля. Кокс використовують для відновлення металів із оксидів: PbO + C = Pb + CO. Водень H2 - Поширений відновник. Його також використовують для відновлення металів: Через вогненебезпечність водень негаразд поширений у промисловості, як кокс, але у реакціях з воднем отримують метали значно вищої якості (чисті). Метали - типові відновники, причому чим лівіше розташований метал у ряді активності, тим сильніші його відновлювальні властивості. Деякі метали застосовують у промисловості для відновлення інших металів із оксидів: Ключова ідея Хімічні елементи найвищою мірою окислення можуть виявляти лише окислювальні властивості, нижчою мірою — лише відновлювальні властивості. Якщо елемент перебуває у проміжної міри окислення, може бути як окислювачем, і відновником. Контрольні питання Завдання для засвоєння матеріалу 187. Чи може виявляти відновлювальні властивості: а) атом Флуору; б) флуорид-іон; в) атом Натрію; г) іон Натрію? Відповідь поясніть. 188. Чому фтор та кисень у хімічних реакціях є переважно окислювачами? Чи існують ще прості речовини, які були б лише окислювачами чи лише відновниками? 189.У кожному ряді речовин знайдіть елемент, що міститься у всіх трьох речовинах. Визначте його ступінь окислення у цих сполуках. За ступенем окислення визначте, в якій речовині цей елемент може бути тільки окислювачем, в якому тільки відновником, а в якому виявляти як окислювальні, так і відновлювальні властивості. 190. Складіть рівняння реакцій горіння в кисні наведених речовин та визначте елемент-відновник. Залізо, водень, фосфор, сірководень, карбон(ІІ) оксид, метан CH4. 191. Складіть рівняння горіння кальцію у кисні. Атоми якої речовини віддають електрони, а яку приймають? 192. Складіть рівняння реакцій відновлення воднем таких речовин: вольфрам(VI) оксид, хром(III) оксид, титан(IV) оксид. У кожній реакції визначте елемент-окислювач. 193. Залізо можна отримати відновленням ферум(ІІІ) оксиду вуглецем, воднем, алюмінієм. Складіть відповідні рівняння реакцій. Назвіть окислювач та відновник у кожній реакції. 194. У алюміній броміді Алюміній перебуває у вищому ступені окислення, а Бром — у нижчій. Який елемент у цій сполукі може бути окислювачем, а який відновником? Відповідь поясніть, використовуючи рівняння реакцій: АlВr3 + 3Na = 3NaBr + Al; 2АlВr3 + 3Cl2 = 2AlCl3 + 3Br2. 195. Кілька століть тому картини писали фарбами, що містять свинцеві білила. За багато років такі картини почорніли через перетворення білил на плюмбум(ІІ) сульфід чорного кольору. При реставрації картин їх обробляють розчином гідроген пероксиду, завдяки чому чорний плюмбум(ІІ) сульфід окислюється до білої речовини, де Сульфур виявляє ступінь окислення +6. На яку сполуку перетворюється плюмбум(ІІ) сульфід? Складіть рівняння цієї реакції.Як ви вважаєте, чи можна використовувати гідроген пероксид для відбілювання срібних виробів, які темніють через покриття аргентум(І) сульфідом? 196. У якому повітрі швидше потьмяніє срібло: у чистому чи забрудненому? Складіть план експерименту, який міг би довести вашу думку. 197. У додаткових джерелах знайдіть інформацію про використання окислювально-відновних процесів у побуті та промисловості. У хімічних реакціях неметали можуть проявити себе як відновники, і як окислювачі. Із загальних хімічних властивостей неметалів відзначимо їхню здатність взаємодіяти з металами, з воднем та киснем. А. Особливо активно з металами взаємодіють галогени. Внаслідок реакцій сполуки утворюються солі — галогеніди. Реакція сполуки алюмінію із сіркою починається після того, як суміш речовин нагріли. Продуктом реакції є сульфід алюмінію Al S 3 2 : Хімічна взаємодія між натрієм та сіркою протікає при простому механічному змішуванні. В результаті утворюється сульфід натрію Na S 2 : Порівняно з іншими неметалами, водень має невисоку електронегативність. З цієї причини в реакціях з іншими неметалами, як правило, цей хімічний елемент буде відновником, а інші неметали окислювачами. У таких реакціях утворюються леткі водневі сполуки, склад молекул яких відповідає загальній формулі R H x , де \(R\) - неметал, а \(х\) — індекс, що вказує кількість атомів водню в молекулі речовини, що утворилася.