Загальна характеристика неметалів.

Загальна характеристика неметалів і металів. Метали підгрупи берилію та їх сполуки.

Лекція 4

План:

1. Загальна характеристика неметалів:

а) положення неметалів у періодичній системі;

б) особливості електронної будови атомів;

в) валентність і ступені окислення;

г) фізичні властивості;

ґ) хімічні властивості;

д) водень, кисень, вуглець;

е) Силіцій, сполуки силіцію в будівництві.

2. Загальна характеристика металів:

положення неметалів у періодичній системі;

б) особливості електронної будови атомів;

в) валентність і ступені окислення;

г) фізичні властивості;

ґ) хімічні властивості;

д) лужні метали, алюміній;

е) отримання газобетону і газосилікату, глиноземний цемент.

3. Метали підгрупи берилію і їх сполуки:

а) основні сполуки магнію, магнезіальний цемент;

б) кальцій в природі, добування і властивості;

в) вапно, його види і застосування в будівництві;

г) гіпс у природі, виготовлення і застосування будівельного гіпсу;

ґ) карбід і гідрид кальцію.

Література: Б.М. Ємельянов, Г.І. Бердов, О.О. Бондар, П.С. Шилюк «Хімія», – К.: «Фенікс», 2010. §12.1-1.7, §13.1-13.6, §14.1-14.3,14.5

Неметали розміщені в періодичній системі наступним чином – якщо провести діагональ від Бору до Астату, то верхній правий куток періодичної системи займуть неметали. Для них характерне:

- s-елементами являються Гідроген і Гелій, а всі інші – р-елементами;

- велика кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні;

- малий атомний радіус;

- велика електронегативність;

- вступаючи в хімічні зв’язки вони легше приєднують електрони і важко їх віддають.

Валентність. Значення валентності хімічно­го елемента визначається кількістю спільних електронних пар, які утворює його атом з іншими атомами. Вам відомо, що валентні можливості елемента можна передбачити за кількістю неспарених електронів в атомі. Наприклад, в атомі Оксигену – два неспарені електрони, тому він має бути двовалентним.

За наявності вакантних орбіталей зовніш­нього енергетичного рівня атоми можуть переходити у збуджений стан. Його позначають зірочками справа від символу елемента. Для атома Бору існує один збуджений стан, для атома Сульфуру можливі два такі стани, а для атома Хлору – три.

Розглянемо процес збудження атома Сульфуру за допомогою електронних формул та їх графічних варіантів (у дужках – формули сполук із відповідною валентністю елемента):

S S^* S^**

3s²3p⁴ 3s²3p³3d¹ 3s¹3p³3d²

Елементи, атоми яких не бувають у збудженому стані, – Флуор, Оксиген (вони мають сталу валентність), Нітроген.

Ступені окиснення. Вам відомо, що ступінь окиснення елемента – це умовний цілочисельний заряд його атома в речовині. Значення ступенів окиснення неметалічного елемента можна передбачити, враховуючи заряд його простого йона, можливі значення валентності атома і зіставляючи цей елемент з іншими за електронегативністю. При визначенні ступеня окиснення елемента в речовині користуються правилом електронейтральності: сума ступенів окислення всіх атомів у речовині дорівнює нулю.

Значення ступеня окислення (без урахування знака) в речовині часто збігається зі значенням валентності:

_{–2 +4 +6}

H₂S, SCl₄, H₂SO₄

Існують речовини, у яких ступені окиснення елементів відрізняються від значень валентності. Це – прості речовини (крім інертних газів), деякі неорганічні сполуки, багато органічних сполук.

В періодах зліва на право неметалічні властивості посилюються, а в групах, зверху вниз – послаблюються. Пояснити, чому.

Неметалічні елементи одного періоду.

Неметалічні елементи Бор, Карбон, Нітроген, Оксиген, Флуор і Неон належать до другого періоду періодичної системи хімічних елементів і мають такі електронні та графічні електронні формули атомів:

За цими формулами чітко простежується однакова будова першого енергетичного рівня неметалічних елементів другого періоду й поступове збільшення числа електронів на другому (зовнішньому) енергетичному рівні, доки останній елемент Неон не досягне завершеності зовнішнього енергетичного рівня. Починаючи з Нітрогену, в атомах цих хімічних елементів спостерігається поступове зменшення кількості неспарених електронів на зовнішньому енергетичному рівні. Так, атом Нітрогену здатний утворити три спільні електронні пари з іншими атомами, Оксигену дві, Флуору – одну. В атомі Неону відсутні неспарені електрони, і він не утворює хімічних зв’язків з іншими атомами.

Неметалічні елементи однієї підгрупи.

Карбон і Силіцій розташовані в IV групі в головній підгрупі періодичної системи хімічних елементів, тобто є елементами однієї групи й підгрупи. Напишемо електронну та графічну електронну формули атома Силіцію:

Скористаємося електронною й графічною електронною формулами атома Карбону з прикладу 1 й порівняємо електронні формули атомів цих хімічних елементів. Результати порівняння вказують на те, що електронні оболонки їх атомів відрізняються кількістю енергетичних рівнів, проте на зовнішньому енергетичному рівні в них однакова кількість електронів і вона чисельно дорівнює номеру групи.

Електронні формули атомів Карбону і Силіцію свідчать, що неметалічні елементи IV групи головної підгрупи мають однакову будову зовнішнього енергетичного рівня і кількість електронів на ньому дорівнює половині електронів зовнішнього завершеного восьмиелектронного енергетичного рівня.

Активність неметалів зменшується із зменшення їх елeктронегативності: