Вы, очевидно, помните, что самый первый научной классификацией химических элементов было деление их на металлы и неметаллы. Это классификация не потеряла своей значимости и в настоящее время. Это определение оставляет в стороне элементы VIII группы главной подгруппы – инертные или благородные газы, атомы которых имеют завершенный электронный слой. Электронная конфигурация атомов этих элементов такова, что их нельзя отнести ни к металлам, ни к неметаллам. Они являются теми объектами, которые в естественной системе четко разделяют элементы на металлы и неметаллы, занимая между ними пограничное положение. НЕМЕТАЛЛЫ – это химические элементы, для атомов которых характерна способность принимать электроны до завершения внешнего слоя благодаря наличию, как правильно на внешнем электронном слое четырех и более электронов и малому радиусу атомов по сравнению с атомами металлов.
Инертные или благородные газы («благородство» выражается в инертности) иногда относят к неметаллам, но чисто формально, по физическим признакам. Эти вещества сохраняют газообразное состояние вплоть до очень низких температур. Так, гелий Не переходит в жидкое состояние при t = -268,9 С Инертность в химическом отношении у этих элементов относительна. Для ксенона и криптона известны соединения с фтором и кислородом: KrF2, XeF4 и другие. Несомненно, в образовании этих соединений инертные газы выступили в роли восстановителей. Из определения неметаллов следует, что для их атомов характерны высокие значения электроотрицательности. Она изменяется в пределах от 2 до 4. Неметаллы – это элементы главных подгрупп, преимущественно p – элементы, исключение составляет водород s – элемент.
Все элементы – неметаллы (кроме водорода) занимают в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева верхний правый угол, образуя треугольник, вершиной которого является фтор F, а основанием диагональ – Бор и астат. Однако следует особо остановиться двойственном положении водорода в Периодической системе: в I – VII группах главных подгрупп. Это не случайно. С одной стороны, атом водорода, подобно атомам щелочных металлов, имеет на внешнем (и единственном для него) электронном слое один электрон (электронная конфигурация 1s¹), который он способен отдавать, проявляя свойства восстановителя. В большинстве своих соединений водород, как и щелочные металлы, проявляет степень окисления +1. Но отдача электрона атомов водорода происходит труднее, чем у атомов щелочных металлов. С другой стороны, атому водорода, как и атомам галогенов. Для завершения внешнего электронного слоя недостает одного электрона, поэтому атом водорода может принимать один электрон, проявляя свои свойства окислителя и характерную для галогена степень окисления -1
в гидридах – соединения с металлами, подобных соединениям металлов с галогенами – галогенидам. Но присоединение одного электрона к атому водорода происходит труднее, чем у галогенов. При обычных условиях водород Н 2 – газ. Его молекула, подобно галогенам, двухатомна. У атомов неметаллов преобладают окислительные свойства, то есть способность присоединять электроны. Эту способность характеризует значение электроотрицательности, которая закономерно изменяется в периодах и подгруппах. Фтор – самый сильный окислитель, его атомы в химических реакциях не способны отдавать электроны, то есть проявлять восстановительные свойства.
1 Н ВС* NO*F Si* P* SCI As*Se* Br Te* I At 1s¹ 2s² 2p¹ns² np³ ns² np В периоде: 1) Заряд ядра увеличивается. 2) Радиус атома уменьшается. 3) Число электронов на внешнем слое увеличивается. 4) Электроотрицательность увеличивается. 5) Окислительные свойства усиливаются. 6) Неметаллические свойства усиливаются. В главной подгруппе: 1) Заряд ядра увеличивается. 2) Радиус атома увеличивается. 3) Число электронов на внешнем слое не изменяется. 4) Электроотрицательность уменьшается. 5) Окислительные свойства ослабевают. 6) Неметаллические свойства ослабевают. 45
Другие неметаллы могут проявлять восстановительные свойства, хотя в значительно более слабой степени по сравнению с металлами; в периодах и подгруппах их восстановительная способность изменяется в обратном порядке по сравнению с окислительной. At, B, Te, H, As, I, Si, P, Se, C, S, Br, CI, N. O, F Значения электроотрицательности атомов элементов – неметаллов увеличиваются. Окислительные свойства усиливаются. Восстановительные свойства усиливаются.
Химических элементов – неметаллов всего 16! Совсем немного, если учесть, что из 114 элементов. Два элемента составляют 76% от массы земной коры. Это кислород (49%) и кремний (27%). В атмосфере содержится 0,03% от массы в земной коре. Неметаллы составляют 98,5% от массы растений 97,6% от массы тела человека. Шесть неметаллов – C, H, O,N,P и S – биогенные элементы, которые образуют важнейшие органические вещества живой клетки: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. В составе воздуха, которым мы дышим, входят простые и сложные вещества, также образованные элементами – неметаллами (кислород, азот, углекислый газ, водяные пары и другие). Водород – главный элемент Вселенной. Многие космические объекты (газовые облака, звёзды, и в том числе солнце) более чем на половину состоят из водорода. На земле его, включая атмосферу, гидросферу и литосферу, только 0,88%. Из каждых 100 атомов на Земле 17 – атомы водорода.