1. Общая характеристика неметаллов
Неметаллы – это химические элементы, которые в свободном виде образуют простые вещества, не обладающие металлическими свойствами: низкой электропроводностью, теплопроводностью, отсутствием пластичности и металлического блеска. Они расположены в правом верхнем углу Периодической системы Д.И. Менделеева (группы IVA–VIIA, а также водород и гелий).
| Признак | Неметаллы | Металлы |
|---|---|---|
| Положение в ПС | Правый верхний угол (группы IVA–VIIA) | Левый нижний угол (группы I–III) |
| Электроотрицательность | Высокая (близка к 3–4) | Низкая (меньше 2) |
| Радиус атома | Относительно небольшой | Относительно большой |
| Степени окисления | Как положительные, так и отрицательные | Только положительные |
| Тип связи в простых веществах | Ковалентная неполярная | Металлическая |
К неметаллам относят 22 элемента: H, He, B, C, N, O, F, Ne, Si, P, S, Cl, Ar, As, Se, Br, Kr, Te, I, Xe, At, Rn. В атомах неметаллов на внешнем энергетическом уровне обычно находится от 4 до 8 электронов (исключения – водород, бор, гелий). Это обусловливает их способность как принимать электроны (окислительные свойства), так и отдавать их (восстановительные свойства).
2. Физические свойства неметаллов
Простые вещества‑неметаллы крайне разнообразны по агрегатному состоянию, цвету, температуре плавления и кипения. Это связано с двумя основными типами строения: молекулярным и атомным (ковалентным кристаллическим).
Типы строения простых веществ‑неметаллов
| Агрегатное состояние | Примеры | Особенности |
|---|---|---|
| Газы | H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, O₃ | Бесцветные или окрашенные (Cl₂ – жёлто-зелёный, F₂ – бледно-зелёный), плохие проводники тепла и электричества. |
| Жидкости | Br₂ | Бурая жидкость с резким запахом, летуча, ядовита. |
| Твёрдые вещества | I₂, S₈, P₄, C (алмаз, графит), Si, B | Разнообразная окраска (I₂ – фиолетово-чёрный, S – жёлтая, P – белый/красный). Атомные кристаллы – очень твёрдые, молекулярные – хрупкие. |
Для многих неметаллов характерна аллотропия – существование нескольких простых веществ одного элемента. Например, углерод образует алмаз, графит, фуллерен, карбин; кислород – O₂ и озон O₃; фосфор – белый, красный, чёрный.
3. Химические свойства неметаллов
Неметаллы могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, что определяется их электроотрицательностью и положением в Периодической системе. Наиболее сильные окислители – фтор, кислород, хлор; восстановители – водород, углерод, кремний.
Неметаллы-окислители реагируют с металлами с образованием бинарных соединений – оксидов, сульфидов, галогенидов и т.д.
2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
Fe + S → FeS
Большинство неметаллов образуют с водородом летучие водородные соединения – ковалентные гидриды.
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
C + 2H₂ → CH₄
При горении неметаллов образуются оксиды. Фтор окисляет кислород, галогены непосредственно с O₂ не соединяются.
4P + 5O₂ → 2P₂O₅
2F₂ + O₂ → 2OF₂
Более электроотрицательные неметаллы окисляют менее электроотрицательные.
S + 3F₂ → SF₆
C + 2S → CS₂
Сложные вещества также взаимодействуют с неметаллами. Например, галогены диспропорционируют в воде и щелочах, кислород окисляет многие органические и неорганические соединения, углерод и водород восстанавливают оксиды металлов.
4. Соединения неметаллов
Неметаллы образуют несколько важнейших классов соединений: водородные соединения (гидриды), оксиды, кислоты и соли. Знание их свойств обязательно для выполнения заданий ЕГЭ.
4.1. Водородные соединения неметаллов
Это бинарные соединения неметаллов с водородом. Образуются при прямом взаимодействии или косвенными методами. Имеют молекулярное строение, при обычных условиях – газы (кроме H₂O).
| Формула | Название | Свойства |
|---|---|---|
| CH₄ | Метан | Газ, горюч, основа природного газа. |
| NH₃ | Аммиак | Газ с резким запахом, хорошо растворим в воде, образует щёлочь. |
| H₂O | Вода | Жидкость, универсальный растворитель, амфотерна. |
| HF | Фтороводород | Газ, слабая кислота, растворяет стекло. |
| HCl | Хлороводород | Газ, сильная кислота (соляная). |
| H₂S | Сероводород | Газ с запахом тухлых яиц, слабая кислота. |
4.2. Оксиды неметаллов
Оксиды неметаллов – это соединения неметаллов с кислородом. Бывают несолеобразующие (CO, NO, N₂O) и солеобразующие (кислотные). Кислотные оксиды при взаимодействии с водой дают кислоты, с основаниями – соли.