Цей індекс чисельно збігається з валентністю неметалу, з яким водень з'єднується. Взаємодія водню з азотом відбувається при високій температурі і тиску. У промисловості для прискорення цього процесу використовують каталізатор. Продуктом взаємодії цих двох неметалевих речовин є газ аміак NH 3 : Кисень має високу електронегативність, тому в реакціях з іншими неметалами є окислювачем, а інші неметали — відновниками. В результаті з'єднання кисню з іншими неметалами утворюються оксиди. У найпростіших речовинах неметалеві атоми пов'язані нековалентними, неполярними зв'язками. Це формує електронні системи більш стабільні, ніж у ізольованих людей. У цьому випадку вони бувають простими (наприклад, молекули водню H2, галогенів KI, BR2), подвійними (наприклад, молекули бога мають ковалентні зв'язки (наприклад, молекули азоту). Існує лише 16 неметалевих хімічних речовин, дві з яких, кисень і кремній, становлять 76% земної кори. Неметали становлять 98,5% маси рослин та 97,6% маси людини. Вуглець, водень, кисень, сірка, фосфор та азот складають усі найважливіші органічні речовини та є елементами життя. Водень і сонце - важливі елементи Всесвіту і всіх об'єктів, що світяться, включаючи наше сонце. Неможливо уявити наше життя без неметалевих сполук, особливо якщо врахувати, що найважливіші сполуки води складаються з водню та кисню. Якщо провести діагональну лінію від берилію до ататіону в журналі «Система», то неметалеві елементи знаходяться вгорі з правого боку, а з лівого боку — метали, що належать до всіх підгруп, лантаніди та елементи ківі. До них. Елементи, розташовані близько до діагоналі, такі як берилій, алюміній, титан, германій та сурма, є бінарними і відносяться до металоїдів. Неметалічні елементи: s-група 13 - водень - P-P-GROUP 13 - бір група 14 - вугілля та кремній група 15 - азот, фосфор та чоловічий елемент група 16 - кисень, сірка, селен та елементи групи телеус група 17 - фтор, хлор, бром, йод та буржуазія. Особливе місце посідають елементи групи 18 - інертні гази. Вони мають повністю інтегрований зовнішній електронний шар та займають проміжне положення між металами та неметалами. Іноді їх вважають неметалами, зазвичай із природних причин. Неметали — це хімічні речовини, у яких індивіди отримують електрони завершення зовнішнього енергетичного рівня, утворюючи цим негативно заряджені іони. Неметалічні атоми мають від трьох до восьми електронів у зовнішньому електронному шарі. Майже всі метали мають відносно невеликі промені та численні електрони на зовнішніх енергетичних рівнях 4-7, що характеризуються високими електронними та окисними властивостями. Таким чином, у порівнянні з атомами металів, неметали мають - Більше чотирьох електронів, на зовнішніх енергетичних рівнях. Тому найважливіша характеристика неметалевих індивідів - схильність приймати електрони, які бракують до восьми, тобто окислювальні властивості. Як якісну характеристику неметалевих атомів, тобто.своєрідної міри неметалевості, можна навести властивості електронів, тобто. хімічні елементарні люди. самих себе. Першою науковою класифікацією хімічних речовин був поділ на метали та неметали. Ця класифікація не втратила свого значення. Неметали - це хімічні речовини, що характеризуються здатністю індивідів приймати електрони до завершення зовнішнього шару завдяки наявності чотирьох або більше електронів у зовнішньому електронному шарі і невеликому радіусу індивіда в порівнянні з атомами. . Це визначення виключає інертні чи благородні гази, що є елементами головної підгрупи групи VIII. Електронний склад людей цих елементів такий, що їх не можна зарахувати ні до металевих, ні до неметалевих. Це предмети, які поділяють елементи на металеві та неметалеві, займаючи лише невелике місце між ними. Інертні гази або вельд («вельд» представлений як неактивний) можуть бути формально класифіковані як неметали лише з природних причин. Ці речовини залишаються газами за дуже низьких температур. Наприклад, сонце не перетворюється на рідкий стан при T° = -268,9°C. У найпростіших речовинах неметалеві атоми пов'язані нековалентними, неполярними зв'язками. Це дозволяє сформувати більш стабільну електронну систему, ніж із ізольованими людьми. Утворюються прості зв'язки (наприклад, водень hmmies h2, галогени f2, b2, I2), подвійні (наприклад, молекули сірки2), потрійний (наприклад, молекула азоту n2) міріади облігацій. На відміну від металів, неметали – це прості речовини, що характеризуються різними властивостями. Неметали мають різні ситуації агломерації за нормальних умов. Колірний спектр неметалів набагато багатший: червоний у фосфору, червоно-коричневий у брому, жовтий у сірки, жовто-зелений у хлору, фіолетовий у парів йоду. Безвідходне виробництво більш здатне до відчуження металу. Здатність окремих хімічних речовин утворювати різні прості речовини називається гомологічності, а ці прості речовини - гомологічні модифікації. Прості речовини – неметали можуть мати
