Металлы. Неметаллы. Реферат неметаллы и металлы

Доклад - Неметаллы - Химия

МНОУ «Лицей»

Реферат похимии на тему:

«Неметаллы»

                                         Выполнили:

                            ученицы 11 «А» класса

                                                 Кучеренко Мария,

                                               Шадрина Ксения.

                                     Проверила:

                                            учитель химии

                                                   Щербакова Марина

                                           Александровна.                              

Кемерово — 2002

Содержание:

Введение……………………………………………………………………..3

§1. Положение неметаллических элементов впериодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общиехимический и физические свойства……………………………………4

§2. Общие химическиесвойства неметаллов………………………..6

§3.Строение и свойства простых веществ – неметаллов………7

§4.Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика ихсвойств……………………………………………9

Тест

Списокиспользованной литературы

Введение.

Все многообразие окружающей нас природы состоит изсочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов.

В различные историческиеэпохи в понятие «элемент» вкладывался различный смысл. Древнегреческие философыв качестве «элементов» рассматривали четыре «стихии» – тепло, холод, сухость ивлажность. Сочетаясь попарно, они образовывали четыре «начала» всех вещей –огонь, воздух, воду и землю. В средние века к этим началам добавились соль,сера и ртуть. В XVII веке Р. Бойльуказал на то, что все элементы носят материальный характер и их число можетбыть достаточно велико.

В 1787 году французскийхимик А. Лавуазье создал «Таблицу простых тел». В нее вошли все известные ктому времени элементы. Под последними понимались простые тела, которые неудавалось разложить химическими методами на еще более простые. Впоследствиивыяснилось, что в таблицу вошли и некоторые сложные вещества.

В настоящее время понятие«химический элемент» установлено точно.

Химический элемент – вилатомов с одинаковым положительным зарядом ядра. (Последний равен порядковомуномеру элемента в таблице Менделеева.)

В настоящее времяизвестно 107 элементов. Около 90 из них существуют в природе. Остальныеполучены искусственно с помощью ядерных реакций. 104-107 элементы былисинтезированы учеными-физиками в Объединенном институте ядерных исследований вгороде Дубне. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получениюхимических элементов с более высокими порядковыми элементами.

Все элементы делятся наметаллы и неметаллы. Из 107 элементов 85 относятся к металлам. К неметалламотносят следующие элементы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, фтор,хлор, бром, йод, астат, кислород, сера, селен, теллур, азот, фосфор, мышьяк,углерод, кремний, бор, водород. Однако это деление условное. При определенныхусловиях некоторые металлы могут проявлять неметаллические свойства, анекоторые неметаллы – металлические свойства.

§1.Положение неметаллических элементов в периодической системе химическихэлементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства.

Неметаллических элементов по сравнению кметаллическими элементами относительно немного. Их размещение в периодическойсистеме химических элементов Д.И. Менделеева отражено в таблице №1.

Таблица №1.

Как видно из таблицы №1неметаллические элементы в основном расположены в правой верхней частипериодической системы. Так как в периодах слева направо у атомов элементовувеличивается заряды ядер и уменьшаются атомные радиусы, а в группах сверхувниз атомные радиусы также возрастают, то понятно, почему атому неметалловсильнее, чем атомы металлов, притягивают наружные электроны. В связи с этим унеметаллов преобладают окислительные свойства. Особенно сильные окислительныесвойства, т.е. способность присоединять электроны, проявляют неметаллы,находящиеся  во 2-ом и 3-м периодах VI-VII групп. Самым сильным окислителем является фтор. Всоответствии с численными значениями относительных электроотрицательностейокислительные способности  неметаллов увеличивается в следующем порядке: Si, B, H, P, C, S, I, N,Cl, O, F. Следовательно,энергичнее всего взаимодействует с водородом и металлами фтор:

h3 + F2  à 2HF

Менее энергично реагирует кислород:

2h3  +O2 à 2h3 О

Фтор – самый типичный неметалл, которомунехарактерны восстановительные свойства, т.е. способность отдавать электроны вхимических реакциях.