SO₂, SO₃, CO₂, P₂O₅, SiO₂, Cl₂O₇. Реагируют с водой, основаниями, основными оксидами.
CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O
SiO₂ + CaO → CaSiO₃
CO, NO, N₂O. Не образуют солей при обычных условиях.
2NO + O₂ → 2NO₂
N₂O + 2H₂ → N₂ + 2H₂O
4.3. Кислоты и соли
Кислоты – сложные вещества, содержащие атомы водорода, способные замещаться на металл. Соли – продукты замещения водорода в кислоте на металл или обмена между кислотой и основанием.
| Класс | Примеры | Химические свойства |
|---|---|---|
| Кислоты | HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄ | Диссоциируют с образованием H⁺, меняют окраску индикаторов, реагируют с металлами, основаниями, основными оксидами, солями. |
| Соли | NaCl, CaCO₃, K₃PO₄, Al₂(SO₄)₃ | Электролиты, могут гидролизоваться, вступают в реакции обмена с кислотами, щелочами, другими солями. |
5. Получение и применение неметаллов и их соединений
Неметаллы и их соединения широко используются в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Их получают как из природного сырья, так и синтетическими методами.
| Вещество | Способы получения | Применение |
|---|---|---|
| Азот N₂ | Фракционная перегонка жидкого воздуха, разложение нитрита аммония. | Производство аммиака, удобрений, взрывчатых веществ, инертная атмосфера. |
| Кислород O₂ | Перегонка воздуха, электролиз воды, разложение пероксида водорода. | Дыхание, окислитель в металлургии, медицина, ракетное топливо. |
| Хлор Cl₂ | Электролиз растворов или расплавов хлоридов. | Дезинфекция воды, производство HCl, пластиков, растворителей. |
| Сера S | Выплавка из природных залежей, восстановление SO₂. | Производство H₂SO₄, резины, спичек, фунгицидов. |
| Аммиак NH₃ | Синтез из N₂ и H₂ (процесс Габера). | Производство удобрений, азотной кислоты, хладагент. |
| Серная кислота H₂SO₄ | Контактный процесс (окисление SO₂ до SO₃). | Производство удобрений, красителей, аккумуляторов, очистка нефти. |
6. Интерактивные задачи по теме «Неметаллы и их соединения»
Закрепите изученный материал, решая типовые задачи ЕГЭ. Выберите вариант ответа и проверьте себя.
Хлор в холодной щёлочи диспропорционирует до степеней окисления –1 и +1:
Cl₂ + 2NaOH (хол.) → NaCl + NaClO + H₂O.
В горячем растворе образуется хлорат: 3Cl₂ + 6NaOH (гор.) → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O.
Правильный ответ: Б
1) Степени окисления: H₂⁺¹S⁻² + O₂⁰ → S⁺⁴O₂⁻² + H₂⁺¹O⁻²
2) Полуреакции:
S⁻² – 6e⁻ → S⁺⁴ (окисление)
O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² (восстановление)
3) НОК для электронов: НОК(6,4) = 12
4) Уравниваем:
2S (2×6e⁻ = 12e⁻ отдано)
3O₂ (3×4e⁻ = 12e⁻ принято)
5) Подставляем коэффициенты: 2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O
Правильный ответ: Б
Тест: 20 вопросов по теме «Неметаллы и их соединения»
Пройдите итоговый тест, чтобы оценить свой уровень подготовки. Вопросы охватывают все аспекты темы, включая свойства, получение и реакции соединений неметаллов.
Ваш результат
Проверенные курсы для системной подготовки к ЕГЭ по химии
Чтобы закрепить успех и подготовиться ко всем заданиям ЕГЭ, рекомендуем обратиться к структурированным курсам от известных образовательных платформ.
Углубленные курсы по химии с разбором сложных тем, включая неметаллы и их соединения. Преподаватели из МГУ и ведущих вузов. Подробный разбор задач ЕГЭ.
Перейти на сайт ФоксфордаСпециализируется на интенсивной подготовке к ЕГЭ. Много практики, в том числе по решению задач на свойства неметаллов и их соединений.
Перейти на сайт СоткиИндивидуальные занятия с репетитором. Идеально, если нужно разобрать сложную тему «с нуля» или ликвидировать конкретные пробелы. Персональный подход к каждому ученику.
Перейти на сайт ТетрикиКрупная платформа с тысячами учеников. Все платежи проходят через официальные системы, предоставляется доступ в личный кабинет с учебными материалами по теме неметаллов.
Перейти на сайт УмскулОнлайн-школа от создателей Учи.ру. Прозрачная система оплаты, официальные чеки, пробный бесплатный урок с настоящим преподавателем. Подробный разбор тем по химии.
Перейти на сайт Учи.Дома