1. Молекулярна структура. У загальних умовах більшість із цих речовин є газами (H2, n2, o2; f2, Кл.2, o3або тверді частинки (i2, p4, s8), і тільки бром (Br2) вона волога. Всі ці речовини є летючими через свою молекулярну структуру. Як тверді речовини, вони легко спалахують через слабкі алмазні взаємодії, які утримують молекули в кристалах і можуть випаровуватися. 2. індивідуальна структура. Ці речовини складаються з великих ланцюжків індивідуумів (cn, bnsin, sen, TEn). Через високу міцність ковалентних зв'язків вони зазвичай мають велику твердість, а зміни (плавлення, випаровування), пов'язані з розпадом ковалентних зв'язків у кристалі, відбуваються з великими витратами енергії. Багато таких речовин мають високі температури плавлення і кипіння, які летючість дуже низька. Багато безвідходних матеріалів утворюють різноманітні прості речовини — гомогенні модифікації. Ця власність індивіда називається відчуженням. Альянси також можуть бути пов'язані з різним складом молекул (o2, �. 3) різних кристалічних структур. Графіт, алмаз, карбін і фулл є модифікаціями однієї системи вуглецю. Для визначення властивостей, що характеризують усі неметалеві об'єкти, необхідно звернути увагу на періодичну систему елементів та формування зовнішнього електронного шару. Неметалічні індивіди, отже, і утворені ними прості речовини, характеризуються як окислювальними, і відновлювальними властивостями. Окисні властивості неметалів вперше проявляються при їх взаємодії з металами (метали завжди є відновлювальним засобом):… Окислювальні властивості хлору Cl2Метал Fe, який у поєднанні має стабільні ступеня окиснення +2 і +3, таким чином, окислюється до вищого ступеня окиснення. Більшість неметалів виявляють властивості окиснення при взаємодії з воднем. Це призводить до утворення летких водневих сполук. 2.2. Більшість неметалів реагують з воднем, утворюючи леткі водневі сполуки. 2: Сірка має більш високу електронегативність, ніж фосфор, і тому має тут окислювальні властивості. Фторид має більш високу електронегативність, ніж усі інші хімічні елементи, і тому має окислювальні властивості. Фторид F2 -Найсильніший окислювач серед неметалів - виявляє в реакції тільки окислювальні властивості. 3.3. Окисні властивості неметалів також проявляються в реакціях з деякими сполуками. Спочатку зупинимося на окисних властивостях неметалевого кисню у реакціях з композитними матеріалами. Крім кисню, інші неметали можуть бути окислювачами в реакціях із сполуками - неорганічними (1, 2) та органічними (3, 4). Потужний агент, що окислює, хлор Cl2 окислює хлорид заліза (II) до хлориду заліза (III) та Хлор Cl2 Більш потужний окислювач, що витісняє йод I2 без розчину йодистого калію. Галогенування метану є характерною реакцією алканів. Якісною реакцією для ненасичених сполук є їхнє знебарвлення в бромованій воді. Аніони хлору також відіграють важливу біологічну роль людини, оскільки вони беруть участь у активації певних ферментів. З їх допомогою у шлунку зберігається сприятливе середовище та підтримується осмотичний тиск. Хлор зазвичай всмоктується в організм людини через сіль при вживанні їжі. Якщо розглядати метали, то загальні властивості, які можна побачити неозброєним оком — це блиск металу, інертність твердого тіла (за винятком рідкої ртуті), теплопровідність і електропровідність. Для неметалів все набагато складніше. Вони можуть мати молекулярну чи немолекулярну структуру. Через відмінності у структурі прості неметали існують у трьох станах складання. Більшість неметалів є неадекватними провідниками електрики та тепла. Винятком є графіт, різновид вуглецю. Алотропія - це унікальна здатність неметалічних елементів утворювати різноманітні прості речовини. У природному середовищі існують алотропні модифікації елементів з різними фізичними та хімічними властивостями. До них відносяться озон та кисень, графіт та алмаз. Докладніше про фізичні властивості неметалів ви можете дізнатись у розділі «Хімія». Крок 9 Як згадувалося вище, групи неметалів дуже різноманітні і можуть виявляти як окисні, так і відновлювальні властивості, залежно від типу реакції, в якій вони беруть участь. Фтор є винятком із цього правила. Фториди завжди є окислювачами. У ряді F, O, N, CL, Br, I, S, C, Se, P, As, Si