არამეტალების რედოქსის თვისებები. არამეტალების ჟანგვის თვისებები

არამეტალები არის ქიმიური ელემენტები, რომლებსაც აქვთ ტიპიური არამეტალური თვისებები და განლაგებულია პერიოდული ცხრილის ზედა მარჯვენა კუთხეში. რა თვისებები ახასიათებს ამ ელემენტებს და რაზე რეაგირებენ არამეტალები?

არალითონები: ზოგადი მახასიათებლები

არამეტალები ლითონებისგან იმით განსხვავდებიან, რომ მათ აქვთ მეტი ელექტრონი გარე ენერგეტიკულ დონეზე. აქედან გამომდინარე, მათი ჟანგვის თვისებები უფრო გამოხატულია, ვიდრე ლითონები. არალითონებს ახასიათებთ მაღალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები და მაღალი შემცირების პოტენციალი.

არამეტალები მოიცავს ქიმიურ ელემენტებს, რომლებიც არიან აირისებრ, თხევად ან მყარ აგრეგატულ მდგომარეობაში. ასე, მაგალითად, აზოტი, ჟანგბადი, ფტორი, ქლორი, წყალბადი არის აირები; იოდი, გოგირდი, ფოსფორი – მყარი; ბრომი არის თხევადი (ოთახის ტემპერატურაზე). სულ 22 არამეტალია.

ბრინჯი. 1. არალითონები - აირები, მყარი, სითხეები.

ატომის ბირთვის მუხტის მატებასთან ერთად შეიმჩნევა ქიმიური ელემენტების თვისებების ცვლილების ნიმუში მეტალიდან არალითონამდე.

არალითონების ქიმიური თვისებები

არამეტალების წყალბადის თვისებები ძირითადად არის აქროლადი ნაერთები, რომლებიც მჟავეა წყალხსნარებში. მათ აქვთ მოლეკულური სტრუქტურები, ასევე კოვალენტური პოლარული ბმები. ზოგიერთი, როგორიცაა წყალი, ამიაკი ან წყალბადის ფტორი, ქმნიან წყალბადურ კავშირებს. ნაერთები წარმოიქმნება წყალბადთან არამეტალების პირდაპირი ურთიერთქმედებით. მაგალითი:

S+H 2 =H 2 S (350 გრადუსამდე წონასწორობა გადატანილია მარჯვნივ)

წყალბადის ყველა ნაერთს აქვს შემცირების თვისებები და მათი შემცირების ძალა იზრდება მარჯვნიდან მარცხნივ მთელი პერიოდის განმავლობაში და ჯგუფში ზემოდან ქვევით. ამრიგად, წყალბადის სულფიდი იწვის დიდი რაოდენობით ჟანგბადით:

2H 2 S+3O 3 =2SO 2 +2H 2 O+1158 kJ.

ოქსიდაციამ შეიძლება სხვა გზა მიიღოს. ამრიგად, უკვე ჰაერში, გოგირდწყალბადის წყალხსნარი ხდება მოღრუბლული გოგირდის წარმოქმნის შედეგად:

H 2 S + 3O 2 = 2S + 2H 2 O

არამეტალების ნაერთები ჟანგბადთან, როგორც წესი, არის მჟავე ოქსიდები, რომლებიც შეესაბამება ჟანგბადის შემცველ მჟავებს (ოქსომჟავებს). ტიპიური არამეტალების ოქსიდების სტრუქტურა მოლეკულურია.

რაც უფრო მაღალია არამეტალის ჟანგვის მდგომარეობა, მით უფრო ძლიერია შესაბამისი ჟანგბადის მჟავა. ამრიგად, ქლორი უშუალოდ არ ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან, მაგრამ ქმნის უამრავ ოქსომჟავას, რომლებიც შეესაბამება ამ მჟავების ოქსიდებს და ანჰიდრიდებს.

ამ მჟავების ყველაზე ცნობილი მარილებია გაუფერულება CaOCl 2 (ჰიპოქლორის და მარილმჟავების შერეული მარილი), ბერტოლეტის მარილი KClO 3 (კალიუმის ქლორატი).

ოქსიდებში აზოტი ავლენს დადებით ჟანგვის მდგომარეობებს +1, +2, +3, +4, +5. პირველი ორი ოქსიდი N 2 O და NO არ არის მარილის წარმომქმნელი და არის აირები. N 2 O 3 (აზოტის ოქსიდი III) - არის აზოტის მჟავას HNO 2 ანჰიდრიდი. აზოტის ოქსიდი IV - ყავისფერი აირი NO 2 - გაზი, რომელიც კარგად იხსნება წყალში და წარმოქმნის ორ მჟავას. ეს პროცესი შეიძლება გამოისახოს განტოლებით:

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 (აზოტის მჟავა) + HNO 2 (აზოტის მჟავა) - რედოქსის დისპროპორციული რეაქცია

ბრინჯი. 2. აზოტის მჟავა.

აზოტის ანჰიდრიდი N 2 O 5 არის თეთრი კრისტალური ნივთიერება, რომელიც ადვილად იხსნება წყალში. მაგალითი:

N 2 O 5 +H 2 O = 2HNO 3

აზოტის მჟავას მარილებს ნიტრატი ეწოდება და წყალში ხსნადია. აზოტის სასუქების წარმოებისთვის გამოიყენება კალიუმის, კალციუმის და ნატრიუმის მარილები.

