Неметалите в природата. В природата има самородни неметали N2 и O2 (във въздуха), сяра (в земната кора), но по-често неметалите в природата са в химически свързана форма. На първо място, това е вода и соли, разтворени в нея, след това минерали и скали (например различни силикати, алумосиликати, фосфати, борати, сулфати и карбонати). По отношение на разпространението в земната кора неметалите заемат различни места: от трите най-често срещани елемента (O, Si, H) до много редки (As, Se, I, Te).

Химия 9 клас

"Химия на неметалите" - Химичен строеж и свойства на металите и неметалите. Алотропия на въглерода. Мястото на металите в периодичната система на химичните елементи. Презентация на урок по химия за 9 клас. Неметалите в природата. Неметали. червен фосфор. Тема: НЕМЕТАЛИ. Кислород. М. Алотропия. Физични свойства на неметалите. Диамант. Неметалите включват също водород Н и инертни газове. Обща характеристика и свойства на неметалите.

"Неметали" - ЕЛЕКТРИЧЕСКА СЕРИЯ ОТ НЕМЕТАЛИ. Твърд въглероден силиций. Какво обяснява разнообразието на агрегатното състояние на неметалите. Решетка) Червен фосфор - бял фосфор (молекулна структура на P2 и P4). Мислите ли, че в таблицата има повече метали или неметали? Тест. Неметали. Примери: Диамант - графит (кристал. Химия 9 клас Учител Кулешова С. Е. Течен бром. Алотропия. Посочете най-активните и силни неметали. Кислород O2 и Озон O3. Агрегатно състояние. Газообразен кислород, водород. Физични свойства.

"Хамия на халогените" - Биологичната роля на хлора. Резултати от изследвания. Ензимите стават активни в кисела среда при 37-38 °C. Резултатите от проучването разпространение в природата. Участва в образуването на солна киселина, метаболизма, изграждането на тъканите. Заключения и препоръки. Биологичната роля на брома. Разтваряне на натриев бромид във вода Жълта утайка AgBr?. Цели и цели. Резултати от изследването откриване на халогени. Перспективи на проекта. 2011 г., село Петропавловское.

"Химия на алкадиените" - Алкадиени с изолирани двойни връзки. Централен атом C-Sp3 хибридизация. Урок по химия в 9 клас Учител: Дворничена Л.В. Актуализиране на предварително придобитите знания. Аленова структурна схема. Алкадиени: структура, номенклатура, хомолози, изомерия. Играта. Най-външният атом е C-Sp2 хибридизация. Алкадиени с кумулативно подреждане на двойни връзки. Номенклатура на алкадиените. Конюгирани алкадиени.

„Химично равновесие“ – Задача 2: Напишете кинетичните уравнения на химичните реакции. Необратимо. Промени в скоростта на правата и обратната реакция в процеса на установяване на химично равновесие. химически баланс. Vpr \u003d Vrev. Задача 1: Напишете факторите, които влияят върху скоростта на химичните реакции. I вариант hcl + O2? H2O + cl2. Химична реакция. II вариант H2S + SO2 ? S + H2O. Реверсивна.

"Характеристики на металите" - Използването на металите в човешкия живот. Свойства на металите. Основни характеристики. Добра електропроводимост. Обща характеристика на металите. Откриване на метали в природата. Разнообразие от метали. Други метали корозират, но не ръждясват. Металите са една от основите на цивилизацията на планетата Земя. Ръждясване и корозия на метали. Метали. Съдържание на работата: От лекарствата, съдържащи благородни метали, най-често срещаните са лапис, протаргол и др.

1. Металите реагират с неметали.

2Me + н Hal 2 → 2 MeHal n

4Li + O2 = 2Li2O

Алкалните метали, с изключение на лития, образуват пероксиди:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

2. Металите, които се противопоставят на водорода, реагират с киселини (с изключение на азотна и сярна конц.) с освобождаване на водород

Me + HCl → сол + H2

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2

3. Активните метали реагират с вода, образувайки алкали и освобождавайки водород.

2Me+ 2n H 2 O → 2Me(OH) n + н H2

Продуктът от окисляването на метала е неговият хидроксид - Me (OH) n (където n е степента на окисление на метала).

Например:

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

4. Металите с междинна активност реагират с вода при нагряване, за да образуват метален оксид и водород.

2Me + nH 2 O → Me 2 O n + nH 2

Продуктът на окисление в такива реакции е метален оксид Me 2 O n (където n е степента на окисление на метала).

3Fe + 4H 2 O → Fe 2 O 3 FeO + 4H 2

5. Металите, стоящи след водорода, не реагират с вода и киселинни разтвори (с изключение на азотна и сярна концентрация)

6. По-активните метали изместват по-малко активните от разтворите на техните соли.

CuSO 4 + Zn \u003d ZnSO 4 + Cu

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu

Активните метали - цинкът и желязото замениха медта в сулфат и образуваха соли. Цинкът и желязото се окисляват, а медта се възстановява.

7. Халогените реагират с вода и алкален разтвор.

Флуорът, за разлика от другите халогени, окислява водата:

2H 2 O+2F 2 = 4HF + О 2 .