Кислород же, судя по его соединениям с фтором,может проявлять и положительную степень окисления, т.е. являтьсявосстановителем.

Все остальные неметаллы проявляют восстановительные свойства. Причем эти свойства постепенно возрастаютот кислорода к кремнию: O, Cl, N, I, S, C, P, H, B, Si. Так, например, хлор непосредственно с кислородом несоединяется, но косвенным путем можно получить его оксиды (Cl2 O, ClO2, Cl2O2 ), в которых хлор проявляет положительную степень окисления.Азот при высокой температуре непосредственно соединяется с кислородом и,следовательно, проявляет восстановительные свойства. Еще легче с кислородомреагирует сера: она проявляет и окислительные свойства.

Перейдем к рассмотрениюстроения молекул неметаллов. Неметаллы образуют как одноатомные, так идвухатомные молекулы.

К одноатомным неметалламотносятся инертные газы, практически не реагирующие даже с самыми активнымивеществами. Инертные газы расположены в VIII группе Периодической системы, ахимические формулы соответствующих простых веществ следующие: He, Ne, Ar, Kr,Xe и Rn.

Некоторые неметаллыобразуют двухатомные молекулы. Это h3, F2, Cl2, Br2, I2 (элементы VII группыПериодической системы ), а также кислород O2 и азот N2. Из трехатомных молекулсостоит газ озон (O3).

Для веществ неметаллов, находящихся в твердомсостоянии, составить химическую формулу довольно сложно. Атомы углерода вграфите соединены друг с другом различным образом. Выделить отдельную молекулув приведенных структурах затруднительно. При написании химических формул такихвеществ, как и в случае с металлами, вводится допущение, что такие веществасостоят только из атомов. Химические формулы, при этом, записываются безиндексов — C, Si, S и т.д.

 Такие простые вещества,как озон и кислород, имеющие одинаковый качественный состав (оба состоят изодного и того же элемента — кислорода), но различающиеся по числу атомов вмолекуле, имеют различные свойства. Так, кислород запаха не имеет, в то времякак озон обладает резким запахом, который мы ощущаем во время грозы. Свойстватвердых неметаллов, графита и алмаза, имеющих также одинаковый качественныйсостав, но разное строение, резко отличаются (графит хрупкий, алмаз твердый).Таким образом, свойства вещества определяются не только его качественнымсоставом, но и тем, сколько атомов содержится в молекуле вещества и как онисвязаны между собой.

Неметаллы в виде простыхтел находятся в твердом или газообразном состоянии (исключая бром – жидкость).Они не имеют физических свойств, присущих металлам. Твердые неметаллы необладают характерным для металлов блеском, они обычно хрупки, плохо проводятэлектрический ток и тепло (за исключением графита).

§2. Общие химические свойства неметаллов.

Оксиды неметаллов относят ккислотным оксидам, которым соответствуют кислоты. С водородом неметаллыобразуют газообразные соединения (например HCl, h3S,Nh4). Водные растворы некоторых из них (например,галогеноводородов) – сильные кислоты. С металлами типичные неметаллы даютсоединения с ионной связью (например, NaCl). Неметаллымогут при определенных условиях между собой реагировать, образуя соединения сковалентной полярной (h3O, HCl)и неполярной связями (CO2).

С водородом неметаллы образуютлетучие соединения, как, например, фтороводород HF,сероводород h3S, аммиак Nh4, метан Ch5. При растворении в воде водородные соединения галогенов,серы, селена и теллура образуют кислоты той же формулы, что и сами водородныесоединения: HF, HCl, HCl, HBr, HI, h3S, h3Se,h3Te.

При растворении в воде аммиакаобразуются аммиачная вода, обычно обозначаемая формулой Nh5OHи называемая гидроксидом аммония. Ее также обозначают формулой Nh4 •  h3O и называют гидратом аммиака.

С кислородом неметаллы образуюткислотные 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 одногонеметалла сильнее та, в которой он проявляет более высокую степень окисления.Например, азотная кислота HNO3 сильнееазотистой HNO2, а серная кислотаh3SO4 сильнеесернистой h3SO3.