ფოსფორი აყალიბებს ოქსიდებს, ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს +3 და +5. ყველაზე სტაბილური ოქსიდი არის ფოსფორის ანჰიდრიდი P 2 O 5, რომელიც ქმნის მოლეკულურ გისოსს, რომლის კვანძებში არის P 4 O 10 დიმერები. ორთოფოსფორის მჟავას მარილები გამოიყენება როგორც ფოსფორის სასუქები, მაგალითად, ამოფოსი NH 4 H 2 PO 4 (ამონიუმის დიჰიდროფოსფატი).

არამეტალური მოწყობის მაგიდა

თუ მეტალის ელემენტების უმეტესობა არ არის შეღებილი, გამონაკლისია მხოლოდ სპილენძი და ოქრო, მაშინ თითქმის ყველა არამეტალს აქვს საკუთარი ფერი: ფტორი - ნარინჯისფერ-ყვითელი, ქლორი - მომწვანო-ყვითელი, ბრომი - აგურისფერი-წითელი, იოდი - იისფერი, გოგირდი. - ყვითელი, ფოსფორი შეიძლება იყოს თეთრი, წითელი და შავი, ხოლო თხევადი ჟანგბადი ლურჯია.

ყველა არალითონი არ ატარებს სითბოს ან ელექტროენერგიას, რადგან მათ არ აქვთ თავისუფალი მუხტის მატარებლები - ელექტრონები; ყველა მათგანი გამოიყენება ქიმიური ბმების შესაქმნელად. არალითონების კრისტალები არაპლასტიკური და მყიფეა, რადგან ნებისმიერი დეფორმაცია იწვევს ქიმიური ბმების განადგურებას. არამეტალების უმეტესობას არ აქვს მეტალის ბზინვარება.

არამეტალების ფიზიკური თვისებები მრავალფეროვანია და განისაზღვრება სხვადასხვა ტიპის კრისტალური გისოსებით.

1.4.1 ალოტროპია

ალოტროპია - ქიმიური ელემენტების არსებობა ორი ან მეტი მოლეკულური ან კრისტალური ფორმით. მაგალითად, ალოტროპები არის ჩვეულებრივი ჟანგბადი O 2 და ოზონი O 3; ამ შემთხვევაში, ალოტროპია განპირობებულია მოლეკულების წარმოქმნით სხვადასხვა რაოდენობის ატომებით. ყველაზე ხშირად, ალოტროპია დაკავშირებულია სხვადასხვა მოდიფიკაციის კრისტალების წარმოქმნასთან. ნახშირბადი არსებობს ორ განსხვავებულ კრისტალურ ალოტროპში: ბრილიანტი და გრაფიტი. ადრე ითვლებოდა, რომ ე.წ. ნახშირბადის, ნახშირის და ჭვარტლის ამორფული ფორმები ასევე მისი ალოტროპული მოდიფიკაციებია, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ მათ აქვთ იგივე კრისტალური სტრუქტურა, როგორც გრაფიტი. გოგირდი გვხვდება ორ კრისტალურ მოდიფიკაციაში: ორთორმბული (a-S) და მონოკლინიკური (b-S); ცნობილია მისი სულ მცირე სამი არაკრისტალური ფორმა: l-S, m-S და იისფერი. ფოსფორისთვის კარგად არის შესწავლილი თეთრი და წითელი მოდიფიკაციები, აღწერილია შავი ფოსფორიც; -77°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე არის სხვა ტიპის თეთრი ფოსფორი. აღმოჩენილია As, Sn, Sb, Se და მაღალ ტემპერატურაზე რკინის და მრავალი სხვა ელემენტის ალოტროპული მოდიფიკაციები.

1.5. არალითონების ქიმიური თვისებები

არალითონურ ქიმიურ ელემენტებს შეუძლიათ გამოავლინონ როგორც ჟანგვითი, ასევე აღმდგენი თვისებები, ეს დამოკიდებულია ქიმიურ ტრანსფორმაციაზე, რომელშიც ისინი მონაწილეობენ.

ყველაზე ელექტროუარყოფითი ელემენტის - ფტორის ატომებს არ შეუძლიათ ელექტრონების დონაცია; ის ყოველთვის ავლენს მხოლოდ ჟანგვის თვისებებს; სხვა ელემენტებს ასევე შეუძლიათ გამოავლინონ შემცირების თვისებები, თუმცა გაცილებით ნაკლები ზომით, ვიდრე ლითონები. ყველაზე ძლიერი ჟანგვის აგენტებია ფტორი, ჟანგბადი და ქლორი; წყალბადი, ბორი, ნახშირბადი, სილიციუმი, ფოსფორი, დარიშხანი და თელურიუმი ავლენენ უპირატესად შემცირების თვისებებს. აზოტს, გოგირდს და იოდს აქვს შუალედური რედოქსის თვისებები.

ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან

ურთიერთქმედება ლითონებთან:

2Na + Cl 2 = 2NaCl,

6Li + N 2 = 2Li 3 N,

2Ca + O2 = 2CaO

ამ შემთხვევაში, არამეტალები ავლენენ ჟანგვის თვისებებს; ისინი იღებენ ელექტრონებს, ქმნიან უარყოფითად დამუხტულ ნაწილაკებს.