на студено: Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2OCl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O се образуват хлорид и хипохлорит

нагряване: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O образува лорид и хлорат

8 Активните халогени (с изключение на флуора) изместват по-малко активните халогени от разтворите на техните соли.

9. Халогените не реагират с кислорода.

10. Амфотерните метали (Al, Be, Zn) реагират с разтвори на основи и киселини.

3Zn+4H2SO4= 3 ZnSO4+S+4H2O

11. Магнезият реагира с въглероден диоксид и силициев оксид.

2Mg + CO2 = C + 2MgO

SiO2+2Mg=Si+2MgO

12. Алкалните метали (с изключение на лития) образуват пероксиди с кислорода.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

3. Класификация на неорганичните съединения

Прости вещества - вещества, чиито молекули се състоят от атоми от един и същи вид (атоми от един и същи елемент). При химични реакции те не могат да се разложат, за да образуват други вещества.

Сложни вещества (или химични съединения) - вещества, чиито молекули се състоят от атоми от различни видове (атоми на различни химични елементи). При химични реакции те се разлагат, за да образуват няколко други вещества.

Простите вещества се делят на две големи групи: метали и неметали.

Метали - група елементи с характерни метални свойства: твърди вещества (с изключение на живака) имат метален блясък, са добри проводници на топлина и електричество, ковък (желязо (Fe), мед (Cu), алуминий (Al), живак ( Hg), злато (Au), сребро (Ag) и др.).

неметали - група елементи: твърди, течни (бром) и газообразни вещества, които нямат метален блясък, са изолатори, крехки.

А сложните вещества от своя страна се разделят на четири групи или класа: оксиди, основи, киселини и соли.

оксиди - това са сложни вещества, съставът на молекулите на които включва атоми на кислорода и някои други вещества.

Основи - Това са сложни вещества, в които металните атоми са свързани с една или повече хидроксилни групи.

От гледна точка на теорията на електролитната дисоциация, основите са сложни вещества, дисоциацията на които във воден разтвор произвежда метални катиони (или NH4 +) и хидроксид - аниони OH-.

киселини - това са сложни вещества, чиито молекули включват водородни атоми, които могат да бъдат заменени или заменени с метални атоми.

сол - Това са сложни вещества, чиито молекули се състоят от метални атоми и киселинни остатъци. Солта е продукт на частично или пълно заместване на водородни атоми на киселина с метал.

ЕСЕ

МЕТАЛИ

НЕМЕТАЛИ

МЕТАЛИ

Структурата на металните атоми. Положението на металите в периодичната система. Метални групи.

В момента са известни 107 химични елемента, повечето от които са метали. Последните са много разпространени в природата и се намират под формата на различни съединения в недрата на земята, водите на реки, езера, морета, океани, в състава на телата на животни, растения и дори в атмосферата.

По своите свойства металите се различават рязко от неметалите. За първи път тази разлика между метали и неметали е определена от М. В. Ломоносов. „Метали“, пише той, „твърди, ковки, лъскави тела“.

Като класифицираме този или онзи елемент като метал, имаме предвид, че той има определен набор от свойства:

1. Плътна кристална структура.

2. Характерен метален блясък.

3. Висока топлопроводимост и електропроводимост.

4. Намаляване на електропроводимостта с повишаване на температурата.

5. Ниски стойности на йонизационния потенциал, т.е. способността лесно да дарява електрони.

6. Ковкост и пластичност.

7. Възможност за образуване на сплави.

Всички метали и сплави, използвани в момента в технологията, могат да бъдат разделени на две основни групи. Първият от тях включва черните метали - желязото и всичките му сплави, в които то е основната част. Тези сплави са чугуни и стомани. В инженерството често се използват така наречените легирани стомани. Те включват стомани, съдържащи хром, никел, волфрам, молибден, ванадий, кобалт, титан и други метали. Понякога легираните стомани включват 5-6 различни метала. Чрез легиране се получават различни ценни стомани, които в някои случаи имат повишена якост, в други - висока устойчивост на абразия, в трети - устойчивост на корозия, т.е. способност да не се разрушава под въздействието на външната среда.

Втората група включва цветните метали и техните сплави. Те са получили това име, защото имат различен цвят. Например медта е светлочервена, никелът, калайът, среброто са бели, оловото е синкаво бяло, а златото е жълто. От сплавите те са намерили голямо приложение в практиката: бронзът е сплав на мед с калай и други метали, месингът е сплав на мед с цинк, бабитът е сплав на калай с антимон и мед и др.

Това разделение на черни и цветни метали е условно.

Наред с черните и цветните метали има и група благородни метали: сребро, злато, платина, рутений и някои други. Те са наречени така, защото практически не се окисляват във въздуха дори при повишени температури и не се разрушават от действието на киселинни и алкални разтвори върху тях.

Физични свойства на металите.

