Неметаллы: атомы и простые вещества. Кислород, озон, воздух

Электронная конфигурация валентных электронов неметаллов в общем виде — ns 2 np 1−5 Исключение составляют водород (1s 1 ) и гелий (1s 2 ), которые тоже рассматривают как неметаллы.

Если в Периодической системе мысленно провести диагональ от бериллия к астату, то в правом верхнем углу таблицы будут находиться элементы-неметаллы. Среди неметаллов есть s-элемент – водород; р-элементы бор; углерод, кремний; азот, фосфор, мышьяк, кислород, сера, селен, теллур, галогены и астат. Элементы VIII группы – инертные (благородные) газы, которые имеют полностью завершенный внешний энергетический уровень и их нельзя отнести ни к металлам, ни к неметаллам.

Неметаллы обладают высокими значениями сродства к электрону , электроотрицательность и окислительно-восстановительный потенциал.

Характеристика атомов химических элементов — неметаллов

Неметаллы можно охарактеризовать в зависимости от строения их атомов, а также по их положению в Периодической системе Д.И. Менделеева. Рассмотрим характеристику химического элемента — неметалла на примере фосфора:

2. Порядковый номер – 15. Элемент находится в 3 периоде, в V группе, А (главной) подгруппе.

3. Z=15 (заряд ядра), M=31 (массовое число), e=15 (число электронов), p=15 (число протонов), n=31-15=16 (число нейтронов).

4. 15P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 – электронная конфигурация, валентные электроны 3s 2 3p 3 .

5. Основное состояние

6. p-элемент, неметалл.

7. Высший оксид – P2O5 — проявляет кислотные свойства:

Гидроксид, соответствующий высшему оксиду – H3PO4, проявляет кислотные свойства:

8. Минимальная степень окисления «-3», максимальная – «+5»

Неметаллы – простые вещества

В свободном виде фтор, хлор, кислород, азот, водород и инертные газы представляют собой газообразные вещества, йод, астат, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, углерод, кремний, бор – твёрдые вещества; бром — жидкость.

Кислород и озон

Кислород относится к семейству p-элементов. Электронная конфигурация атома кислорода 1s 2 2s 2 2p 4 . В своих соединениях кислород способен проявлять несколько степеней окисления: «-2», «-1» (в пероксидах), «+2» (F2O). Для характерно проявление явления аллотропии – существования в виде нескольких простых веществ – аллотропных модификаций. Аллотропные модификации кислорода – кислород O2 и озон O3.

В свободном состоянии кислород представляет собой газ без цвета и запаха, плохо растворимый в воде, озон – газ с резким запахом, неустойчив.

Различают промышленные и лабораторные способы получения кислорода. Так, в промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха, а к основным лабораторным способам получения кислорода относят реакции термического разложения сложных веществ:

Во всех реакциях взаимодействия с простыми веществами, кроме фтора, кислород проявляет окислительные свойства:

P -3e = P 3+ — процесс окисления (восстановитель)

O2 +2e = 2O 2- — процесс восстановления (окислитель)

Li -e = Li + — процесс окисления (восстановитель)

O2 +2e = 2O 2- — процесс восстановления (окислитель)

При взаимодействии со сложными веществами происходит образование оксидов соответствующих элементов:

Озон – более сильный окислитель, чем кислород. Получение озона осуществляют путем электрического разряда через кислород:

Качественная реакция на озон – взаимодействие озона с иодидом калия (с кислородом эта реакция не идет):

Выделяющийся в ходе реакции йод фиксируют по посинению крахмала.

Воздух

Воздух представляет собой смесь газов, растворенных друг в друге. В состав воздуха входят азот (78% по объему), кислород (21% по объему), благородные (инертные) газы (около 1% по объему), оксид углерода (IV), пары воды и различные примеси. Содержание оксида углерода (IV), паров воды и примесей в воздухе может меняться в зависимости от условий.

Диоксид углерода образуется в природе в результате процессов горения растительных материалов, при дыхании живых организмов и гниении. Большое количество CO2 поступает в атмосферу в результате деятельности человека. Несмотря на постоянное поступление CO2 в атмосферу среднее его содержание в воздухе практически всегда находится на уровне 0,03% по объему.

Содержание водных паров в воздухе колеблется от нескольких долей процента до нескольких процентов и определяется местными условиями и температурой.

Примеры решения задач

Найдем количество вещества сероводорода:

v(H2S) = 448/22,4 = 20 моль

По уравнению число моль кислорода:

Найдем объем кислорода:

Тогда объем воздуха:

2. Порядковый номер – 8. Элемент находится во 2 периоде, в VI группе, А (главной) подгруппе.

3. Z=88 (заряд ядра), M=16 (массовое число), e=8 (число электронов), p=8 (число протонов), n=16-8=8 (число нейтронов).

4. 8O 1s 2 2s 2 2p 4 – электронная конфигурация, валентные электроны 2s 2 2p 4 .