§3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов.

Самые типичныенеметаллы имеют молекулярное строение, а менее типичные –немолекулярное. Этим и объясняется отличие их свойств. Наглядно это отражено всхеме №2.

Простые вещества

С немолекулярным строением

С молекулярным строением

C, B, Si

F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8

У этих неметаллов атомные кристаллические решетки, поэтому они обладают большой твердостью и очень высокими температурами плавления.

У этих неметаллов в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки. При обычных условиях это газы, жидкости или твердые вещества с низкими температурами плавления.

Таблица №2

Кристаллический бор В (как икристаллический кремний) обладает очень высокой температурой плавления (2075°С)и большой твердостью. Электрическая проводимость бора с повышением температурысильно увеличивается, что дает возможность широко применять его вполупроводниковой технике. Добавка бора к стали и к сплавам алюминия, меди,никеля и др. улучшает их механические свойства.

Бориды (соединения бора снекоторыми металлами, например с титаном: TiB, TiB2) необходимы при изготовлениидеталей реактивных двигателей, лопаток газовых турбин.

Как видно из схемы №2, углеродС, кремний Si, бор В имеют сходное строение и обладаютнекоторыми общими свойствами. Как простые вещества они встречаются в двухвидоизменениях – в кристаллическом и аморфном. Кристаллические видоизмененияэтих элементов очень твердые, с высокими температурами плавления.Кристаллический кремний обладает полупроводниковыми свойствами.

Все эти элементы образуютсоединения с металлами – карбиды, силициды и бориды (CaC2,Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Некоторые изних обладают  большей твердостью, например Fe3C, TiB. Карбид кальция используется дляполучения ацетилена.

Если сравнить расположениеэлектронов по орбиталям ф атомах фтора, хлора и других галогенов, то можносудить и об их отличительных свойствах. У атома фтора свободных орбиталей нет.Поэтому атомы фтора могут проявить только валентность I истепень окисления – 1. В атомах других галогенов, например ватоме хлора, на том же энергетическом уровне имеются свободные d-орбитали. Благодаря этому распаривание электронов можетпроизойти тремя разными путями.

В первом случае хлор можетпроявить степень окисления +3 и образовать хлористую кислоту HClO2, которой соответствуют соли –хлориты, например хлорит калия KClO2.

Во втором случае хлор можетобразовать соединения, в которых степень окисления хлора +5. К такимсоединениям относятся хлороноватая кислота HClO3 иее соли – хлораты, например хлорат калия КClO3 (бертолетова соль).

В третьем случае хлор проявляетстепень окисления +7, например в хлорной кислоте HClO4 ив ее солях – перхлоратах, например в перхлорате калия КClO4.

§4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткаяхарактеристика их свойств.

С кислородом неметаллы образуюткислотные 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 кислотодного неметалла сильнее та, в которой он проявляет более высокую степеньокисления. Например, азотная кислота HNO3сильнее азотистой HNO2, а серная кислота h3SO4сильнее сернистой h3SO3.

Характеристикикислородных соединений неметалов:

1.   Свойствавысших оксидов (т.е. оксидов, в состав которых входит элемент данной группы свысшей степенью окисления) в периодах слева направо постепенно изменяются отосновных к кислотным.

2.   В группахсверху вниз кислотные свойства высших оксидов постепенно ослабевают. Об этомможно судить по свойствам кислот, соответствующих этим оксидам.

3.   Возрастаниекислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в периодах слеванаправо объясняется постепенным возрастанием положительного заряда ионов этихэлементов.

4.   В главныхподгруппах периодической системы  химических элементов в направлении сверхувниз кислотные свойства высших оксидов неметаллов уменьшаются.

Общие формулы водородных соединений по группампериодической системы химических элементов приведены в таблице №3.

Общие формулы соединений по группам

Нелетучие водородные соединения

Летучие водородные соединения

Таблица №3.

С металлами водород образует (занекоторым исключением) нелетучие соединения, которые являются твердыми веществаминемолекулярного строения. Поэтому их температуры плавления сравнительно высоки.