Отвън металите, както е известно, се характеризират предимно със специален "метален" блясък, който се дължи на способността им силно да отразяват лъчите на светлината. Този блясък обаче обикновено се наблюдава само когато металът образува непрекъсната компактна маса. Вярно е, че магнезият и алуминият запазват своя блясък дори когато са пулверизирани, но повечето метали, когато са фино разделени, са черни или тъмно сиви на цвят. Тогава типичните метали имат висока топло- и електрическа проводимост и по отношение на способността им да провеждат топлина и ток са в същия ред: най-добрите проводници са среброто и медта, най-лошите са оловото и живакът. С повишаване на температурата електропроводимостта намалява, а с понижаване на температурата, напротив, се увеличава.

Много важно свойство на металите е тяхната относително лесна механична деформируемост. Металите са пластични, те са добре изковани, изтеглени на тел, навити на листове и т.н.

Характерните физични свойства на металите са свързани с особеностите на тяхната вътрешна структура. Според съвременните възгледи металните кристали се състоят от положително заредени йони и свободни електрони, отделени от съответните атоми. Целият кристал може да си представим като пространствена решетка, чиито възли са заети от йони, а в пролуките между йоните има лесно подвижни електрони. Тези електрони постоянно се движат от един атом към друг и се въртят около ядрото на един или друг атом. Тъй като електроните не са свързани с определени йони, вече под въздействието на малка потенциална разлика, те започват да се движат в определена посока, т.е. възниква електрически ток.

Наличието на свободни електрони също е отговорно за високата топлопроводимост на металите. Тъй като са в непрекъснато движение, електроните постоянно се сблъскват с йони и обменят енергия с тях. Следователно вибрациите на йоните, които са се засилили в дадена част от метала поради нагряване, веднага се предават на съседни йони, от тях на следващите и т.н., и топлинното състояние на метала бързо се изравнява; цялата маса метал приема същата температура.

По плътност металите условно се разделят на две големи групи: леки метали, чиято плътност не надвишава 5 g / cm 3, и тежки метали - всички останали. Плътността, както и точките на топене на някои метали са дадени в таблица №1.

Маса 1

Плътност и точка на топене на някои метали.

Частиците от метали, които са в твърдо и течно състояние, са свързани чрез специален вид химична връзка - така наречената метална връзка. Определя се от едновременното наличие на обикновени ковалентни връзки между неутралните атоми и кулоновото привличане между йони и свободни електрони. Следователно металната връзка не е свойство на отделните частици, а на техните агрегати.

Химични свойства на металите.

Основното химическо свойство на металите е способността на техните атоми лесно да отдават своите валентни електрони и да се трансформират в положително заредени йони. Типичните метали никога не приемат електрони; техните йони винаги са положително заредени.

Лесно отдавайки своите валентни електрони по време на химични реакции, типичните метали са енергийни редуциращи агенти.

Способността за отдаване на електрони се проявява в отделните метали в никакъв случай в същата степен. Колкото по-лесно един метал отдава своите електрони, толкова по-активен е той, толкова по-енергично взаимодейства с други вещества.

Потопете парче цинк в разтвор на малко оловна сол. Цинкът започва да се разтваря и оловото се освобождава от разтвора. Реакцията се изразява с уравнението:

Zn + Pb(NO 3) 2 = Pb + Zn(NO 3) 2

От уравнението следва, че тази реакция е типична редокс реакция. Същността му се свежда до факта, че цинковите атоми даряват валентните си електрони на двувалентни оловни йони, като по този начин се превръщат в цинкови йони, а оловните йони се редуцират и освобождават под формата на метално олово. Ако направите обратното, тоест потопете парче олово в разтвор на цинкова сол, тогава няма да настъпи реакция. Това показва, че цинкът е по-активен от оловото, че неговите атоми даряват по-лесно и йоните по-трудно приемат електрони от атомите и йоните на оловото.

Изместването на едни метали от техните съединения от други метали за първи път е изследвано подробно от руския учен Бекетов, който подрежда металите според намаляващата им химическа активност в така наречената "реда на изместване". Понастоящем серията на изместване на Бекетов се нарича серия на напрежението.

Таблица № 2 представя стойностите на стандартните електродни потенциали на някои метали. Символът Me + /Me обозначава метала Me, потопен в разтвор на неговата сол. Стандартните потенциали на електродите, които действат като редуциращи агенти по отношение на водорода, имат знак „-“, а знакът „+“ маркира стандартните потенциали на електродите, които са окислители.

Таблица номер 2

Стандартни електродни потенциали на метали.

Металите, подредени във възходящ ред на техните стандартни електродни потенциали, образуват електрохимична серия от метални напрежения: 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.

Редица напрежения характеризират химичните свойства на металите:

1. Колкото по-нисък е електродният потенциал на метала, толкова по-голяма е неговата редуцираща способност.

2. Всеки метал е в състояние да измести (възстанови) от солеви разтвори тези метали, които са в поредицата от напрежения след него.

3. Всички метали, които имат отрицателен стандартен електроден потенциал, тоест тези, които са в поредица от напрежения вляво от водорода, могат да го изместят от киселинни разтвори.

Трябва да се отбележи, че представената серия характеризира поведението на металите и техните соли само във водни разтвори и при стайна температура. Освен това трябва да се има предвид, че високата електрохимична активност на металите не винаги означава високата им химическа активност. Например, поредица от напрежения започва с литий, докато рубидият и калият, които са по-химически активни, са разположени вдясно от лития. Това се дължи на изключително високата енергия на процеса на хидратация на литиеви йони в сравнение с други йони на алкални метали.