ურთიერთქმედება სხვა არალითონებთან:

წყალბადთან ურთიერთობისას, არამეტალების უმეტესობა ავლენს ჟანგვის თვისებებს, წარმოქმნის აქროლად წყალბადის ნაერთებს - კოვალენტურ ჰიდრიდებს:

3H 2 + N 2 = 2NH 3,

H 2 + Br 2 = 2HBr;

ჟანგბადთან ურთიერთობისას ყველა არამეტალი, გარდა ფტორისა, ავლენს შემცირების თვისებებს:

S + O 2 = SO 2,

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5;

ფტორთან ურთიერთობისას ფტორი არის ჟანგვის აგენტი, ხოლო ჟანგბადი არის შემამცირებელი აგენტი:

2F 2 + O 2 = 2OF 2;

არამეტალები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, რაც უფრო ელექტროუარყოფითი ლითონი თამაშობს ჟანგვის აგენტის როლს, მით ნაკლები ელექტროუარყოფითი ასრულებს შემცირების როლს:

S + 3F 2 = SF 6,

არამეტალები- ქიმიური ელემენტები, რომლებიც ქმნიან მარტივ სხეულებს, რომლებსაც არ გააჩნიათ ლითონებისთვის დამახასიათებელი თვისებები. არამეტალების თვისებრივი მახასიათებელია ელექტრონეგატიურობა.

ელექტრონეგატიურობა- ეს არის ქიმიური ბმის პოლარიზაციის, საერთო ელექტრონული წყვილების მოზიდვის უნარი.

არსებობს 22 ელემენტი, რომლებიც კლასიფიცირდება როგორც არამეტალები.

1 პერიოდი

მე-3 პერიოდი

მე-4 პერიოდი

მე-5 პერიოდი

მე-6 პერიოდი

როგორც ცხრილიდან ჩანს, არამეტალური ელემენტები ძირითადად განლაგებულია პერიოდული ცხრილის ზედა მარჯვენა ნაწილში.

არალითონის ატომების სტრუქტურა

არამეტალების დამახასიათებელი თვისებაა მათი ატომების გარე ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონების უფრო დიდი რაოდენობა (ლითონებთან შედარებით). ეს განსაზღვრავს მათ უფრო მეტ უნარს დააკავშირონ დამატებითი ელექტრონები და გამოავლინონ უფრო მაღალი ჟანგვითი აქტივობა, ვიდრე ლითონები. განსაკუთრებით ძლიერ ჟანგვის თვისებებს, ანუ ელექტრონების დამატების უნარს ავლენენ VI-VII ჯგუფების მე-2 და მე-3 პერიოდებში მდებარე არამეტალები. თუ შევადარებთ ელექტრონების განლაგებას ორბიტალებში ფტორის, ქლორის და სხვა ჰალოგენების ატომებში, შეგვიძლია ვიმსჯელოთ მათ განმასხვავებელ თვისებებზე. ფტორის ატომს არ აქვს თავისუფალი ორბიტალები. ამიტომ, ფტორის ატომებს შეუძლიათ გამოავლინონ მხოლოდ I და დაჟანგვის მდგომარეობა არის 1. ყველაზე ძლიერი ჟანგვის აგენტია ფტორი. სხვა ჰალოგენების ატომებში, მაგალითად, ქლორის ატომში, არის თავისუფალი d-ორბიტალები იმავე ენერგეტიკულ დონეზე. ამის წყალობით, ელექტრონების დაწყვილება შეიძლება მოხდეს სამი განსხვავებული გზით. პირველ შემთხვევაში, ქლორს შეუძლია გამოავლინოს დაჟანგვის მდგომარეობა +3 და შექმნას ქლორმჟავა HClO2, რომელიც შეესაბამება მარილებს - მაგალითად, კალიუმის ქლორიტს KClO2. მეორე შემთხვევაში, ქლორს შეუძლია შექმნას ნაერთები, რომლებშიც ქლორი არის +5. ასეთ ნაერთებს მიეკუთვნება HClO3 და ee, მაგალითად, კალიუმის ქლორატი KClO3 (Bertoletova). მესამე შემთხვევაში, ქლორი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +7, მაგალითად, პერქლორინის მჟავას HClO4 და მის მარილებს, პერქლორატებში (კალიუმის პერქლორატში KClO4).

არამეტალის მოლეკულების სტრუქტურები. არალითონების ფიზიკური თვისებები

ოთახის ტემპერატურაზე აირისებრ მდგომარეობაშია:

· წყალბადი - H2;

· აზოტი - N2;

· ჟანგბადი - O2;

ფტორი - F2;

· რადონი - Rn).

სითხეში - ბრომი - Br.

მყარად:

ბორი - B;

· ნახშირბადი - C;

· სილიციუმი - Si;

· ფოსფორი - P;

· სელენი - Se;

თელურიუმი - ტე;

გაცილებით მდიდარია არალითონებისთვის და ფერებით: წითელი ფოსფორისთვის, ყავისფერი ბრომისთვის, ყვითელი გოგირდისთვის, ყვითელ-მწვანე ქლორისთვის, იისფერი იოდის ორთქლისთვის და ა.შ.

ყველაზე ტიპურ არამეტალებს აქვთ მოლეკულური სტრუქტურა, ხოლო ნაკლებად ტიპურებს აქვთ არამოლეკულური სტრუქტურა. ეს ხსნის განსხვავებას მათ თვისებებში.