С неметаллами водород образуетлетучие соединения молекулярного строения. В обычных условиях это газы илилетучие жидкости.

В периодах слева направокислотные свойства летучих водородных соединений неметаллов в водных растворахусиливается. Это объясняется тем, что ионы кислорода имеют свободныеэлектронные пары, а ионы водорода – свободную орбиталь, то происходит процесс,котроый выглядит следующим образом:

h3O + HF à h4O + F

Фтороводород в водном раствореотщепляет положительные ионы водорода, т.е. проявляет кислотные свойства. Этомупроцессу способствует и другое обстоятельство: ион кислорода имеет неподеленнуюэлектронную пару, а ион водорода – свободную орбиталь, благодаря чемуобразуется донорно-акцепторная связь.

При растворении аммиака в водепроисходит противоположный процесс. А так как ионы азота имеют неподеленнуюэлектронную пару, а ионы водорода – свободную орбиталь, возникаетдополнительная связь и образуются ионы аммония Nh5+       и гидроксид-ионы ОН-. В результате раствор приобретает основныесвойства. Этот процесс можно выразить формулой:

h3O + Nh4 à Nh5 + OH

Молекулы аммиака в водномрастворе присоединяют положительные ионы водорода, т.е. аммиак проявляетосновные свойства.

Теперь рассмотрим, почемуводородное соединение фтора – фтороводород HF – вводном растворе является кислотой, но более слабой, чем хлороводородная. Этообъясняется тем, что радиусы ионов фтора значительно меньше, чем ионов хлора.Поэтому ионы фтора гораздо сильнее притягивают к себе ионы водорода, чем ионыхлора. В связи с этим степень диссоциации фтороводородной кислоты значительноменьше, чем соляной кислоты, т.е. фтороводородная кислота слабее солянойкислоты.

Из приведенных примеров можносделать следующие общие выводы:

1.   В периодахслева направо у ионов элементов положительный заряд увеличивается. В связи сэтим кислотные свойства летучих водородных соединений элементов в водныхрастворах усиливаются.

2.   В группахсверху вниз отрицательно заряженные анионы все слабее притягивают положительнозаряженные ионы водорода Н+. В связи с этим облегчается процесс отщепленияионов водорода Н+ и кислотные свойства водородных соединений увеличиваются.

3.   Водородныесоединения неметаллов, обладающие в водных растворах кислотными свойствами,реагируют со щелочами. Водородные же соединения неметаллов, обладающие в водныхрастворах основными свойствами, реагируют с кислотами.

4.   Окислительнаяактивность водородных соединений неметаллов в группах сверху вниз сильноувеличивается. Например, окислить фтор из водородного соединения HF химическим путем нельзя, окислить же хлор из водородногосоединения HCl можно различными окислителями. Этообъясняется тем, что в группах сверху вниз резко возрастают атомные радиусы, всвязи с чем отдача электронов облегчается.

Списокиспользованной 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 вВУЗы – М.: Высшая школа, 1993.

www.ronl.ru

Металлы. Неметаллы — реферат

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, который выглядит следующим образом:

h3O + HF à h4O + 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 Nh5+        и гидроксид-ионы ОН-. В результате раствор приобретает основные свойства. Этот процесс можно выразить формулой:

h3O + Nh4 à Nh5 + 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.

МЕТАЛЛЫ

В настоящее время  известно 105 химических элементов, большинство из них - металлы. Последние весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.

По своим свойствам  металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. "Металлы, - писал он, - тела твердые, ковкие блестящие".

Причисляя тот или  иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:

1. Плотная кристаллическая структура.

2.Характерный металлический блеск.

3.Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.

4. Уменьшение электрической  проводимости с ростом температуры.

5. Низкие значения  потенциала ионизации, т.е. способность  легко отдавать электроны.

6. Ковкость и тягучесть.

7. Способность к образованию сплавов.

Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время  в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы - железо и все его сплавы, в которых  оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других - высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих - коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.