Корозия на метали.

Почти всички метали, влизащи в контакт със заобикалящата ги газообразна или течна среда, повече или по-малко бързо се разрушават от повърхността. Причината за това е химическото взаимодействие на металите с газовете във въздуха, както и водата и разтворените в нея вещества.

Всеки процес на химическо разрушаване на метали под въздействието на околната среда се нарича корозия.

Корозията възниква най-лесно, когато металите влязат в контакт с газове. На повърхността на метала се образуват съответните съединения: оксиди, серни съединения, основни соли на въглеродна киселина, които често покриват повърхността с плътен слой, който предпазва метала от по-нататъшно излагане на същите газове.

По-различно е положението, когато металът влезе в контакт с течна среда - вода и разтворени в нея вещества. Получените съединения могат да се разтворят, така че корозията да се разпространи по-нататък в метала. Освен това водата, съдържаща разтворени вещества, е проводник на електрически ток, в резултат на което постоянно протичат електрохимични процеси, които са един от основните фактори, предизвикващи и ускоряващи корозията.

Чистите метали в повечето случаи почти не корозират. Дори такъв метал като желязото, в напълно чист вид, почти не ръждясва. Но обикновените технически метали винаги съдържат различни примеси, което създава благоприятни условия за корозия.

Щетите от корозията на металите са огромни. Изчислено е например, че в резултат на корозия годишно загива такова количество стомана, което се равнява на приблизително една четвърт от цялото й световно производство годишно. Ето защо се обръща голямо внимание на изучаването на корозионните процеси и търсенето на най-добрите средства за предотвратяването им.

Методите за контрол на корозията са изключително разнообразни. Най-простият от тях е да се защити металната повърхност от директен контакт с околната среда, като се покрие с блажна боя, лак, емайл или накрая тънък слой от друг метал. От особен интерес от теоретична гледна точка е покритието на един метал с друг.

Те включват: катодно покритие, когато защитният метал е в поредица от напрежения вдясно от защитното (типичен пример е калайдисана, т.е. калайдисана стомана); анодно покритие, като стомана с цинково покритие.

За защита от корозия е препоръчително металната повърхност да се покрие със слой от по-активен метал, отколкото със слой от по-малко активен. Други съображения обаче често налагат използването и на покрития от по-малко активни метали.

На практика най-често се налага да се вземат мерки за защита на стоманата като метал, който е особено податлив на корозия. В допълнение към цинка, сред по-активните метали, понякога за тази цел се използва кадмий, който действа като цинк. От по-малко активните метали за покритие на стоманата най-често се използват калай, мед и никел.

Продуктите от никелирана стомана имат красив външен вид, което обяснява широкото разпространение на никелирането. Когато никеловият слой е повреден, корозията е по-малко интензивна, отколкото когато медният (или калайният) слой е повреден, тъй като потенциалната разлика за двойка никел-желязо е много по-малка, отколкото за двойка мед-желязо.

Сред другите начини за борба с корозията има друг метод на защита, който се състои в това, че защитеният метален обект се поставя в контакт с голяма повърхност от по-активен метал. Така в парните котли се въвеждат цинкови листове, които са в контакт със стените на котела и образуват галванична двойка с тях.

Концепцията за сплави.

Характерна особеност на металите е способността им да образуват сплави помежду си или с неметали. За да се получи сплав, смес от метали обикновено се подлага на топене и след това се охлажда с различни скорости, което се определя от естеството на компонентите и промяната в естеството на тяхното взаимодействие в зависимост от температурата. Понякога сплавите се получават чрез синтероване на тънки метални прахове, без да се прибягва до топене (прахова металургия). Така че сплавите са продукти на химичното взаимодействие на металите.

Кристалната структура на сплавите е в много отношения подобна на чистите метали, които, взаимодействайки помежду си по време на топене и последваща кристализация, образуват: а) химични съединения, наречени интерметални съединения; б) твърди разтвори; в) механична смес от съставни кристали.

Този или онзи тип взаимодействие се определя от съотношението на енергията на взаимодействие на разнородни и хомогенни частици на системата, т.е. съотношението на енергиите на взаимодействие на атомите в чисти метали и сплави.

Съвременната технология използва огромен брой сплави и в по-голямата част от случаите те се състоят не от два, а от три, четири или повече метала. Интересното е, че свойствата на сплавите често се различават рязко от свойствата на отделните метали, с които са образувани. И така, сплав, съдържаща 50% бисмут, 25% олово, 12,5% калай и 12,5% кадмий, се топи само при 60,5 градуса по Целзий, докато компонентите на сплавта имат точки на топене съответно 271, 327, 232. 321 градуса по Целзий . Твърдостта на калаения бронз (90% мед и 10% калай) е три пъти по-голяма от тази на чистата мед, а коефициентът на линейно разширение на желязо и никелови сплави е 10 пъти по-малък от този на чистите компоненти.

