Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп

Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностями строения их атомов

Определение

К неметаллам (нМ) относятся те элементы Периодической системы, которые характеризуются способностью захватывать электроны до заполнения наружного энергетического слоя. 

НМ (кроме H₂) в менделеевской таблице находятся в правом верхнем углу системы, в главных подгруппах. При этом образуется как бы треугольник с вершиной, занимаемой фтором, и диагональю от кремния до астата.

Характерные особенности неметаллов

1. Малый радиус атомов нМ относительно атомов металлов.


2. Наличие большого числа электронов (от 4-х до 8-и) на последнем наружном энергоуровне. Их количество там растёт с возрастанием заряда атомного ядра.


3. Значительный показатель электроотрицательности. Он меняется от двух до четырёх. С перемещением в таблице вверх и вправо у атомов увеличивается стремление к захвату электронов у других элементов. В основном атомы неметаллов по строению внешней электронной оболочки являются p – элементами.


4. В реакциях нМ проявляют свойства окислителей. Самые сильные из них F, O₂, Cl. У Si, C, P, As, Te преобладают окисляющие свойства. N, S, I в равной степени показывают и окисляющие и восстанавливающие качества. 


5. В нормальных условиях (н.у.) неметаллы являются газами (O₂, N, Cl, F), жидкостями (Br) и могут быть в твердом состоянии (S, P, I). 


6. Окраска нМ разнообразна: у S - жёлтая, у Br – тёмно-бурая, у фосфорных модификаций может быть белая или красная. O₂ и N – бесцветны.


7. Естественно, неметаллы не проявляют металлических свойств: ковкость, пластичность, электропроводность.

Характеристика неметаллов группы IVА:

1. Свойства углерода (C):
   • месторасположение: 2-й период, главная подгруппа IV группы. Порядковый номер 6;
   • обладает 2-мя энергетическими уровнями с 4-мя электронами на верхней орбите;
   • возможны валентности II (CO, CH₂) и IV (CH₄, CO₂); 
   • степени окисления (С.О.) от -4 до +4;
   • может взаимодействовать с F, O₂ с получением окислов. Соединяясь с металлами, образует карбиды.


2. Свойства кремния (Si): 
   • располагается:  3-й период, главная подгруппа IV группы. Порядковый номер 14;
   • обладает 3-мя энергоуровнями с 4-мя электронами на верхней орбите;
   • возможны валентности II (SiO) и IV (SiO₂); 
   • С.О. -4, 0, +4;
   • взаимодействует с F, при повышенных температурах - с N, B, O₂. Соединяясь с металлами, образует силициды. Реагирует с кислотной смесью HF и HNO₃. Растворим в щелочах, при этом получаются силикаты и выделяется H₂

Характеристика неметаллов группы VА:

1. Свойства азота (N):
   • место расположения: 2-й период, главная подгруппа V группы. Порядковый номер 7;
   • обладает 2-мя энергетическими уровнями с 5-ю электронами на верхней    орбите;
   • возможны валентности I, II, III, IV;
   • С.О. от -3 до +5;
   • при обычной t⁰ не вступает в хим. взаимодействия. Может реагировать с металлами при высокой t⁰ до получения нитридов, также и с H₂ с образованием аммиака. Азот способен с O₂ образовывать окислы в электрическом разряде. Инертен к S, P, C и другим нМ.


2. Свойства фосфора (P):
   • располагается: 3-й период, главная подгруппа V группы. Порядковый номер 15;
   • обладает 3-мя энергоуровнями с 5 электронами на верхней орбите;
   • возможны валентности III, V;
   • С.О. -3, 0, +3, +5;
   • способен к реакциям почти со всеми нМ. При повышенной t⁰ реагирует с металлами с образованием фосфидов. При повышении температуры вступает в реакцию со щелочами. К воде инертен.


3. Свойства мышьяка (As):
   • располагается: 4-й период, главная подгруппа V группы. Порядковый номер 33;
   • обладает 4-мя энергоуровнями с 5 электронами на верхней орбите;
   • возможны валентности III, V; 
   • С.О. -3,0, +3, +5;
   • при н.у. вступает в хим.  реакции с окислителями. При высокой t⁰ вступает в реакцию с галогенами. При повышении t⁰  порошкообразный мышьяк загорается от действия кислорода – получается оксид As₂O₃. На металлы и H₂ действует как окислитель.

Характеристика неметаллов группы VIА (халькогенов):

Термин халькоген (по гречески  –  рождающий медь) обозначает, что в природе эти элементы находятся часто в виде соединений меди.