მარტივი ნივთიერებების - არალითონების შემადგენლობა და თვისებები

არამეტალები ქმნიან როგორც მონოატომურ, ასევე დიატომურ მოლეკულებს. TO მონატომიურიარამეტალები მოიცავს ინერტულ აირებს, რომლებიც პრაქტიკულად არ რეაგირებენ ყველაზე აქტიურ ნივთიერებებთანაც კი. განლაგებულია პერიოდული სისტემის VIII ჯგუფში, ხოლო შესაბამისი მარტივი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულები ასეთია: He, Ne, Ar, Kr, Xe და Rn.

წარმოიქმნება ზოგიერთი არამეტალი დიატომიურიმოლეკულები. ესენია H2, F2, Cl2, Br2, Cl2 (პერიოდული სისტემის VII ჯგუფის ელემენტები), ასევე ჟანგბადი O2 და აზოტი N2. დან ტრიატომიურიმოლეკულები შედგება ოზონის აირისგან (O3). არალითონური ნივთიერებებისთვის, რომლებიც მყარ მდგომარეობაშია, საკმაოდ რთულია ქიმიური ფორმულის შექმნა. გრაფიტის ნახშირბადის ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია სხვადასხვა გზით. მოცემულ სტრუქტურებში ერთი მოლეკულის გამოყოფა რთულია. ასეთი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულების დაწერისას, როგორც ლითონების შემთხვევაში, დაშვებულია ვარაუდი, რომ ასეთი ნივთიერებები შედგება მხოლოდ ატომებისგან. , ამ შემთხვევაში, იწერება ინდექსების გარეშე: C, Si, S და ა.შ. ისეთი მარტივი ნივთიერებები, როგორიცაა ჟანგბადი, რომლებსაც აქვთ ერთი და იგივე თვისებრივი შემადგენლობა (ორივე შედგება ერთი და იგივე ელემენტისგან - ჟანგბადი), მაგრამ განსხვავდება მოლეკულაში ატომების რაოდენობით. , აქვს სხვადასხვა თვისებები. ამრიგად, ჟანგბადს არ აქვს სუნი, ხოლო ოზონს აქვს მკვეთრი სუნი, რომელსაც ჭექა-ქუხილის დროს ვგრძნობთ. მყარი არალითონების, გრაფიტისა და ალმასის თვისებები, რომლებსაც ასევე აქვთ იგივე ხარისხობრივი შემადგენლობა, მაგრამ განსხვავებული სტრუქტურა, მკვეთრად განსხვავდება (გრაფიტი არის მყიფე, მყარი). ამრიგად, ნივთიერების თვისებები განისაზღვრება არა მხოლოდ მისი თვისებრივი შემადგენლობით, არამედ იმითაც, თუ რამდენ ატომს შეიცავს ნივთიერების მოლეკულა და როგორ უკავშირდება ისინი ერთმანეთს. მარტივი სხეულების სახით არიან მყარ აირად მდგომარეობაში (ბრომის გარდა - თხევადი). მათ არ გააჩნიათ ლითონების თანდაყოლილი ფიზიკური თვისებები. მყარ არამეტალებს არ აქვთ ლითონების ტიპიური ბზინვარება, ისინი ჩვეულებრივ მყიფეა და ცუდად ატარებენ სითბოს (გრაფიტის გარდა). კრისტალურ ბორ B-ს (კრისტალური სილიკონის მსგავსად) აქვს ძალიან მაღალი დნობის წერტილი (2075°C) და მაღალი სიმტკიცე. ბორის ელექტრული გამტარობა მნიშვნელოვნად იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც შესაძლებელს ხდის მისი ფართოდ გამოყენებას ნახევარგამტარულ ტექნოლოგიაში. ბორის დამატება ფოლადსა და ალუმინის, სპილენძის, ნიკელის და სხვა შენადნობებში აუმჯობესებს მათ მექანიკურ თვისებებს. ბორიდები (ნაერთები გარკვეულ ლითონებთან, მაგალითად ტიტანთან: TiB, TiB2) აუცილებელია რეაქტიული ძრავის ნაწილების და გაზის ტურბინის პირების წარმოებაში. როგორც სქემ 1-დან ჩანს, ნახშირბადს - C, სილიციუმს - Si, - B-ს აქვთ მსგავსი სტრუქტურა და აქვთ საერთო თვისებები. როგორც მარტივი ნივთიერებები, ისინი გვხვდება ორი ფორმით - კრისტალური და ამორფული. ამ ელემენტების კრისტალური ფორმები ძალიან მძიმეა, მაღალი დნობის წერტილებით. კრისტალს აქვს ნახევარგამტარული თვისებები. ყველა ეს ელემენტი ქმნის ნაერთებს მეტალებთან - , და (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). ზოგიერთ მათგანს უფრო დიდი სიმტკიცე აქვს, მაგალითად Fe3C, TiB. გამოიყენება აცეტილენის წარმოებისთვის.

არალითონების ქიმიური თვისებები

ფარდობითი ელექტრონეგატიურობის რიცხვითი მნიშვნელობების შესაბამისად, ჟანგვის არამეტალები იზრდება შემდეგი თანმიმდევრობით: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.

არამეტალები, როგორც ჟანგვის აგენტები

არამეტალების ჟანგვის თვისებები ვლინდება მათი ურთიერთქმედების დროს:

· ლითონებით: 2Na + Cl2 = 2NaCl;

· წყალბადით: H2 + F2 = 2HF;

· არალითონებით, რომლებსაც აქვთ დაბალი ელექტროუარყოფითობა: 2P + 5S = P2S5;

· ზოგიერთი რთული ნივთიერებით: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O,

2FeCl2 + Cl2 = 2 FeCl3.