Някои примеси обаче влошават качеството на металите и сплавите. Известно е например, че чугунът (сплав от желязо и въглерод) няма здравината и твърдостта, които са характерни за стоманата. В допълнение към въглерода, свойствата на стоманата се влияят от добавянето на сяра и фосфор, които увеличават нейната крехкост.

Сред свойствата на сплавите най-важните за практическа употреба са устойчивост на топлина, устойчивост на корозия, механична якост и др. За авиацията леките сплави на основата на магнезий, титан или алуминий са от голямо значение, за металообработващата промишленост - специални сплави, съдържащи волфрам , кобалт, никел. В електронната техника се използват сплави, чийто основен компонент е медта. Тежкотоварни магнити са получени с помощта на продуктите от взаимодействието на кобалт, самарий и други редкоземни елементи и сплави, свръхпроводящи при ниски температури - на базата на интерметални съединения, образувани от ниобий с калай и др.

Методи за получаване на метали.

По-голямата част от металите се срещат в природата под формата на съединения с други елементи.

Само няколко метала се намират в свободно състояние и тогава те се наричат ​​самородни. Златото и платината се срещат почти изключително в самородна форма, среброто и медта - отчасти в самородна форма; понякога има и самороден живак, калай и някои други метали.

Извличането на злато и платина се извършва или чрез механичното им отделяне от скалата, в която са затворени, например чрез измиване с вода, или чрез извличането им от скалата с различни реагенти, последвано от отделяне на метала от решение. Всички останали метали се добиват чрез химическа обработка на естествените им съединения.

Минералите и скалите, съдържащи метални съединения и подходящи за производството на тези метали по фабричен начин, се наричат ​​руди. Основните руди са оксиди, сулфиди и карбонати на металите.

Най-важният метод за получаване на метали от руди се основава на редукция на техните оксиди с въглища.

Ако например червена медна руда (куприт) Cu 2 O се смеси с въглища и се подложи на силно нажежаване, тогава въглищата, редуциращи медта, ще се превърнат във въглероден оксид (II) и медта ще се освободи в разтопено състояние:

Cu 2 O + C \u003d 2Cu + CO

По подобен начин чугунът се топи от желязна руда, калайът се получава от калаен камък SnO 2 и други метали се редуцират от оксиди.

При обработката на серни руди серните съединения първо се превръщат в кислородни съединения чрез изгаряне в специални пещи, а след това получените оксиди се редуцират с въглища. Например:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

ZnO + C = Zn + CO

В случаите, когато рудата е сол на въглеродна киселина, тя може да бъде директно редуцирана от въглища, както и от оксиди, тъй като при нагряване карбонатите се разлагат на метален оксид и въглероден диоксид. Например:

ZnCO 3 \u003d ZnO + CO 2

Обикновено рудите, в допълнение към химичното съединение на този метал, съдържат много повече примеси под формата на пясък, глина, варовик, които са много трудни за стопяване. За да се улесни топенето на метала, към рудата се добавят различни вещества, които образуват нискотопими съединения с примеси - шлаки. Такива вещества се наричат ​​потоци. Ако добавката се състои от варовик, тогава като флюс се използва пясък, който образува калциев силикат с варовик. Напротив, в случай на голямо количество пясък, варовикът служи като поток.

В много руди количеството на примесите (отпадъчни скали) е толкова високо, че директното топене на метали от тези руди е икономически неизгодно. Такива руди са предварително обогатени, т.е. част от примесите се отстраняват от тях. Особено разпространен е флотационният метод за обогатяване на руда (флотация), основан на различната омокряемост на чистата руда и отпадъчната скала.

Техниката на метода на флотация е много проста и основно се свежда до следното. Рудата, състояща се например от сернисти метали и силикатни отпадъци, се смила фино и се излива в големи вани с вода. Към водата се добавя малко органично вещество с ниска полярност, което допринася за образуването на стабилна пяна при разбъркване на водата и малко количество специален реагент, така нареченият "колектор", който се адсорбира добре от повърхността на минерала, който трябва да бъде плаващ, и го прави неспособен да бъде намокрен от вода. След това силен въздушен поток преминава през сместа отдолу, смесвайки рудата с вода и добавени вещества, а въздушните мехурчета са заобиколени от тънки маслени филми и образуват пяна. В процеса на смесване частиците на плаващия минерал се покриват със слой от адсорбирани колекторни молекули, полепват по мехурчетата на вдухвания въздух, издигат се с тях нагоре и остават в пяната; частици от отпадъчни скали, намокрени от вода, се утаяват на дъното. Пяната се събира и изстисква, като се получава руда със значително по-високо съдържание на метал.

За възстановяване на някои метали от техните оксиди вместо въглища се използват водород, силиций, алуминий, магнезий и други елементи.

Процесът на редукция на метал от неговия оксид с помощта на друг метал се нарича металотермия. Ако по-специално алуминият се използва като редуциращ агент, тогава процесът се нарича алуминотермия.

Електролизата също е много важен метод за получаване на метали. Някои от най-активните метали се получават изключително чрез електролиза, тъй като всички други средства не са достатъчно енергични, за да редуцират техните йони.

НЕМЕТАЛИ

Мястото на неметалните елементи в периодичната система на химичните елементи. Да бъдеш сред природата. Общи химични и физични свойства.

