Конспект для учителя по теме : «Строение атомов и свойства химических элементов неметаллов»
-Сегодня мы с вами вспомним какие бывают неметаллы и более подробно познакомимся с их свойствами. Что вы знаете про неметаллы исходя из курса химии за прошлый год?
-Вау! Хорошо, давайте тогда обобщим все наши знания. Все химические элементы в зависимости от строения и свойств атомов разделяют на металлы, неметаллы и благородные газы. Само слово «неметаллы» указывает, что свойства элементов-неметаллов и соответствующих им простых веществ противоположны свойствам металлов. Среди 114 известных сегодня химических элементов (из них 92 элемента найдены в природе) к неметаллам относят 22 элемента. Давайте вспомним какие элементы относятся к неметаллам. (таб.1)
Таблица 1. Положение химических элементов-неметаллов (отмечены красным цветом) в Периодической системе Д. И. Менделеева
Свойства простых веществ, образуемых неметаллами, отличаются большим разнообразием. Давайте вспомним какими свойствами обладает некоторые вещества. водород Н2, кислород O2 и озон O2, фтор F2, хлор Сl2, азот N2 — газы при обычных условиях, бром Вr2 — жидкость, а бор, углерод (алмаз и графит), кремний, фосфор (красный и белый), сера (пластическая и ромбическая), селен, теллур, йод I2, астат — твёрдые вещества. Окраска неметаллов — простых веществ охватывает все цвета спектра: красный (красный фосфор, красно-бурый жидкий бром), жёлтый (сера), зелёный (хлор — жёлто-зелёный газ), фиолетовый (пары иода).
Температуры плавления неметаллов лежат в очень широком интервале. Эта особенность свойств неметаллов является следствием образования ими двух типов кристаллических решёток: молекулярной (O2, O2, N2, галогены, белый фосфор и др.) и атомной (алмаз, графит, кремний, бор и др.). Разным строением кристаллических решёток объясняется и явление аллотропии.
-Что такое реакция аллотропия? И у каких веществ мы можем наблюдать данную модификацию?
Элемент фосфор образует простое вещество с молекулярной кристаллической решёткой — белый фосфор, молекулы которого имеют состав Р4, и простое вещество с атомной кристаллической решёткой — красный фосфор Р.
Вторая причина аллотропии связана с разным числом атомов в молекулах простых веществ. Типичный пример — простые вещества, образуемые кислородом: кислород O2 и озон O3.
Вы уже знаете, что примесь озона в воздухе, появляющаяся после грозы, даёт ощущение приятной свежести; содержится озон и в воздухе сосновых лесов и морского побережья.
Озон относят к переменным составляющим воздуха. Постоянные составные части воздуха — это азот, кислород и благородные газы (аргон, гелий, неон и т. п.). Содержание их в тропосфере одинаково (табл. 2).
Таблица 2. Состав воздуха
Воздух, свободный от переменных и случайных составных частей, прозрачен, лишён цвета, вкуса и запаха, 1 л его при н. у. имеет массу 1,29 г. Молярная масса воздуха объёмом 22,4 л (1 моль) равна 29 г/моль.
Особенности строения неметаллов
Рассмотрим строение неметаллов. На доске рисуется строение трех элементов: водород, хлор, бром.
У большинства неметаллов на внешнем электронном уровне находится от трёх до семи электронов, у водорода — один электрон, у гелия — два электрона. Атомы инертных газов имеют завершённый внешний электронный уровень: атом гелия содержит два электрона, атомы остальных инертных газов — восемь электронов. Среди неметаллов водород и гелий относятся к s-элементам, остальные — к p-элементам.
Характерной особенностью неметаллов является большее по сравнению с металлами число электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов и высокие значения электроотрицательности. Это определяет их большую способность к присоединению электронов и проявлению высокой окислительной активности. (таб.3)
Таблица 3. Возможные степени окисления неметаллов.
Для неметаллов характерны реакции с металлами, в которых они являются окислителями и приобретают в соответствующих бинарных соединениях отрицательную степень окисления. Водород при взаимодействии с металлами образует гидриды:
Ca+ H2 = CaH2
Ме+хлор = хлориды
Ca+ Cl= CaCl2
Ме+ Кислород = оксиды
2Ca + O2= 2CaO
Ме + Сера = Сульфиды
Ca + S = CaS
Ме + фосфор = фосфиды
3Ca+ 2P = Ca3P2
Ме + Углерод = карбиды
Ca + 2C = CaC2
Взаимодействуя с водородом, большинство неметаллов проявляет окислительные свойства, образуя летучие водородные соединения – ковалентные гидриды:
H2 + Cl2= 2HCl
2H2 + O2 = 2H2O
H2+ S = H2S
3H2 + N2 = 2NH3
Обратите внимание: кремний, фосфор, бор с водородом непосредственно не реагируют.
Взаимодействуя с кислородом, все неметаллы, кроме фтора, проявляют восстановительные свойства:
S + O2 = SO2
C + O2 = CO2
Обратите внимание: все галогены, кроме фтора, с кислородом не реагируют. Фтор при взаимодействии с кислородом является окислителем, а кислород – восстановителем:
2F2 + O2 = OF2
Взаимодействие неметаллов друг с другом
Помимо взаимодействия неметаллов с кислородом и водородом, неметаллы могут вступать в реакции с другими неметаллами. При этом более электроотрицательный неметалл играет роль окислителя, менее электроотрицательный – роль восстановителя, например:
S + 3F2 = SF6
C + 2Cl2 = CCl4
Реакция диспропорционирования неметаллов
Некоторые металлы, такие как сера, хлор, бром, иод, фосфор, способны вступать в реакцию диспропорционирования при взаимодействии с концентрированными растворами щелочей. Cера при нагревании диспропорционирует в растворах щелочей с образованием сульфита и сульфида:
3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O
Хлор и бром при взаимодействии с щелочами дают разные продукты в зависимости от температуры:
3Cl2 + 6NaOH = NaClO3 + 5NaCl + 3H2O (при нагревании)
Cl2+ 2NaOH = NaClO + NaCl + H2O(на холоду)
Йод реагирует с растворами щелочей по при нагревании, образуя йодат и йодид:
3I2 + 6NaOH = NaIO3 + 5NaI + 3H2O
В горячих растворах щелочей белый фосфор диспропорционирует с образованием фосфина и гипофосфита, в котором фосфор имеет степень окисления +1 :
P4 + 3KOH + 3H2O = 3KH2PO2 + PH3
