Тема 1.7. Металлы и неметаллы

Металлы – это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего (некоторые – и предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы – катионы.

Фрагмент ряда активности металлов:

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Sn Pb H Cu Hg Ag Au.

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из растворов многих кислот, а все следующие за ним - не вытесняют. Исключение составляют концентрированная серная и азотная кислоты, которые реагируют с большинством металлов, но водорода при этом никогда не выделяется.

В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы, а все остальные металлы имеют техническое название - цветные.

Сталь – это сплав на основе железа, содержащий менее 2 % углерода. По химическому составу стали разделяют на углеродистую и легированную.

Чугун – это сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5 % углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу.

Металлы легко отдают валентные электроны, т.е. обладают восстановительными свойствами. Восстановительная способность – мера химической активности металлов.

Химические свойства металлов:

Металлы реагируют с простыми веществами.

1) С галогенами (элементы VII группы).

Пример: 2Na+J2 ® 2NaJ – йодид натрия.

2) С элементами VI группы.

Пример: 2Mg+O2 ® 2MgO – оксид магния;

Ca+S ® CaS – сульфид кальция.

3) С элементами V группы.

Пример: 3Ca+2P ® Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru - фосфид кальция;

3Ca+N2 ® 3 Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru - нитрид кальция.

4) С элементами IV группы.

Пример: Са+2С ® СаС2 – карбид кальция.

5) Щелочные и щелочно-земельные металлы реагируют с водородом.

Пример: 2Na+H2 Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru 2NaH – гидрид натрия.

Металлы реагируют со сложными веществами.

1) Металлы вытесняют водород из разбавленных кислот (кроме HNO3):

Ba+2HCl ® BaCl2 + H2­;

разб.

Fe + H2SO4 ® FeSO4 + H2­;

разб.

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Cu+HCl ®

2) С водой (с образованием гидроксидов и оксидов):

2Na+2H2O ® 2NaOH+H2­ (при обычной температуре только щелочные и щелочно-земельные металлы);

Zn+H2O Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru ZnO+ H2­.

3) С растворами солей:

Fe+CuSO4 ® FeSО4+Cu¯;

Zn+Pb(NO3)2 ® Pb¯+Zn(NO3)2.

Неметаллы – это химические элементы для атомов, которых характерна способность принимать электроны до завершения внешнего энергетического уровня, так как на внешнем электронном слое от 4 до 8 ē, малый радиус атомов в сравнении с атомами металлов. Всего известно 22 неметалла (в том числе инертные газы).

Исключение: элементы 8 группы главной группы – инертные газы. Они относятся к неметаллам только по физическим свойствам. Их инертность относительна: Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru , Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru . Неметаллы обладают высокими значениями электроотрицательности (ЭО). Положение неметаллов в Периодической системе химических элементов (ПСХЭ) можно изобразить следующим образом:

1 2 3 4 5 6 7 8 группа

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru 1 Н Не

 
  Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru 2 В С N O F Ne

3 Si P S Cl Ar

4 As Se Br Kr

5 Te J Xe

6 At Rn

Все неметаллы являются p-элементами, кроме водорода и гелия. Н, Не – S-элементы. Неметаллы – это химические элементы, которые образуют в свободном состоянии простые вещества, не обладающие физическими и химическими свойствам металлов.

В кристаллической решетке неметаллов, как правило, нет свободных электронов. В связи с этим твердые вещества - неметаллы в отличие от металлов плохо проводят тепло и электричество, не обладают пластичностью. Они имеют атомное и молекулярное строение, представленное схемой:

Неметаллы (простые вещества)

       
    Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru
  Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

с немолекулярным строением с молекулярным строением

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru (атомным)

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

С, В, Si, P, Se Cl2, F2, О2, H2, N2 – газы

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Br2 – жидкость

J2, P4, S8 – тв. вещества

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

атомная кристаллическая молекулярная кристаллическая

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru решетка (в узлах решетки - атомы) решетка (в узлах - молекулы)

 
  Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Физические свойства

 
  Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

твердые вещества, низкие температуры плавления,

высокие температуры высокая летучесть

плавления

Цвет неметаллов разнообразен: Рам – красный, O2 – голубой, Вам­ – коричневый, Si – серый, Cl2 (г) – желто-зеленый, Br2 (ж) – бурый, J2 (т) – фиолетовый, S8 – желтый.

Ряд электроотрицательности неметаллов изображают следующим образом: H, Si, As, P, Se, C, S, I, Br, Cl, N, O, F.

Химические свойства неметаллов:

1) Взаимодействие неметаллов с простыми веществами:

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru -2e +2e

1) S + Cl2 ® Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru 1) S0 + H2 ® Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru с галогенами с водородом

-4e +2e

2) S + O2 ® Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru 2) S0 + Ca0 ® Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

с кислородом с Ме

 
  Тема 1.7. Металлы и неметаллы - student2.ru

Неметаллы могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

2) Взаимодействие со сложными веществами:

а) Cl2 + CO ® COCl2,

б) C + 2CuO ® CO2­ + 2Cu¯,

в) Cl2 + 2NaJ ® 2NaCl + J2,

г) 2F2 + 2H2O ® 2HF + O2,

д) 4NH3 + 5O2 ® 4NO + 6H2O.

Окислительные свойства неметаллов проявляются при взаимодействии с металлами. Например: 4Al + 3C = Al4C3.

Неметаллы играют роль окислителя при взаимодействии с водородом. Например: H2 + F2 = 2HF.

Окислительные свойства проявляются в реакциях с некоторыми сложными веществами CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.

Многие неметаллы выступают в роли восстановителей в реакциях со сложными веществами-окислителями.

Пример: S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.

Наиболее сильные восстановительные свойства имеют углерод и водород: ZnO + C = Zn + CO.

Задания для самоконтроля:

Задание № 1. Напишите уравнение реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) MnO2→MnCl2→Mn→MnSO4→Mn(OH)2 ,

б) Cu(OH)2→CuO→Cu(NO3)2→CuS,

Cu(OH)2

в) Ni→NiSO4→Ni(NO3)2→Ni(OH)2 ,

Ni

Задание № 2.Составьте уравнение ОВР с участием галогенов:

а) ____ + Br2 → PBr3,

б) Al + J2 → ____,

в) H2 + Br2 → ____,

г) NaJ + Br2 → ____,

д) MgBr2 + Cl2 → ____.

Укажите окислитель и восстановитель в химической реакции.

Задание № 3.Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепь следующих превращений:

а) N2 → NH3 → NO → NO2 → HNO3 → NaNO3 ,

б) P → P2O5 → H3PO4 → Na3PO4 → Ca3(PO4)2 ,

в) С → CO → CO2 → K2CO3 → CaCO3 → CO2 ,

г) Si → SiO2 → Na2SiO3 →H2SiO3 .

Si → Mg2Si

Наши рекомендации