Има сравнително малко неметални елементи в сравнение с металните елементи. Поставянето им в периодичната система на химичните елементи D.I. Менделеев е отразено в таблица №1.

Таблица номер 1.

Както се вижда от таблица № 1, неметалните елементи са разположени предимно в горната дясна част на периодичната таблица. Тъй като в периодите отляво надясно зарядите на ядрата на атомите на елементите се увеличават и атомните радиуси намаляват, а в групите отгоре надолу атомните радиуси също нарастват, става ясно защо външните електрони привличат не -метален атом по-силен от металните атоми. В това отношение неметалите са доминирани от окислителни свойства. Особено силни окислителни свойства, т.е. способността да присъединяват електрони се показва от неметалите, които са във 2-ри и 3-ти периоди на групи VI-VII. Флуорът е най-силният окислител. В съответствие с числените стойности на относителната електроотрицателност, окислителните способности на неметалите нарастват в следния ред:

Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.

Следователно флуорът взаимодейства най-енергично с водорода и металите:

H3 + F2  2HF

Кислородът реагира по-малко енергично:

2H3 +O2  2H3 О

Флуорът е най-типичният неметал, който няма редуциращи свойства, т.е. способността да отдава електрони в химични реакции.

Кислородът, съдейки по неговите съединения с флуор, също може да проявява положително състояние на окисление, т.е. бъди реставратор.

Всички други неметали проявяват редуциращи свойства. Освен това тези свойства постепенно нарастват от кислород към силиций: O, Cl, N, I, S, C, P, H, B, Si. Така например хлорът не се свързва директно с кислорода, но неговите оксиди могат да бъдат получени индиректно (Cl2 O, ClO2, Cl2O2), в които хлорът показва положително състояние на окисление. Азотът при високи температури се свързва директно с кислорода и следователно проявява редуциращи свойства. Сярата реагира още по-лесно с кислорода: тя също така проявява окислителни свойства.

Нека се обърнем към разглеждането на структурата на неметалните молекули. Неметалите образуват както едноатомни, така и двуатомни молекули.

Едноатомните неметали включват инертни газове, които практически не реагират дори с най-активните вещества. Инертните газове се намират в група VIII на периодичната таблица, а химичните формули на съответните прости вещества са както следва: He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.

Някои неметали образуват двуатомни молекули. Това са H3, F2, Cl2, Br2, I2 (елементи от VII група на периодичната система), както и кислород O2 и азот N2. Газът озон (O3) се състои от триатомни молекули.

За неметалните вещества, които са в твърдо състояние, е доста трудно да се направи химична формула. Въглеродните атоми в графита са свързани един с друг по различни начини. Трудно е да се изолира отделна молекула в дадените структури. При писане на химичните формули на такива вещества, както в случая с металите, се въвежда предположението, че такива вещества се състоят само от атоми. Химичните формули в този случай се изписват без индекси - C, Si, S и др.

Такива прости вещества като озон и кислород, които имат еднакъв качествен състав (и двата се състоят от един и същ елемент - кислород), но се различават по броя на атомите в молекулата, имат различни свойства. И така, кислородът няма миризма, докато озонът има остра миризма, която усещаме по време на гръмотевична буря. Свойствата на твърдите неметали, графит и диамант, които също имат еднакъв качествен състав, но различна структура, рязко се различават (графитът е крехък, диамантът е твърд). По този начин свойствата на дадено вещество се определят не само от неговия качествен състав, но и от това колко атома се съдържат в молекулата на веществото и как са свързани помежду си.

Неметалите под формата на прости тела са в твърдо или газообразно състояние (с изключение на брома - течност). Те нямат физичните свойства на металите. Твърдите неметали нямат характерния блясък на металите, обикновено са крехки, слабо провеждат електричество и топлина (с изключение на графита).

Общи химични свойства на неметалите.

Неметалните оксиди се класифицират като киселинни оксиди, които съответстват на киселини. С водорода неметалите образуват газообразни съединения (например HCl, H3S, NH4). Водните разтвори на някои от тях (например халогеноводороди) са силни киселини. С металите типичните неметали образуват съединения с йонни връзки (напр. NaCl). Неметалите могат при определени условия да реагират помежду си, образувайки съединения с ковалентни полярни (H3O, HCl) и неполярни връзки (CO2).

Неметалите образуват летливи съединения с водорода, като флуороводород HF, сероводород H3S, амоняк NH4, метан CH5. Когато се разтворят във вода, водородните съединения на халогени, сяра, селен и телур образуват киселини със същата формула като самите водородни съединения: HF, HCl, HCl, HBr, HI, H3S, H3Se, H3Te.

Когато амонякът се разтвори във вода, се образува амонячна вода, обикновено означавана с формулата NH5OH и наречена амониев хидроксид. Означава се също с формулата NH4 H3O и се нарича амонячен хидрат.

С кислорода неметалите образуват киселинни оксиди. В някои оксиди те проявяват максимално ниво на окисление, равно на номера на групата (например SO2, N2O5), докато в други по-ниско (например SO2, N2O3). Киселинните оксиди съответстват на киселини, а от двете кислородни киселини на един неметал по-силна е тази, в която той проявява по-висока степен на окисление. Например, азотната киселина HNO3 е по-силна от азотистата HNO2, а сярната киселина H3SO4 е по-силна от сярната H3SO3.