Ко второй группе относят  цветные металлы и их сплавы. Они  получили такое название потому, что  имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро - белые, свинец - голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза - сплав меди с оловом и другими металлами, латунь - сплав меди с цинком, баббит - сплав олова с сурьмой и медью и др.

Это деление на черные и цветные металлы условно. Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.

II. Физические свойства металлов.

С внешней стороны  металлы, как известно, характеризуются  прежде всего особым "металлическим" блеском, который обусловливается  их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается  обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники - серебро и медь, худшие - свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.

Очень важным свойством  металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы  пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в  листы и т.п.

Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.

Наличием свободных  электронов обусловливается и высокая  теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них - следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.

По плотности металлы  условно подразделяются на две большие  группы: легкие металлы, плотность которых  не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы - все остальные.

Частицы металлов, находящихся  в твердом и жидком состоянии, связаны особым типом химической связи - так называемой металлической  связью. Она определяется одновременным  наличием обычных ковалентных связей между нейтральными атомами и кулоновским притяжением между ионами и свободными электронами. Таким образом, металлическая связь является свойством не отдельных частиц, а их агрегатом.

III. Химические свойства металлов.

Основным химическим свойством металлов является способность  их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.

Легко отдавая при  химических реакциях свои валентные  электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями. Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами. Опустим кусочек цинка в раствор какой-нибудь свинцовой соли. Цинк начинает растворяться, а из раствора выделяется свинец. Реакция выражается уравнением:

Zn + Pb(NO3)2 = Pb + Zn(NO3)2

Из уравнения следует, что эта реакция является типичной реакцией окисления-восстановления. Сущность ее сводится к тому, что атомы цинка отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного свинца, тем самым превращаясь в ионы цинка, а ионы свинца восстанавливаются и выделяются в виде металлического свинца. Если поступить наоборот, то есть погрузить кусочек свинца в раствор цинковой соли, то никакой реакции не произойдет. Это показывает, что цинк более активен, чем свинец, что его атомы легче отдают, а ионы труднее присоединяют электроны, чем атомы и ионы свинца.

Вытеснение одних металлов из их соединений другими металлами впервые было подробно изучено русским ученым Бекетовым, расположившим металлы по их убывающей химической активности в так называемый "вытеснительный ряд". В настоящее время вытеснительный ряд Бекетова носит название ряда напряжений.

Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных

электродных потенциалов, и образуют электрохимический ряд напряжений металлов: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb,

H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов:

1. Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.
2. Каждый металл способен вытеснять(восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него.
3. Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот.

Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре.

Кроме того, нужно иметь  ввиду, что высокая электрохимическая активность металлов не всегда означает его высокую химическую активность. Например, ряд напряжений начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов.

IV. Коррозия металлов.

Почти все металлы, приходя  в соприкосновение с окружающей их газообразной или жидкой средой, более или менее быстро подвергаются с поверхности разрушению. Причиной его является химическое взаимодействие металлов с находящимися в воздухе газами, а также водой и растворенными в ней веществами.

Всякий процесс химического разрушения металлов под действием окружающей среды называют коррозией.

Проще всего протекает  коррозия при соприкосновении металлов с газами. На поверхности металла образуются соответствующие соединения: оксиды, сернистые соединения, основные соли угольной кислоты, которые нередко покрывают поверхность плотным слоем, защищающим металл от дальнейшего воздействия тех же газов.

Иначе обстоит дело при соприкосновении металла с жидкой средой - водой и растворенными в ней веществами.

Образующиеся при этом соединения могут растворяться, благодаря  чему коррозия распространяется дальше вглубь металла. Кроме того, вода, содержащая растворенные вещества, является проводником электрического тока, вследствие чего постоянно возникают электрохимические процессы, которые являются одним из главных факторов, обуславливающих и ускоряющих коррозию.

myunivercity.ru

Реферат Характеристика неметаллов

МНОУ «Лицей»

Реферат по химии на тему:

«Неметаллы»

                                          Выполнили:

                             ученицы 11 «А» класса

                                                  Кучеренко Мария,

                                                Шадрина Ксения.