არამეტალები, როგორც შემცირების აგენტები

1. ყველა არალითონი (გარდა ფტორისა) ავლენს შემცირების თვისებებს ჟანგბადთან ურთიერთობისას:

S + O2 = SO2, 2H2 + O2 = 2H2O.

ჟანგბადს ფტორთან ერთად ასევე შეუძლია აჩვენოს დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობა, ანუ იყოს შემცირების აგენტი. ყველა სხვა არალითონი ავლენს შემცირების თვისებებს. მაგალითად, ქლორი პირდაპირ არ ერწყმის ჟანგბადს, მაგრამ ირიბად შესაძლებელია მისი ოქსიდების (Cl2O, ClO2, Cl2O2) მიღება, რომლებშიც ქლორი ავლენს დადებით ჟანგვის მდგომარეობას. მაღალ ტემპერატურაზე აზოტი პირდაპირ ერწყმის ჟანგბადს და ავლენს შემცირების თვისებებს. გოგირდი კიდევ უფრო ადვილად რეაგირებს ჟანგბადთან.

2. ბევრი არალითონი ავლენს შემცირების თვისებებს რთულ ნივთიერებებთან ურთიერთობისას:

ZnO + C = Zn + CO, S + 6HNO3 conc = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.

3. ასევე არის რეაქციები, რომლებშიც არალითონი არის როგორც ჟანგვის, ასევე შემცირების აგენტი:

Cl2 + H2O = HCl + HClO.

4. ფტორი ყველაზე ტიპიური არალითონია, რომელსაც არ გააჩნია აღმდგენი თვისებები, ანუ ქიმიურ რეაქციებში ელექტრონების შეწირვის უნარი.

არალითონური ნაერთები

არამეტალებს შეუძლიათ შექმნან ნაერთები სხვადასხვა ინტრამოლეკულური ბმებით.

არალითონური ნაერთების სახეები

წყალბადის ნაერთების ზოგადი ფორმულები ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის ჯგუფების მიხედვით მოცემულია ცხრილში:

სულ ქალკოგენები.

ელემენტთა პერიოდული ცხრილის მეექვსე ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში. ი.მენდელეევი შეიცავს ელემენტებს: ჟანგბადს (O), გოგირდს (S), სელენს (Se), (Te) და (Po). ამ ელემენტებს ერთობლივად უწოდებენ ქალკოგენებს, რაც ნიშნავს "მადნის ფორმირებას".

ქალკოგენების ქვეჯგუფში, ზემოდან ქვევით, ატომური მუხტის მატებასთან ერთად, ბუნებრივად იცვლება ელემენტების თვისებები: მცირდება მათი არამეტალური თვისებები და იზრდება მეტალის თვისებები. ასე რომ - ტიპიური არალითონი, ხოლო პოლონიუმი - მეტალი (რადიოაქტიური).

ნაცრისფერი სელენი

ფოტოცელებისა და ელექტრული დენის გასწორების წარმოება

ნახევარგამტარულ ტექნოლოგიაში

ქალკოგენების ბიოლოგიური როლი

გოგირდი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მცენარეების, ცხოველებისა და ადამიანების ცხოვრებაში. ცხოველურ ორგანიზმებში გოგირდი არის თითქმის ყველა ცილის ნაწილი, გოგირდის შემცველი ცილები და ცილები, ასევე ვიტამინი B1 და ჰორმონი ინსულინი. გოგირდის ნაკლებობით ცხვრებში მატყლის ზრდა შენელდება, ფრინველებში კი ცუდი ბუმბული შეინიშნება.

მცენარეები, რომლებიც ყველაზე მეტად მოიხმარენ გოგირდს, არის კომბოსტო, სალათის ფოთოლი და ისპანახი. გოგირდით მდიდარია ბარდა და ლობიო, ბოლოკი, ტურფა, ხახვი, ხახვი, გოგრა და კიტრი; ჭარხალი ასევე ღარიბია გოგირდით.

ქიმიური თვისებების მიხედვით, სელენი და თელურიუმი ძალიან ჰგავს გოგირდს, მაგრამ ფიზიოლოგიური თვისებებით ისინი მისი ანტაგონისტები არიან. ორგანიზმის ნორმალური ფუნქციონირებისთვის საჭიროა ძალიან მცირე რაოდენობით სელენი. სელენი დადებითად მოქმედებს გულ-სისხლძარღვთა სისტემაზე, სისხლის წითელ უჯრედებზე და აუმჯობესებს ორგანიზმის იმუნურ თვისებებს. სელენის გაზრდილი რაოდენობა იწვევს ცხოველებში დაავადებებს, რაც ვლინდება დაღლილობასა და ძილიანობაში. ორგანიზმში სელენის ნაკლებობა იწვევს გულის, სასუნთქი ორგანოების მოშლას, სხეულის შეშუპებას და შესაძლოა მოხდეს. სელენი მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ცხოველებზე. მაგალითად, ირემი, რომელსაც აქვს მხედველობის მაღალი სიმახვილე, შეიცავს 100-ჯერ მეტ სელენს ბადურაში, ვიდრე სხეულის სხვა ნაწილებში. მცენარეთა სამყაროში ყველა მცენარე შეიცავს უამრავ სელენს. მცენარე განსაკუთრებით დიდ რაოდენობას აგროვებს.