Структурата и свойствата на простите вещества - неметали.

Най-типичните неметали имат молекулярна структура, докато по-малко типичните имат немолекулна структура. Това обяснява разликата в свойствата им. Това е ясно показано на фигура 2.

Таблица номер 2

Кристалният бор B (като кристален силиций) има много висока точка на топене (2075°C) и висока твърдост. Електрическата проводимост на бора се увеличава значително с повишаване на температурата, което прави възможно широкото му използване в полупроводниковата технология. Добавянето на бор към стоманата и сплавите от алуминий, мед, никел и др. подобрява техните механични свойства.

Боридите (съединения на бор с определени метали, като титан: TiB, TiB2) са необходими при производството на части на реактивни двигатели, лопатки на газови турбини.

Както може да се види от схема № 2, въглерод С, силиций Si, бор B имат подобна структура и имат някои общи свойства. Като прости вещества те се срещат в две модификации - кристална и аморфна. Кристалните модификации на тези елементи са много твърди, с високи точки на топене. Кристалният силиций има полупроводникови свойства.

Всички тези елементи образуват съединения с металите - карбиди, силициди и бориди (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Някои от тях имат по-висока твърдост, като Fe3C, TiB. Калциевият карбид се използва за производството на ацетилен.

Ако сравним разположението на електроните в орбиталите на атомите на флуор, хлор и други халогени, тогава можем да преценим и техните отличителни свойства. Флуорният атом няма свободни орбитали. Следователно атомите на флуора могат да показват само валентност I и степен на окисление - 1. В атомите на други халогени, например в атома на хлора, има свободни d-орбитали на същото енергийно ниво. Поради това разпадането на електрони може да се случи по три различни начина.

В първия случай хлорът може да покаже степен на окисление +3 и да образува солна киселина HClO2, която съответства на соли - хлорити, например калиев хлорит KClO2.

Във втория случай хлорът може да образува съединения, в които степента на окисление на хлора е +5. Такива съединения включват хлоронова киселина HClO3 и нейните соли - хлорати, например калиев хлорат KClO3 (Бертолетова сол).

В третия случай хлорът проявява степен на окисление +7, например в перхлорна киселина HClO4 и в нейните соли - перхлорати, например в калиев перхлорат KClO4.

Кислородни и водородни съединения на неметалите. Кратко описание на свойствата им.

С кислорода неметалите образуват киселинни оксиди. В някои оксиди те проявяват максимално ниво на окисление, равно на номера на групата (например SO2, N2O5), докато в други по-ниско (например SO2, N2O3). Киселинните оксиди съответстват на киселини, а от двете кислородни киселини на един неметал по-силна е тази, в която той проявява по-висока степен на окисление. Например, азотната киселина HNO3 е по-силна от азотистата HNO2, а сярната киселина H3SO4 е по-силна от сярната H3SO3.

Характеристики на кислородни съединения на неметали:

Свойствата на висшите оксиди (т.е. оксидите, които включват елемент от тази група с най-висока степен на окисление) в периоди отляво надясно постепенно се променят от основни към киселинни.

В групите отгоре надолу киселинните свойства на висшите оксиди постепенно отслабват. Това може да се съди по свойствата на киселините, съответстващи на тези оксиди.

Увеличаването на киселинните свойства на висшите оксиди на съответните елементи в периоди отляво надясно се обяснява с постепенното увеличаване на положителния заряд на йоните на тези елементи.

В основните подгрупи на периодичната система от химични елементи в посока отгоре надолу киселинните свойства на висшите оксиди на неметалите намаляват.

Общите формули на водородните съединения според групите на периодичната система на химичните елементи са дадени в таблица № 3.

Таблица номер 3.

С металите водородът образува (с няколко изключения) нелетливи съединения, които са немолекулни твърди вещества. Следователно техните точки на топене са относително високи.

С неметалите водородът образува летливи съединения с молекулярна структура. При нормални условия това са газове или летливи течности.

В периоди отляво надясно се засилват киселинните свойства на летливите водородни съединения на неметали във водни разтвори. Това се дължи на факта, че кислородните йони имат свободни електронни двойки, а водородните йони имат свободна орбитала, тогава протича процес, който изглежда така:

H3O + HF  H4O + F

Флуороводородът във воден разтвор отцепва положителните водородни йони, т.е. проявява киселинни свойства. Друго обстоятелство също допринася за този процес: кислородният йон има неподелена електронна двойка, а водородният йон има свободна орбитала, поради което се образува донорно-акцепторна връзка.

Когато амонякът се разтвори във вода, протича обратният процес. И тъй като азотните йони имат несподелена електронна двойка, а водородните йони имат свободна орбитала, възниква допълнителна връзка и се образуват амониеви йони NH5 + и хидроксидни йони OH-. В резултат на това разтворът придобива основни свойства. Този процес може да се изрази с формулата:

H3O + NH4  NH5 + OH

Амонячните молекули във воден разтвор добавят положителни водородни йони, т.е. амонякът проявява основни свойства.