                                      Проверила:

                                             учитель химии

                                                    Щербакова Марина

                                            Александровна.                              

Кемерово - 2002

Содержание:

Введение……………………………………………………………………..3

§1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства……………………………………4

§2. Общие химические свойства неметаллов………………………..6

§3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов………7

§4. Кислородные и водородные соединения неметаллов. Краткая характеристика их свойств……………………………………………9

Тест

Список использованной литературы

Введение.

Все многообразие окружающей нас природы состоит из сочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов.

В различные исторические эпохи в понятие «элемент» вкладывался различный смысл. Древнегреческие философы в качестве «элементов» рассматривали четыре «стихии» – тепло, холод, сухость и влажность. Сочетаясь попарно, они образовывали четыре «начала» всех вещей – огонь, воздух, воду и землю. В средние века к этим началам добавились соль, сера и ртуть. В XVII веке Р. Бойль указал на то, что все элементы носят материальный характер и их число может быть достаточно велико.

В 1787 году французский химик А. Лавуазье создал «Таблицу простых тел». В нее вошли все известные к тому времени элементы. Под последними понимались простые тела, которые не удавалось разложить химическими методами на еще более простые. Впоследствии выяснилось, что в таблицу вошли и некоторые сложные вещества.

В настоящее время понятие «химический элемент» установлено точно.

Химический элемент – вил атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. (Последний равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.)

В настоящее время известно 107 элементов. Около 90 из них существуют в природе. Остальные получены искусственно с помощью ядерных реакций. 104-107 элементы были синтезированы учеными-физиками в Объединенном институте ядерных исследований в городе Дубне. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми элементами.

Все элементы делятся на металлы и неметаллы. Из 107 элементов 85 относятся к металлам. К неметаллам относят следующие элементы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, фтор, хлор, бром, йод, астат, кислород, сера, селен, теллур, азот, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор, водород. Однако это деление условное. При определенных условиях некоторые металлы могут проявлять неметаллические свойства, а некоторые неметаллы – металлические свойства.

§1. Положение неметаллических элементов в периодической системе химических элементов. Нахождение в природе. Общие химический и физические свойства.

Неметаллических элементов по сравнению к металлическими элементами относительно немного. Их размещение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева отражено в таблице №1.

Как видно из таблицы №1 неметаллические элементы в основном расположены в правой верхней части периодической системы. Так как в периодах слева направо у атомов элементов увеличивается заряды ядер и уменьшаются атомные радиусы, а в группах сверху вниз атомные радиусы также возрастают, то понятно, почему атому неметаллов сильнее, чем атомы металлов, притягивают наружные электроны. В связи с этим у неметаллов преобладают окислительные свойства. Особенно сильные окислительные свойства, т.е. способность присоединять электроны, проявляют неметаллы, находящиеся  во 2-ом и 3-м периодах VI-VII групп. Самым сильным окислителем является фтор. В соответствии с численными значениями относительных электроотрицательностей окислительные способности  неметаллов увеличивается в следующем порядке: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F. Следовательно, энергичнее всего взаимодействует с водородом и металлами фтор:

h3 + F2  à 2HF

Менее энергично реагирует кислород:

2h3  +O2 à 2h3 О

Фтор – самый типичный неметалл, которому нехарактерны восстановительные свойства, т.е. способность отдавать электроны в химических реакциях.

Кислород же, судя по его соединениям с фтором, может проявлять и положительную степень окисления, т.е. являться восстановителем.

Все остальные неметаллы  проявляют восстановительные свойства. Причем эти свойства постепенно возрастают от кислорода к кремнию: O, Cl, N, I, S, C, P, H, B, Si. Так, например, хлор непосредственно с кислородом не соединяется, но косвенным путем можно получить его оксиды (Cl2 O, ClO2 , Cl2O2 ), в которых хлор проявляет положительную степень окисления. Азот при высокой температуре непосредственно соединяется с кислородом и, следовательно, проявляет восстановительные свойства. Еще легче с кислородом реагирует сера: она проявляет и окислительные свойства. Перейдем к рассмотрению строения молекул неметаллов. Неметаллы образуют как одноатомные, так и двухатомные молекулы.