та H окислювальні властивості знижені. Кисень може мати відновлювальні властивості тільки у випадку фторидів. У таких реакціях проявляються властивості окислення, і неметал приймає електрони, утворюючи негативно заряджені частинки. Майже всі неметали реагують із воднем. Єдиним винятком із цього реакції є інертні гази. Продуктом реакції є летка воднева сполука: летюча воднева сполука P + 5O2 = 2P2O5 4. Взаємодія з водою та кислотами не характерна для неметалів. Мідні інструменти, залізні інструменти, золоті прикраси — люди давно помітили, що всі ці речовини мають певні спільні властивості. На відміну від металів, існували й інші речовини, які не мали властивості металів і були названі неметалами. До кінця XVII століття алхімікам були відомі тільки два неметалеві метали - вуглець і сірка. У 1669 Блад виявив кулі з білого фосфору під час пошуків філософського каменю. Потім, між 1748 та 1798 роками, було відкрито близько 15 нових металів та п'ять неметалів. Зусилля з виявлення фтору коштували дослідникам як здоров'я, а й життя. Дейві, брати Нокс, Гей Люссак – ось неповний список жертв науки, які втратили своє здоров'я, намагаючись відокремити фтор від фтористої глини. Тільки в 1886 Муассан вирішив це складне завдання за допомогою електролізу. Потім у його руки потрапили перші галогени та токсичний хлор. Під час Першої світової війни він використовувався як зброя масової поразки. За деякими винятками (золото, мідь тощо) ви знаєте, що більшість металів мають характерний сріблясто-білий колір. Однак кольорова гама простих неметалічних матеріалів набагато різноманітніша. Деякі неметалічні прості речовини бувають газоподібними (фтор, хлор, кисень, озон, азот, водень), рідкими (бром) та твердими (йод, кремній, сірка тощо). Колір простих неметалевих речовин також варіюється: темно-сірий, майже фіолетовий (йод), червоний (фосфор), жовтий (сірка) та жовто-зелений (хлор). Точки кипіння та плавлення звичайних неметалів також різняться. Наприклад, графіт починає плавитися при температурі 3800°C, а азот закипає при температурі -195,8°C. Ці відмінності обумовлені двома типами кристалічних ґрат, характерних для простих речовин, утворених із неметалів. У разі неметалів — прості речовини характеризуються як окислювальними властивостями (реакції з металами та воднем), так і відновлювальними властивостями (реакції з найбільш електронегативними неметалами та окисленими сполуками). Наразі ми переходимо до розгляду спеціальної серії, а саме серії електронегативності. Положення неметалевих елементів у цьому ряду визначається як їх електронегативністю, а й характеризує зміна окислювально-відновних властивостей утворених ними простих речовин. Характеризуючи окислювально-відновлювальні властивості неметалевих елементів залежно від своїх становища серед електронегативності, слід, що цей ряд визначає властивості хімічних елементів, тобто. неметалевих атомів, а чи не простих речовин. На порівняльну активність неметалічних простих речовин вказує порядок активності галогенів: F2 > CI2 > Bg2 > I2
Так, хлор заміщує бром із розчину бромистого водню або бромистого калію: C l2 + 2KBr = 2KS l + Bg2
Потім бром може замінити найменш активний йод із розчину йоду: Br2 + 2K I = 2KBr + I2
Конспект курсу хімії з неметалів. Підручник “Хімія. 11 клас: Підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень/О.С. Габрієлян, І.Г. Остроумов, С.А. Сладков.- М.: Просвітництво. Розділ III. Речовини та їх властивості. Виберіть подальші дії. Неметали - це, як правило, хімічні елементи, що характеризуються наявністю чотирьох або більше електронів у зовнішньому електронному шарі та здатністю атомів приймати електрони до завершення зовнішнього шару через малий атомний радіус атома. До атомів металів. Малюнок 3. Таблиця хімічних властивостей неметалів.§ 16. Окислювачі та відновники
3. Хімічні властивості неметалів
Неметали. Фізичні та хімічні властивості. З чим реагує неметали
Властивості простих речовин – неметалів
Будова та фізичні властивості неметалів
Окисні властивості простих речовин - неметалів
Фізичні властивості неметалів. Алотропія
Хімічні властивості неметалів
Історія відкриття неметалів
Фізичні властивості неметалів.
Хімічні властивості неметалів.
Хімія неметалів (таблиця)
Таблиця розташування неметалів
Група
I
III
IV
V
VI
VII
VIII
Перший період
H
He
Другий період
B
C
N
O
F
Ne
Третій період
Si
P
S
Cl
Ar
Четвертий період
As
Se
Br
Kr
П'ятий період
Te
I
Xe
Шостий період
At
Rn