Сега помислете защо водородното съединение на флуора - флуороводород HF - във воден разтвор е киселина, но по-слаба от солната киселина. Това се дължи на факта, че радиусите на флуорните йони са много по-малки от тези на хлорните йони. Следователно флуорните йони привличат водородните йони много по-силно от хлоридните йони. В това отношение степента на дисоциация на флуороводородна киселина е много по-малка от тази на солната киселина, т.е. флуороводородната киселина е по-слаба от солната киселина.

От горните примери могат да се направят следните общи изводи. :

В периоди отляво надясно положителният заряд на йоните на елементите нараства. В тази връзка се засилват киселинните свойства на летливите водородни съединения на елементи във водни разтвори.

В групи, отгоре надолу, отрицателно заредените аниони привличат все повече и повече слабо положително заредени водородни йони Н+. В това отношение се улеснява процесът на отделяне на водородни йони Н + и се увеличават киселинните свойства на водородните съединения.

Водородните съединения на неметалите, които имат киселинни свойства във водни разтвори, реагират с алкали. Водородните съединения на неметалите, които имат основни свойства във водни разтвори, реагират с киселини.

Окислителната активност на водородните съединения на неметалите в групи отгоре надолу се увеличава значително. Например, невъзможно е да се окисли флуорът от водородното съединение HF химически, но хлорът може да се окисли от водородното съединение HCl чрез различни окислители. Това се обяснява с факта, че атомните радиуси рязко нарастват отгоре надолу в групи, във връзка с което се улеснява връщането на електрони.

метали и неметали, понякога се наричат ​​полуметали ... 85) принадлежат към метали, а надясно - главно към неметали. Тази граница не е достатъчно ясна... . КРИСТАЛНА СТРУКТУРА МЕТАЛИОбща собственост металии сплави - ...

1. Метали (5)

   Резюме >> Химия

   Възстановяване на техните йони. Химични свойства метали I. Реакции с неметали 1) С кислород: 2Mg0 + O2 2Mg ... . Желязото е доста химически активно метал. Взаимодействие неметали. При нагряване желязото реагира...

Неметалите са по-често срещани в природата от металите. Съставът на въздуха включва: азот, кислород, инертни газове. Депозитите на самородна сяра в Карпатите са едни от най-големите в света. Промишлено графитно находище в Украйна е находището Завальевское, чиято суровина се използва от завода за графит Мариупол. В района на Житомир, във Волин, са открити находища на скали, които може да съдържат диаманти, но промишлени находища все още не са открити. Атомите на неметалните елементи образуват различни сложни вещества, сред които преобладават оксиди и соли.

Използването на неметали

Кислород:

дихателни процеси,

Изгаряне,

метаболизъм и енергия,

Метално производство.

Водород:

производство на амоняк,

хлоридна киселина,

метанол,

Превръщане на течните мазнини в твърди

Заваряване и рязане на огнеупорни метали,

Извличане на метали от руди.

Сяра:

Получаване на сулфатна киселина,

Изработване на каучук от каучук

производство на кибрит,

черен прах,

Производство на лекарства.

Компонент на абсорбиращи неутрони материали на ядрени реактори,

Защита на повърхности на стоманени продукти от корозия,

в полупроводниковата технология,

Производство на преобразуватели на топлинна енергия в електрическа.

Азот:

газообразен:

за производство на амоняк,

За да създадете инертна атмосфера при заваряване на метали,

Във вакуумни инсталации,

електрически лампи,

течност :

Като хладилен агент във фризери,

Лекарство.

Фосфор:

Бяло

За производството на червен фосфор,

червен

За производство на кибрит.

Силиций:

В електрониката и електротехниката за производство на:

транзистори,

фотоклетки,

за производство на сплави.

хлор:

Производство на перхлорна киселина,

органични разтворители,

лекарства,

Мономери за производство на пластмаси,

белини,

Като дезинфектант.

Въглерод:

диамант:

Производство на инструменти за пробиване и рязане,

абразивен материал,

Бижута,

графит:

Леярно, металургично, радиотехническо производство,

производство на батерии,

В нефтената и газовата индустрия за сондажни операции,

Производство на антикорозионни покрития,

Шпакловки, които намаляват силата на триене,

Адсорбция.

Адсорбцията е способността на някои вещества (по-специално въглерод) да задържат частици от други вещества (газ или разтворено вещество) на повърхността си.

За адсорбционния капацитет на въглеродасе основава използването му в медицината за медицински цели - това са таблетки или капсули от активен въглен. Те се използват през устата при отравяне. Нагряването е достатъчно, за да възстанови способността на адсорбента да адсорбира и отстрани адсорбираното вещество. Капацитет на адсорбция на използвания въглерод Николай Дмитриевич Зелинскив този, който той изобретил през 1915 г въглищен противогаз- средство за индивидуална защита на дихателните органи, лицето и очите на човек от излагане на вредни вещества. През 1916 г. започва промишленото производство на газови маски, които спасяват живота на стотици хиляди войници по време на Първата световна война. Подобрена противогаз се използва и днес.