Хімічні властивості та добування неметалів

 Хімічні властивості неметалів

Теорія:

У хімічних реакціях неметали можуть проявити себе і як відновники, і як окисники. Із загальних хімічних властивостей неметалів відзначимо їх здатність взаємодіяти з металами, з воднем і киснем.

Взаємодія неметалів з металами

У реакціях з металами неметали виявляють себе як окисники.

 

1. Особливо активно з металами взаємодіють галогени. У результаті реакцій сполуки утворюються солі — галогеніди.

 

Наприклад, при взаємодії алюмінію з йодом утворюється алюміній йодид AlI3 :

2Al0+3I20−→−H2O2Al+3I3−1

 

Вода у цій хімічній реакції є каталізатором.

 

Залізо активно реагує з хлором, утворюючи ферум(III) хлорид FeCl3:

2Fe0+3Cl20−→−to2Fe+3Cl3−1

 

Реакція міді з хлором:

2. Метали реагують з сіркою, утворюючи сульфіди.

  

Реакція сполучення алюмнію з сіркою починається після нагрівання суміші речовин. Продуктом реакції є алюміній сульфід AlS32:

2Al0+3S0−→−toAl2+3S3−2

 Реакція сполучення заліза з сіркою:

Хімічна взаємодія між натрієм і сіркою протікає при простому механічному змішуванні. У результаті

утворюється натрій сульфід NaS2:

2Na0+S0→Na2+1S−2

  

Взаємодія неметалів з воднем

У порівнянні з іншими неметалами, водень має невисоку електронегативність. Завдяки цьому у реакціях з іншими неметалами, як правило, даний хімічний елемент буде відновником, а інші неметали — окисниками.

 

У таких реакціях утворюються леткі сполуки з Гідрогеном, склад молекул яких відповідає загальній формулі RHx, де R — неметал, а х — індекс, який вказує число атомів Гідрогену в молекулі утвореної речовини. Цей індекс чисельно збігається з валентністю неметалічного елемента.

 

Наприклад, у реакції сполучення водню з хлором утворюється газ гідроген хлорид HCl:

H20+Cl20−→−to2H+1Cl−1

 

Взаємодія водню з азотом відбувається при виcокій температурі і тиску. У промисловості для прискорення даного процесу використовують каталізатор. Продуктом взаємодії цих двох неметалічних речовин є газ амоніак NH3:

N20+3H20⇄to,p2N−3H3+1 

Взаємодія неметалів з киснем

Кисень має високу електронегативність, тому у реакціях з іншими неметалами він є окисником, а інші неметали — відновниками.

У результаті сполучення кисню з іншими неметалами, утворюються оксиди.
Наприклад, сірка згорає у кисні, утворюючи сульфур(IV) оксид (або сірчистий газ)  SO2:

S0+O20→S+4O2−2

 

Фосфор енергійно згорає в атмосфері кисню яскравим полум'ям. У результаті реакції утворюються білі клуби фосфор(V) оксиду PO52:

 

4P0+5O20→2P2+5O5−2

 

Взаємодія кисню з хімічно мало активним азотом протікає повільно і починається тільки при дуже високій температурі. Продуктом реакції є газоподібний нітроген(II)оксид NO: 

 

N20+O20−→−to2N+2O−2 

 

Така хімічна реакція протікає в атмосфері при розряді блискавки, а також в циліндрах двигунів при згорянні палива.

Отримання неметалів

Теорія:

Вибір способу отримання речовини залежить від того, у якому вигляді зустрічається в природі хімічний елемент, який утворює дану речовину. Це в повній мірі стосується і вибору способу отримання неметалічних простих речовин.

 

Деякі неметали зустрічаються у природі у вільному вигляді. Такі неметали, як кисень O2, азот N2, інертні гази, сірку S, алмаз C і графіт C , можна виділити із сумішей або очистити від домішок, використовуючи фізичні методи.

 

Хімічно активні неметали зустрічаються у природі лише у вигляді сполук. У першу чергу це стосується галогенів: фтору, хлору, брому та йоду ..

 

Мінерали, утворені галогенами, — флюорит CaF2 (ліворуч) та галіт NaCl

 

Хімічно менш активні неметали у природі зустрічаються як у самородному вигляді, так і в складі хімічних сполук.
Наприклад, сірку можна знайти як у самородному стані, так і у вигляді сполук — сульфідів і сульфатів.

 

 

Поширення сірки природі. Зліва направо: самородна сірка S, пірит FeS2 і гіпс CaSO4⋅2H2O.

  

З хімічних сполук неметалічні прості речовини отримують хімічними методами за допомогою різних хімічних перетворень.

Фізичні методи отримання неметалів

Як сировину для отримання ряду неметалів у промисловості використовують повітря.

Спочатку при зниженій температурі і підвищеному тиску повітря зріджують. Потім, використовуючи перегонку (дистилят—цію), з рідкого повітря отримують азот N2, кисень O2  і аргон Ar. Під час перегонки першим випаровується азот (при температурі — 196 °C), потім — аргон (при — 186 °C) і останнім — кисень (при температурі — 183 °C).

 

Промислова установка для розподілу повітря методом перегонки

  

Аналогічно від нелетких домішок відокремлюють самородну сірку яка зустрічається у природі. Для цього руду нагрівають вище + 450 °C і пари киплячої сірки S конденсують.

Хімічні методи отримання неметалів

Хімічні методи отримання неметалів пов'язані з проведенням окисно-відновних реакцій, в ході яких неметалічні хімічні елементи можуть як підвищувати, так і знижувати ступінь окиснення.

 

Наприклад, хлор Cl2 у промисловості отримують шляхом електролізу розчину натрій хлориду NaCl. При пропусканні постійного електричного струму через розчин цієї речовини, відбувається хімічна реакція:

 

2NaCl−1+2H2O−→−−−−ел.струм2NaOH+H2↑⏐⏐⏐+Cl02↑⏐⏐⏐

 

Для того, щоб отримати силіцій Si, у промисловості в електричних печах прокалюють суміш піску SiO2 з коксом C. При цьому протікає хімічна реакція:

 

Si+4O2+2C−→−t°CSi0+2CO↑⏐⏐⏐

 

Лабораторні способи отримання неметалів також пов'язані з проведенням окисно-відновних реакцій. Найчастіше це або реакції розкладу, або реакції заміщення.

 

Наприклад, кисень O2 у лабораторних умовах можна отримати шляхом розкладу гідроген пероксиду H2O2:

 

2H2O2−1−→−−−−−−каталізатор2H2O+O20↑⏐⏐⏐

 

Водень H2 у лабораторії можна отримати, використовуючи цинк Zn і хлоридну кислоту HCl. Протікає реакція заміщення:

 

Zn+2H+1Cl→ZnCl2+H02↑⏐⏐⏐

Попередня теорія

Повернутись до теми