თელურიუმის ფიზიოლოგიური როლი მცენარეებში, ცხოველებსა და ადამიანებში ნაკლებად არის შესწავლილი, ვიდრე სელენის. ცნობილია, რომ ტელურუმი სელენთან შედარებით ნაკლებად ტოქსიკურია და ორგანიზმში ტელურუმის ნაერთები სწრაფად იშლება ელემენტარულ ტელურამდე, რომელიც თავის მხრივ ერწყმის ორგანულ ნივთიერებებს.

აზოტის ქვეჯგუფის ელემენტების ზოგადი მახასიათებლები

მეხუთე ჯგუფის ძირითად ქვეჯგუფში შედის აზოტი (N), ფოსფორი (P), დარიშხანი (As), ანტიმონი (Sb) და (Bi).

ზემოდან ქვემოდან ქვეჯგუფში აზოტიდან ბისმუთამდე მცირდება არამეტალური თვისებები, ხოლო მეტალის თვისებები და ატომების რადიუსი იზრდება. აზოტი, ფოსფორი, დარიშხანი არამეტალებია, მაგრამ ეკუთვნის ლითონებს.

აზოტის ქვეჯგუფი

ლექცია 24

არალითონები.

ლექციის მონახაზი:

არამეტალები მარტივი ნივთიერებებია

არამეტალების მდებარეობა პერიოდულ სისტემაში

არალითონური ელემენტების რაოდენობა საგრძნობლად ნაკლებია მეტალის ელემენტებთან შედარებით, ათ ქიმიურ ელემენტს (H, C, N, P, O, S, F, Cl, Br, I) აქვს ტიპიური არამეტალური თვისებები. ექვსი ელემენტი, რომლებიც ჩვეულებრივ კლასიფიცირდება როგორც არამეტალები, ავლენს ორმაგ (როგორც მეტალის, ასევე არამეტალის) თვისებებს (B, Si, As, Se, Te, At). და კიდევ 6 ელემენტი ახლახან შევიდა არალითონების სიაში. ეს არის ეგრეთ წოდებული კეთილშობილი (ან ინერტული) აირები (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). ასე რომ, ცნობილი ქიმიური ელემენტებიდან 22 ჩვეულებრივ კლასიფიცირდება როგორც არალითონები.

ელემენტები, რომლებიც ავლენენ არამეტალურ თვისებებს პერიოდულ სისტემაში, განლაგებულია ბორი-ასტატინის დიაგონალის ზემოთ (სურ. 26).

არამეტალების უმეტესობის ატომებს, ლითონის ატომებისგან განსხვავებით, აქვთ ელექტრონების დიდი რაოდენობა გარე ელექტრონულ შრეში - 4-დან 8-მდე. გამონაკლისს წარმოადგენს წყალბადის, ჰელიუმის, ბორის ატომები, რომლებსაც გარედან აქვთ 1, 2 და 3 ელექტრონი. დონე, შესაბამისად.

არამეტალებს შორის მხოლოდ ორი ელემენტი - წყალბადი (1s 1) და ჰელიუმი (1s 2) მიეკუთვნება s-ოჯახს, ყველა დანარჩენი ეკუთვნის. რ-ოჯახი .

ტიპიური არამეტალების (A) ატომებს ახასიათებთ მაღალი ელექტრონეგატიურობა და მაღალი ელექტრონების აფინურობა, რაც განსაზღვრავს მათ უნარს შექმნან უარყოფითად დამუხტული იონები შესაბამისი კეთილშობილური აირების ელექტრონული კონფიგურაციებით:

A 0 + nê → A n -

ეს იონები არის არამეტალების იონური ნაერთების ნაწილი ტიპიური ლითონებით. არამეტალებს ასევე აქვთ უარყოფითი დაჟანგვის მდგომარეობები კოვალენტურ ნაერთებში სხვა ნაკლებად ელექტროუარყოფით არამეტალებთან (კერძოდ, წყალბადთან).

არამეტალის ატომებს კოვალენტურ ნაერთებში უფრო ელექტროუარყოფითი არამეტალებით (განსაკუთრებით ჟანგბადი) აქვთ დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობა. არამეტალის უმაღლესი დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობაჩვეულებრივ, ჯგუფის ნომრის ტოლი, რომელშიც ის მდებარეობს.

არამეტალები მარტივი ნივთიერებებია

არალითონური ელემენტების მცირე რაოდენობის მიუხედავად, მათი როლი და მნიშვნელობა როგორც დედამიწაზე, ისე კოსმოსში უზარმაზარია. მზის და სხვა ვარსკვლავების მასის 99% შედგება არამეტალების წყალბადისა და ჰელიუმისგან. დედამიწის საჰაერო გარსი შედგება არამეტალის ატომებისგან - აზოტი, ჟანგბადი და კეთილშობილი გაზები. დედამიწის ჰიდროსფეროს წარმოქმნის სიცოცხლისათვის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ნივთიერება - წყალი, რომლის მოლეკულები შედგება არამეტალების წყალბადისა და ჟანგბადისგან. ცოცხალ ნივთიერებაში დომინირებს 6 არალითონი - ნახშირბადი, ჟანგბადი, წყალბადი, აზოტი, ფოსფორი, გოგირდი.

