Неметаллы - особенности строения, классификация и основные свойства

Для большинства элементов этой группы характерна способность вступать в быстрые окислительно-восстановительные реакции, это обеспечивают особенности строения атомов неметаллов. Их атомы содержат большое количество электронов (4−8) на внешнем электронном уровне и способны принимать дополнительные для его устойчивой конфигурации. Благодаря этому образуются отрицательно заряженные ионы, увеличивающие заряд ядра, атом сжимается, а его радиус уменьшается.

Эти процессы ослабляют восстановительные свойства неметаллов, а окислительная способность и электроотрицательность увеличиваются. Некоторые, например, бром, являются окислителем для большинства металлов, но при этом выступают восстановителем для более сильных неметаллов.

Проявляемые химические свойства неметаллов, их активность, возможные степени окисления и характер получаемых соединений могут варьироваться в зависимости от их места в периодической системе и текущего агрегатного состояния.

Взаимодействие с другими веществами

Каждый неметалл обладает специфическими свойствами, характерными только для него, которые подробно рассматриваются при изучении неорганической химии. Общими свойствами является способность реагировать с металлами, водородом и кислородом.

При взаимодействии с металлами большинство неметаллов выступают окислителями и в образующихся бинарных соединениях проявляют отрицательную степень окисления:

1. При реакции активных металлов с водородом образуются твердые нелетучие гидриды. Такие неметаллы как кремний, фосфор и бор вообще неспособны на соединения с водородом.
2. Реакции металлов и неметаллов с хлором образуют хлориды. Многие металлы (например, железо) при реакции с хлором начинают гореть, образуя соединения, относящиеся к классу солей. При этом хлорид неметалла никогда не будет солью.
3. Взаимодействие с кислородом дает оксиды, которые разделяют на пероксиды и надпероксиды.
4. Связь с серой образует сульфиды. При этом для получения формулы сульфида алюминия (Al2S3) вещества нужно нагреть, а для сульфида натрия (Na2S) достаточно простого механического перемешивания.
5. Для неметаллов нехарактерно взаимодействие с водой и кислотами.

Неметаллы могут вступать в реакции между собой, при этом более электроотрицательный элемент будет играть роль окислителя, а менее отрицательный станет восстановителем.

Получение и применение

Некоторые элементы встречаются в природе в свободном виде, поэтому их можно выделить из смесей или очистить физическим методом. Фтор, хлор, бром и йод встречаются только в виде соединений, поэтому нужные вещества получают методом химических реакций:

1. Хлор получают методом электролиза хлорида натрия;
2. Кремний — методом прокаливания в промышленных печах смеси песка с коксом;
3. Фосфор восстанавливают из фосфата кальция, добывая его из апатита и фосфорита;
4. Селен и теллур являются остаточными продуктами производства серной кислоты;
5. Труднее всего производить мышьяк, для этого применяется сложная цепь химических реакций кислорода и углерода с мышьяковистым колчеданом;
6. Для получения азота, кислорода и инертного газа аргона используют дистилляцию жидкого воздуха, который предварительно подвергают воздействию повышенного давления и низких температур.

В земных условиях водород встречается только в связанном состоянии в виде водородных соединений, поэтому для его выделения используют различные химические методы, в основном паровую конверсию метана или природного газа.

Учитывая разнообразные свойства неметаллов, они находят применение в большинстве отраслей нашей жизни: медицине, пиротехнике, сельском хозяйстве, пищевой промышленности и для подготовки высоких температур. Для дезинфекции воды используют хлор и озон, медицина невозможна без йода и активированного угля (углерод), жидкий азот применяют в косметологии, а сера помогает бороться с болезнями растений.