К одноатомным неметаллам относятся инертные газы, практически не реагирующие даже с самыми активными веществами. Инертные газы расположены в VIII группе Периодической системы, а химические формулы соответствующих простых веществ следующие: He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.

Некоторые неметаллы образуют двухатомные молекулы. Это h3, F2, Cl2, Br2, I2 (элементы VII группы Периодической системы ), а также кислород O2 и азот N2. Из трехатомных молекул состоит газ озон (O3).

Для веществ неметаллов, находящихся в твердом состоянии, составить химическую формулу довольно сложно. Атомы углерода в графите соединены друг с другом различным образом. Выделить отдельную молекулу в приведенных структурах затруднительно. При написании химических формул таких веществ, как и в случае с металлами, вводится допущение, что такие вещества состоят только из атомов. Химические формулы, при этом, записываются без индексов - C, Si, S и т.д.

 Такие простые вещества, как озон и кислород, имеющие одинаковый качественный состав (оба состоят из одного и того же элемента - кислорода), но различающиеся по числу атомов в молекуле, имеют различные свойства. Так, кислород запаха не имеет, в то время как озон обладает резким запахом, который мы ощущаем во время грозы. Свойства твердых неметаллов, графита и алмаза, имеющих также одинаковый качественный состав, но разное строение, резко отличаются (графит хрупкий, алмаз твердый). Таким образом, свойства вещества определяются не только его качественным составом, но и тем, сколько атомов содержится в молекуле вещества и как они связаны между собой.

Неметаллы в виде простых тел находятся в твердом или газообразном состоянии (исключая бром – жидкость). Они не имеют физических свойств, присущих металлам. Твердые неметаллы не обладают характерным для металлов блеском, они обычно хрупки, плохо проводят электрический ток и тепло (за исключением графита).

§2. Общие химические свойства неметаллов.Оксиды неметаллов относят к кислотным оксидам, которым соответствуют кислоты. С водородом неметаллы образуют газообразные соединения (например HCl, h3S, Nh4). Водные растворы некоторых из них (например, галогеноводородов) – сильные кислоты. С металлами типичные неметаллы дают соединения с ионной связью (например, NaCl). Неметаллы могут при определенных условиях между собой реагировать, образуя соединения с ковалентной полярной (h3O, HCl) и неполярной связями (CO2).

С водородом неметаллы образуют летучие соединения, как, например, фтороводород HF, сероводород h3S, аммиак Nh4, метан Ch5. При растворении в воде водородные соединения галогенов, серы, селена и теллура образуют кислоты той же формулы, что и сами водородные соединения: HF, HCl, HCl, HBr, HI, h3S, h3Se, h3Te.

При растворении в воде аммиака образуются аммиачная вода, обычно обозначаемая формулой Nh5OH и называемая гидроксидом аммония. Ее также обозначают формулой Nh4 •  h3O и называют гидратом аммиака.

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 кислотаh3SO4 сильнее сернистой h3SO3.

§3. Строение и свойства простых веществ – неметаллов.

Самые типичные неметаллы имеют молекулярное строение, а менее типичные – немолекулярное. Этим и объясняется отличие их свойств. Наглядно это отражено в схеме №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 h3SO4 сильнее сернистой h3SO3.

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.

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:

h3O + HF à h4O + 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 Nh5+        и гидроксид-ионы ОН-. В результате раствор приобретает основные свойства. Этот процесс можно выразить формулой:

h3O + Nh4 à Nh5 + 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.

bukvasha.ru

Смотрите также

• 
  Строение спинного мозга реферат
• 
  Реферат на тему омары
• 
  Реферат глава муниципального образования
• 
  Перепланировка жилого помещения реферат
• 
  Мышление и воображение реферат
• 
  Реферат электролиты и неэлектролиты
• 
  Реферат блюда из молока
• 
  Реферат 3 класс япония
• 
  Тематика рефератов по истории
• 
  Арбитражные суды рф реферат
• 
  Химия в литературе реферат