ნორმალურ პირობებში, არალითონური ნივთიერებები არსებობს აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში:

1) აირები: წყალბადი H2, ჟანგბადი O2, აზოტი N2, ფტორი F2, ქლორი C12, ინერტული აირები: He, Ne, Ar, Kg, Xe, Rn

2) სითხეები: ბრომი Br 2

3) მყარი იოდი I 2, ნახშირბადი C, სილიციუმი Si, გოგირდი S, ფოსფორი P და ა.შ.

შვიდი არალითონური ელემენტი ქმნის მარტივ ნივთიერებებს, რომლებიც არსებობს დიატომური მოლეკულების E 2 სახით (წყალბადი H 2, ჟანგბადი O 2, აზოტი N 2, ფტორი F 2, ქლორი C1 2, ბრომი Br 2, იოდი I 2).

ვინაიდან არამეტალების კრისტალურ ქსელში ატომებს შორის თავისუფალი ელექტრონები არ არის, ისინი ფიზიკური თვისებებით განსხვავდებიან ლითონებისგან:

¾ არ აქვს ბზინვარება;

¾ მტვრევადი, განსხვავებული სიხისტე;

¾ არის სითბოს და ელექტროენერგიის ცუდი გამტარებელი.

არამეტალური მყარი ნივთიერებები პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში; აირისებრ O 2, N 2, H 2 და ჰალოგენებს აქვთ ძალიან დაბალი ხსნადობა წყალში.

რიგი არალითონები ხასიათდება ალოტროპია- ერთი ელემენტის არსებობის ფენომენი რამდენიმე მარტივი ნივთიერების სახით. ალოტროპული მოდიფიკაციები ცნობილია ჟანგბადით (ჟანგბადი O 2 და ოზონი O 3), გოგირდი (ორთომბული, მონოკლინიკური და პლასტიკური), ფოსფორი (თეთრი, წითელი და შავი), ნახშირბადი (გრაფიტი, ბრილიანტი და კარაბინი და ა.შ.), სილიციუმი (კრისტალური და ამორფული).

არალითონების ქიმიური თვისებები

არამეტალები მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან ქიმიური აქტივობით. ამრიგად, აზოტი და კეთილშობილი აირები ქიმიურ რეაქციებში შედიან მხოლოდ ძალიან მძიმე პირობებში (მაღალი წნევა და ტემპერატურა, კატალიზატორის არსებობა).

ყველაზე რეაქტიული არამეტალებია ჰალოგენები, წყალბადი და ჟანგბადი. გოგირდი, ფოსფორი და განსაკუთრებით ნახშირბადი და სილიციუმი რეაქტიულია მხოლოდ ამაღლებულ ტემპერატურაზე.

ქიმიურ რეაქციებში არამეტალები ავლენენ როგორც ჟანგვის, ასევე აღმდგენი თვისებებს. ყველაზე მაღალი ჟანგვის უნარი დამახასიათებელია ჰალოგენებისა და ჟანგბადისთვის. არალითონებს, როგორიცაა წყალბადი, ნახშირბადი, სილიციუმი, აქვთ უპირატესი შემცირების თვისებები.

I. არალითონების ჟანგვის თვისებები:

1. ურთიერთქმედება ლითონებთან.ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ორობითი ნაერთები: ჟანგბადთან - ოქსიდებთან, წყალბადთან - ჰიდრიდებთან, აზოტთან - ნიტრიდებთან, ჰალოგენებთან - ჰალოგენებთან და ა.შ.

2Cu + O 2 → 2CuO

2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3

2. ურთიერთქმედება წყალბადთან.არამეტალები ასევე მოქმედებენ როგორც ჟანგვის აგენტები წყალბადთან რეაქციებში, ქმნიან აქროლად წყალბადის ნაერთებს:

H 2 + C1 2 → 2HC1

N 2 + 3H 2 → t, p, კატა. 2NH 3

3. ურთიერთქმედება არალითონებთან.არამეტალები ასევე ავლენენ ჟანგვის თვისებებს ნაკლებად ელექტროუარყოფითი არამეტალების რეაქციებში:

2Р + 5С1 2 → 2РС1 5 ;

C + 2S → CS 2.

4. ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან.არამეტალების ჟანგვის თვისებები ასევე შეიძლება გამოვლინდეს რთულ ნივთიერებებთან რეაქციებში. მაგალითად, წყალი იწვის ფტორის ატმოსფეროში:

2F 2 + 2H 2 O → 4HF + O 2.

II. არალითონების თვისებების შემცირება

1. ურთიერთქმედება არალითონებთან. არამეტალებს შეუძლიათ გამოავლინონ შემცირების თვისებები უფრო დიდი ელექტრონეგატიურობის მქონე არამეტალებთან მიმართებაში და, პირველ რიგში, ფტორთან და ჟანგბადთან მიმართებაში:

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5;

N 2 + O 2 → 2NO

2. ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან.ზოგიერთი არალითონი შეიძლება იყოს შემცირების აგენტი, რაც საშუალებას იძლევა მათი გამოყენება მეტალურგიულ წარმოებაში:

C + ZnO → Zn + CO;

5H 2 + V 2 O 5 → 2V + 5H 2 O.

SiO 2 + 2C → Si + 2CO.

არამეტალები ავლენენ შემცირების თვისებებს რთულ ნივთიერებებთან ურთიერთობისას - ძლიერ ჟანგვის აგენტებთან, მაგალითად:

3S + 2KClO 3 → 3SO 2 + 2KC1;

6P + 5KSlO 3 → ZR 2 O 5 + 5KS1.