1. Свойства кислорода (O):
   • месторасположение: 2-й период, главная подгруппа VI группы. Порядковый номер 8;
   • обладает 2-мя энергетическими уровнями с 6-ю электронами на верхней орбите;
   • возможны валентности II; 
   • С.О. -2, 0;
   • взаимодействует со всеми хим. элементами, кроме благородных газов.


2. Свойства серы(S):
   • располагается: 3-й период, главная подгруппа VI группы. Порядковый номер 16;
   • обладает 3-мя энергетическими уровнями с 6 электронами на внешней орбите;
   • возможны валентности II, IV, VI; 
   • С.О. -2, 0, +4, +6;
   • исключая золото, с металлами проявляет окисляющие свойства с образованием сульфидов. В среде O₂ она горит синим пламенем до образования окислов. При t⁰ реагирует со многими неметаллами. С химическими соединениями действует как восстановитель. Инертна к благородным газам.


3. Свойства селена (Se):
   • располагается: 4-й период, главная подгруппа VI группы. Порядковый номер 34;
   • обладает 4-мя энергоуровнями с 6-ю электронами на верхней орбите;
   • возможны валентности II, IV, VI; 
   • С.О. -2, 0, +2, +4, +6;
   • при н.у. устойчив к кислороду, к кислотам (разбавленным). Растворим в HNO₃ (конц.) и щелочных растворах. При повышении t⁰ способен к взаимодействию со многими элементами. 


4. Свойства теллура (Te):
   • место расположения: 5-й период, главная подгруппа VI группы. Порядковый номер 52;
   • обладает 5-ю энергоуровнями с 6-ю электронами на верхней орбите;
   • возможны валентности II, IV, VI;
   • С.О.-2, 0, +2, +4, +6;
   • способен к реакциям с большинством металлов и галогенами. Растворяется в кислотах (кроме HCl разб.), щелочах. При нагреве реагирует с H₂ и H₂O. Легко образует окислы с O₂. Обладает полупроводниковыми качествами.

Характеристика неметаллов группы VIIА (галогенов):

1. Свойства фтора (F):
   • располагается: 2-й период, главная подгруппа VII группы. Порядковый номер 9;
   • обладает 2-мя энергетическими уровнями с 7-ю электронами на верхней орбите;
   • возможна валентность I; 
   • С.О. -1, 0;
   • кроме Ar, He и Ne действует на все элементы.


2. Свойства хлора (Cl):
   • месторасположение: 3-й период, главная подгруппа VII группы. Порядковый номер 17;
   • обладает 3-мя энергетическими уровнями с 7-ю электронами на верхней орбите;
   • возможна валентность I, III, V, VII; 
   • С.О. -1, 0, +1, +3, +5, +7;
   • действует на все металлы (на некоторые при нагреве и во влажной среде). Реагирует со многими неметаллами в обычных условиях, кроме N, C, O₂ и благородных газов. С водородом образует очень важное вещество – хлористый водород HCl.


3. Свойства брома (Br):
   • располагается: 4-й период, главная подгруппа VII группы. Порядковый номер 35;
   • обладает 4-мя энергоуровнями с 7- ю электронами на верхней орбите;
   • возможна валентность I, III, V, VII; 
   • С.О. -1, 0, +1, +3, +5, +7;
   • реагирует с неметаллами при н.у., кроме N, C, O₂ и благородных газов. Взаимодействует с большинством металлов, а также со щелочами.


4. Свойства иода (I):
   • располагается: 5-й период, главная подгруппа VII группы. Порядковый номер 53;
   • обладает 5-ю энергетическими уровнями с 7-ю электронами на верхней орбите;
   • возможна валентность I, III, V, VII; 
   • С.О. -1, 0, +1, +3, +5, +7;
   • образует иодиды с металлами с выделением тепловой энергии (HgI₂), при нагреве с водородом получают сильный восстановитель  –  иодистый водород. С водой взаимодействует слабо.


5. Свойства астата (At):
   • располагается: 6-й период, главная подгруппа VII группы. Порядковый номер 85;
   • обладает 6-ю энергетическими уровнями с 7-ю электронами на верхней орбите;
   • возможна валентность I, V; 
   • С.О. -1, 0, +1, +5;
   • является радиоактивным элементом, по свойствам астат схож с йодом.

Заключение

Из 118 известных хим. элементов неметаллических всего 14, но каких! Из них O₂ и Si составляют 76% всей твёрдой оболочки планеты.  98,5% массового объёма растений – неметаллы. Почти столько же их в массе человеческого тела. Воздух состоит из N, O₂, CO₂. Углерод (С), кислород (O), азот (N), сера (S), фосфор (P) являются органогенами. Они образуют основу жизни на Земле – живую клетку с белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами.

Смотри также:

• Закономерности изменения свойств элементов и их соединений по периодам и группам
• Общая характеристика металлов IА–IIIА групп
• Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа)