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

Видеоурок: Свойства неметаллов




Лекция: Общая характеристика неметаллов IVA – VIIA групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева и особенностями строения их атомов


Общая характеристика неметаллов

Неметаллов (нМ) в Периодической системе 22. В основном располагаются в правом верхнем углу таблицы:

Выделим их из Периодической таблицы:


Группы

↓ Периоды

I

III

IV

V

VI

VII

VIII

1

H водород






Не  гелий

2


В

бор

C углерод

N

азот

O кислород

F

 фтор

Ne неон

3



Si  кремний

P фосфор

сера

Cl 

хлор

Ar  аргон

4




As

мышьяк

Se

селен

Br

бром

Kr

криптон

5





Te

теллур

I

йод

Xe

ксенон

6






At

астат

Rn

радон


Рассмотрим общие характерные черты нМ:

  • Небольшой радиус атома,
  • Большое количество электронов не внешнем энергетическом уровне (от 4 до 8, искл.: Н – 1е, Не – 2е, В – 3е). Чем выше заряд ядра, тем больше электронов содержится на последнем слое.
  • Высокая электроотрицательность, близка к 3-4. Чем выше и правее находится нМ, тем выше способность его атома притягивать к себе электроны других атомов. 
  • В химических реакциях, больше проявляют себя как окислители. Сильные окислители F, O, Cl, а H, В, C, Si, P, As, Te больше окислители, чем восстановители. Окислительно-восстановительными свойствами обладают N, S, I.
  • Среди нМ есть газообразные (H2, O2, N2, Cl2, F2), жидкие (Br2) и твердые вещества (к примеру, S8, P4, I2).
  • Могут иметь разнообразную окраску: хлор желто–зеленого цвета, бром красно-бурый, фосфор бывает белым и красным, сера жёлтого цвета. Так же неметаллы могут быть и бесцветные: кислород, азот, водород.
  • У нМ отсутствуют такие свойства, как ковкость, пластичность. Они не способны проводить электрический ток, тепло.


Теперь рассмотрим характеристику элементов IVA – VIIA групп.


Характеристика неметаллов IVA группы

Углерод (C)

Расположение в Периодической таблице

  • 2 период;
  • IV группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 6.

Особенности строения атома

  • 2 энергетических уровня;
  • 4 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 6.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s 2s22p(2 неспаренных электрона)

в возбужденном состоянии: 1s2s12p(4 неспаренных электрона)

Типы гибридизации*

sp3, sp2, sp.

Степень окисления

от -4  до +4

Валентные возможности

II – СО, СН2

IV – CH4, СО2

Взаимодействие с элементами

  • из галогенов** только со фтором;
  • с кислородом при нагревании, образуя оксиды;
  • с металлами, образуя карбиды;
  • из нМ не реагирует с азотом и фосфором;
  • реакция раскаленного угля и водяного пара образует оксид углерода (II) СО2.

* Гибридизация – смешение орбиталей разных форм и образование одинаковых (подробнее о гибридизации вы узнаете из следующего урока)

** Химические элементы VIIА группы


Кремний (Si)

Расположение в Периодической таблице

  • 3 период;
  • IV группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 14.

Особенности строения атома

  • 3 энергетических уровня;
  • 4 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 14.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s 2s22p6 3s2 3p2      

в возбужденном состоянии: 1s 2s22p 3s13p3

Степень окисления

-4, 0, +4

Валентные возможности

II – Si2О

IV – SiО2, SiО4.

Взаимодействие с элементами

  • с галогенами: в обычных условиях только со фтором, в качестве восстановителя; при нагревании с хлором;
  • с нМ: азотом, бором и углеродом при очень высокой t; с кислородом при нагревании, образуя оксиды; с водородом не взаимодействует;
  • с металлами, как окислитель, образуя силициды;
  • из кислот взаимодействует только со смесью азотной и плавиковой кислот;
  • растворяется в щелочах, образуя силикат и водород.

Характеристика неметаллов VA группы

Азот (N)

Расположение в Периодической таблице

  • 2 период;
  • V группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 7.

Особенности строения атома

  • 2 энергетических уровня;
  • 5 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 7.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s 2s22p3  

в возбужденном состоянии быть не может, так как на энергетическом уровне нет d-подуровня

Типы гибридизации

sp3, sp2, sp.

Степень окисления

от -3  до +5

Валентные возможности

I, II, III и IV

Взаимодействие с элементами

  • с металлами только при высокой t, а в обычных условиях только с литием, образуя нитрид Li3N;
  • с водородом только при высокой t, образуя аммиак 2NH3 (относится к реакции соединения, каталитической, окислительно-восстановительной);
  • с кислородом при t электронной дуги, образуя оксиды азота;
  • не реагирует с серой, фосфором, углеродом и еще некоторыми нМ; с водой; со щелочами, с галогенами непосредственно.

Фосфор (Р)

Расположение в Периодической таблице

  • 3 период;
  • V группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 15.

Особенности строения атома

  • 3 энергетических уровня;
  • 5 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 15.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s 2s22p6 3s2 3p3      

в возбужденном состоянии: 1s 2s22p 3s23p33d1

 

Степень окисления

-3, 0, +3, +5

Валентные возможности

III, V 

Взаимодействие с элементами

  • со многими нМ;
  • с металлами при нагревании, образуя фосфиды, например, Mg3P2;
  • с щелочами при нагревании;
  • не взаимодействует с водой.

Мышьяк (As)

Расположение в Периодической таблице

  • 4 период;
  • V группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 33.

Особенности строения атома

  • 4 энергетических уровня;
  • 5 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 33.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s 2s22p6  3s23p3d10    4s24p3

в возбужденном состоянии: 1s 2s22p6  3s23p3d10   4s14p34d1

Степень окисления

-3, 0, +3, +5

Валентные возможности

III, V 

Взаимодействие с элементами

  • в чистом виде инертен, реагирование возможно если на As действуют окислители;
  • при нагревании реагирует с галогенами;
  • с кислородом – в обычных условиях легко окисляется, а при нагревании порошок As воспламеняется, образуя оксид As2O3;
  • с металлами и водородом проявляет окислительные свойства, к примеру: 6Ca +As4 = 2Ca3As2

Характеристика неметаллов VIA группы (халькогены)

Кислород (О)

Расположение в Периодической таблице

  • 2 период;
  • VI группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 8.

Особенности строения атома

  • 2 энергетических уровня;
  • 6 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 8.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s2  2s22p4

Типы гибридизации

sp3, sp2.

Степень окисления

-2, 0    

Валентные возможности

II

Взаимодействие с элементами

  • реагирует практически со всеми металлами и неметаллами, образуя оксиды;
  • не реагирует с благородными газами.

Сера (S)

Расположение в Периодической таблице

  • 3 период;
  • VI группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 16.

Особенности строения атома

  • 3 энергетических уровня;
  • 6 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 16.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s 2s22p6 3s23p4

в возбужденном состоянии:  1s 2s22p6 3s23p33d1 (IV валентность); 1s 2s22p6 3s13p33d2 (VI валентность)

Типы гибридизации

sp3d

Степень окисления

-2, 0, +4, +6

Валентные возможности

II, IV, VI

Взаимодействие с элементами

  • со всеми металлами кроме золота, как окислитель, образуя сульфиды, например, CuS;
  • со всеми Нм, кроме азота, йода;
  • с водородом при нагревании, как окислитель;
  • с кислородом горит синеватым огнем, образуя оксиды;
  • с соединениями элементов реагирует как восстановитель;
  • не реагирует с благородными газами;
  • из нМ не реагирует с азотом и фосфором;
  • реакция раскаленного угля и водяного пара образует оксид углерода (II) СО2.

Селен (Sе)

Расположение в Периодической таблице

  • 4 период;
  • VI группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 34.

Особенности строения атома

  • 4 энергетических уровня;
  • 6 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 34.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s 2s22p6  3s23p63d10    4s24p4

в возбужденном состоянии:  1s 2s22p6  3s23p63d10    4s24p34d1

Степень окисления

-2, 0, +2, +4, +6

Валентные возможности

II, IV, VI

Взаимодействие с элементами

  • при обычных условиях устойчив;
  • не реагирует с кислородом, водой, соляной и разбавленной серной кислотами;
  • в конц.азотной кислоте, щелочах хорошо растворяется.

Теллур (Те)

Расположение в Периодической таблице

  • 5 период;
  • VI группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 52.

Особенности строения атома

  • 5 энергетических уровней;
  • 6 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 52.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s 2s22p6  3s23p63d10    4s24p64d10  5s25p4

в возбужденном состоянии:  1s 2s22p6  3s23p63d10    4s24p64d10  5s15p5

Степень окисления

-2, 0, +2, +4, +6

Валентные возможности

II, IV, VI

Взаимодействие с элементами

  • охотно взаимодействует со многими металлами и галогенами;
  • с водой при нагревании до 100 °C;
  • растворяется в щелочах;
  • с водородом при нагревании;
  • с азотной и серной кислотами легко вступает в реакцию, а в разбавленной соляной кислоте растворяется плохо;
  • с кислородом при комнатной t, образуя оксид TeO2, при нагреве теллур сгорает образуя более прочный оксид.

Характеристика неметаллов VIIA группы (галогены)

Фтор (F)

Расположение в Периодической таблице

  • 2 период;
  • VII группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 9.

Особенности строения атома

  • 2 энергетических уровня;
  • 7 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 9.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s 2s22p3  

в возбужденном состоянии, как и в основном 1s 2s22p3

Степень окисления

-1, 0

Валентные возможности

I

Взаимодействие с элементами

  • реагирует со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона.

Хлор (Cl)

Расположение в Периодической таблице

  • 3 период;
  • VII группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 17.

Особенности строения атома

  • 3 энергетических уровня;
  • 7 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 17.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s 2s22p6 3s23p5

в возбужденном состоянии:

первом: 1s 2s22p6 3s23p43d1

втором: 1s 2s22p6 3s23p33d2

третьем: 1s 2s22p6 3s13p33d3

Типы гибридизации

sp3d

Степень окисления

-1, 0, +1, +3, +5, +7

Валентные возможности

I, III, V, VII

Взаимодействие с элементами

  • практически со всеми металлами, с некоторыми из них только при влажности или нагревании;
  • со всеми Нм, кроме азота, углерода, кислорода, инертных газов непосредственно;
  • с водородом, образуя важнейшее соединение галогенов – хловородород HCl;

Бром (Br)

Расположение в Периодической таблице

  • 4 период;
  • VII группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 35.

Особенности строения атома

  • 4 энергетических уровня;
  • 7 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 35.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s 2s22p6  3s23p63d10  4s24p5

в возбужденном состоянии:

первом: 1s 2s22p 3s23p63d10  4s24p44d1

Степень окисления

-1, 0, +1, +3, +5, +7

Валентные возможности

I, III, V, VII

Взаимодействие с элементами

  • непосредственно со всеми нМ, кроме азота, углерода, кислорода и инертных газов;
  • со многими металлами;
  • с щелочами, образуя бромиды при холоде или броматы.

Йод (I)

Расположение в Периодической таблице

  • 5 период;
  • VII группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 53.

Особенности строения атома

  • 5 энергетических уровней;
  • 7 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 53.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s 2s22p6  3s23p63d10  4s24p64d10   5s25p5

в возбужденном состоянии:

первом: 1s 2s22p 3s23p63d10  4s24p44d1   5s15p6

Степень окисления

-1, 0, +1, +3, +5, +7

Валентные возможности

I, III, V, VII

Взаимодействие с элементами

  • с металлами с выделением теплоты, образуя йодиды, к примеру, HgI2;
  • с водородом при нагревании, образуя йодоводород 2HI, являющийся восстановителем;
  • с водой реагирует частично.

Астат (At)

Расположение в Периодической таблице

  • 6 период;
  • VII группа главная подгруппа;
  • порядковый номер 85.

Особенности строения атома

  • 6 энергетических уровней;
  • 7 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 85.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s 2s22p6  3s23p63d10  4s24p64d10   5s25p65d10   6s26p5

Степень окисления

-1, 0, +1, +5

Валентные возможности

I, V


Предыдущий урок
Следующий урок

Больше интересных статей:

  • 2.2 Характерные химические свойства и получение простых веществ - металлов: щелочных, щелочноземельных, алюминия; переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа)
  • 2.1.3 «Просвещенный абсолютизм». Законодательное оформление сословного строя
  • 2.1.2 Северная война. Провозглашение Российской империи
  • 1.4.6 Смута. Социальные движения в России в начале XVII в. Борьба с Речью Посполитой и со Швецией
  • 1.2.1 Возникновение государственности у восточных славян. Князья и дружина. Вечевые порядки. Принятие христианства
  • Оставить комментарий