C + 2H 2 SO 4 → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

3P + 5HNO 3 + 2H 2 O → ZN 3 PO 4 + 5NO.

არალითონების მიღების ზოგადი მეთოდები

ზოგიერთი არალითონი ბუნებაში გვხვდება თავისუფალ მდგომარეობაში: გოგირდი, ჟანგბადი, აზოტი, კეთილშობილი აირები. უპირველეს ყოვლისა, მარტივი ნივთიერებები - არალითონები - ჰაერის ნაწილია.

დიდი რაოდენობით ჟანგბადის და აზოტის აირები მიიღება ჰაერის გასწორებით (გამოყოფით).

ყველაზე აქტიური არამეტალები - ჰალოგენები - მიიღება დნობის ან ნაერთებიდან ხსნარების ელექტროლიზით. ინდუსტრიაში, ელექტროლიზის გამოყენებით, ერთდროულად მიიღება სამი მნიშვნელოვანი პროდუქტი დიდი რაოდენობით: ფტორის უახლოესი ანალოგი - ქლორი, წყალბადი და ნატრიუმის ჰიდროქსიდი. ზემოდან ელექტროლიზატორში ჩასმული ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარი გამოიყენება როგორც ელექტროლიტი.

არამეტალების წარმოების მეთოდებს უფრო დეტალურად მოგვიანებით განვიხილავთ შესაბამის ლექციებში.

არამეტალებს აქვთ ატომური ან მოლეკულური სტრუქტურა. მათ ახასიათებთ დაბალი დნობის და დუღილის წერტილები და ელექტრული დენის გატარების შეუძლებლობა. არამეტალები რეაგირებენ ლითონებთან, წყალბადთან, ჟანგბადთან და უპირატესად ჟანგვის აგენტებს წარმოადგენენ. არალითონების უმეტესობა გამოიყენება ტექნოლოგიასა და ქიმიურ მრეწველობაში.

ქიმიურ რეაქციებში არამეტალები შეიძლება იყოს აღმდგენი და ჟანგვის აგენტები (ფტორი, ჟანგბადი).

არამეტალების ურთიერთქმედება მეტალებთან

2Na + Cl 2 = 2NaCl,

Fe + S = FeS,

6Li + N 2 = 2Li 3 N,

2Ca + O2 = 2CaO

2. არამეტალების ურთიერთქმედება ნახშირბადთან. ნახშირბადს უფრო მეტად ახასიათებს რეაქციები, რომლებშიც იგი ავლენს შემცირების თვისებებს. ეს ხდება ნებისმიერი ალოტროპული მოდიფიკაციის ნახშირბადის სრული წვის დროს

C + 2Cl 2 = CCl 4.

ორი არამეტალის ურთიერთქმედების პროდუქტები არის აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობების მქონე ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ კოვალენტური ტიპის ქიმიური ბმა, რომელთა საერთო ელექტრონული წყვილი გადაადგილებულია უფრო ელექტროუარყოფითი არამეტალური ელემენტის ატომში.

3. არამეტალების ურთიერთქმედება წყალბადთან:

3H 2 + N 2 = 2NH 3,

H 2 + Br 2 = 2HBr;

4. არამეტალების ურთიერთქმედება სხვა არალითონებთან:

S + 3F 2 = SF 6,

S + O 2 = SO 2,

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5;

5. ლითონების ურთიერთქმედება ნახშირბადთან .

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ნახშირბადი ძალიან ინერტულია. მისი ქიმიური აქტივობა ვლინდება მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე. ლითონებთან ნახშირბადის ნაერთებს ე.წ კარბიდები.

4A1 + ZS = AI 4 C 3 (ალუმინის კარბიდი )

წყალბადის H2 ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. H 2 მოლეკულა შეიცავს არაპოლარულიσ-ბმა. უფერო გაზი, უსუნო და უგემოვნო, მდგრადია 2000 °C-მდე გაცხელების მიმართ. პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში.

ფიზიკური მუდმივები:მ r = 2.016, ρ = 0.09 გ/ლ (არა.), ტ pl = -259,19 °C, ტ kip = -252,87 °C.

წყალბადი H2 შეიძლება გამოვლინდეს გარკვეულ პირობებში აღდგენითი თვისებები(უფრო ხშირად), სხვა პირობებში - ჟანგვის თვისებები(ნაკლებად ხშირად):

შემცირების აგენტი H 2 0 - 2 ე− = 2H I

ოქსიდიზატორი H 2 0 + 2 ე− = 2H −I

რეაგირებს არალითონებთან, ლითონებთან, ოქსიდებთან(ჩვეულებრივ გაცხელებისას):

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

H 2 + CuO = Cu + H 2 O

H 2 + Ca = CaH 2

ხარისხობრივი რეაქცია წყალბადზე არის საცდელ მილში შეგროვებული აირის წვა "პოპით".

არამეტალების წყალბადის ნაერთები.

ლითონებისგან განსხვავებით, არამეტალები ქმნიან აირისებრ წყალბადის ნაერთებს. მათი შემადგენლობა დამოკიდებულია არამეტალების დაჟანგვის ხარისხზე.

დასკვნები:

1.არალითონური ელემენტები განლაგებულია PS D.I III–VIII ჯგუფების ძირითად ქვეჯგუფებში. მენდელეევი, იკავებს მის ზედა მარჯვენა კუთხეს. 2. არალითონური ელემენტების ატომების გარე ელექტრონული შრე შეიცავს 3-დან 8 ელექტრონს.