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

Неметаллы (неМе) в Периодической системе химических элементов располагаются в правом верхнем углу:

Перечислим все неметаллы:

Группы/ПериодыIAIIAIIIAIVAVAVIAVIIAVIIIA
1

Н водород

Не гелий
2В борС углеродN азотО кислородF фторNe неон
3Si кремнийP фосфорS сераCl хлорAr аргон
4As мышьякSe селенBr бромKr криптон
5Те теллурI йодXe ксенон
6At астатRn радон

У большинства неметаллов есть общие характеристики и свойства:

  • Относительно небольшой радиус атома.
  • Высокая электроотрицательность (значения, близкие к 3-4). Чем ближе к фтору элемент, то есть чем выше и правее расположен элемент, тем больше его электротрицательность.
  • У неметаллов относительно электронов на внешнем энергетическом уровне (исключения — водород, бор, гелий).  Как правило, у большинства неметаллов от 4 до 8 электронов на внешнем энергетическом уровне.
  • Большинство неметаллов проявляют окислительные свойства. Окислительные свойства простых веществ зависят не только от положения в Периодической системе, но и от особенностей строения их молекул. Фтор, хлор или кислород в виде простых веществ — сильные окислители; мышьяк, селен, водород, углерод и кремний в виде простых веществ сильные восстановители и слабые окислители. А в целом почти все неметаллы могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства в реакциях.
  • Среди неметаллов есть газообразные вещества (H2, O2, N2, Cl2, F2), жидкие вещества (Br2) и твердые вещества (к примеру, S8, P4, I2).
  • Для неметаллов характерны крайне низкие значения электро- и теплопроводности, у них отсутствуют такие свойства, как ковкость, пластичность.

Остановимся подробно на свойствах и характеристиках конкретных неметаллов.

Углерод
Расположение в Периодической таблице2 период; IV группа, главная подгруппа; порядковый номер 6
Особенности строения атома
  • 2 энергетических уровня;
  • 4 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 6.
Электронная конфигурацияв основном состоянии: 1s 2s22p

+6C 1s22s22p2

1s    2s     2p 

(2 неспаренных электрона)

в возбужденном состоянии: 1s2s12p

1s    2s     2p

(4 неспаренных электрона)

Типы гибридизацииsp3, sp2, sp.
Степень окисленияот -4  до +4
Валентные возможностиII, III, IV
Химические свойства
  • углерод реагирует из галогенов только со фтором;
  • реагирует с кислородом при нагревании, образуя оксиды;
  • реагирует с металлами, образуя карбиды;
  • раскаленный уголь и водяной пар образуют оксид углерода (II)..

 

 

Кремний
Расположение в Периодической таблице3 период; IV группа, главная подгруппа; порядковый номер 14
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 4 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 14.
Электронная конфигурацияв основном состоянии: 1s22s22p63s23p2

+14Si … 3s23p2

 …  3s     3p

(2 неспаренных электрона)

в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p3

…   3s     3p

(4 неспаренных электрона)

Типы гибридизацииsp3, sp2, sp.
Степень окисленияот -4  до +4
Валентные возможностиII, IV
Химические свойства
  • кремний очень инертен, вступает в реакции только при нагревании;
  • реагирует с кислородом при нагревании, образуя оксид кремния;
  • реагирует с активными металлами, образуя силициды;
  • не взаимодействует с водородом;
  • реагирует с щелочами с образованием силиката и водорода

 

 

 

Азот
Расположение в Периодической таблице2 период; V группа, главная подгруппа; порядковый номер 7
Особенности строения атома
  • 2 энергетических уровня;
  • 5 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 7.
Электронная конфигурацияв основном состоянии: 1s2 2s22p

+7N 1s22s22p3

1s    2s     2p

(3 неспаренных электрона)

 

Степень окисленияот -3  до +5
Валентные возможностиIII, IV
Химические свойства
  • молекулярный азот — очень инертное вещество;
  • реагирует с кислородом под действием электрического разряда, образуя оксид азота NO, реакция эндотермическая;
  • реагирует с активными металлами при нагревании, образуя нитриды, с литием реагирует при комнатной температуре;
  • не взаимодействует с кислотами, щелочами, водой;
  • реагирует с водородом в жестких условиях с образованием аммиака.

 

 

 

 

Фосфор
Расположение в Периодической таблице3 период; V группа, главная подгруппа; порядковый номер 15
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 5 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 15.
Электронная конфигурацияв основном состоянии: 1s22s22p63s23p3

+15Р … 3s23p3

 …  3s     3p

(3 неспаренных электрона)

в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p33d1

…   3s    

3p  

3d

(5 неспаренных электронов)

Типы гибридизацииsp3d
Степень окисленияот -3  до +5
Валентные возможностиIII, V
Химические свойства
  • фосфор практически не реагирует с водородом;
  • реагирует с кислородом, образуя оксид фосфора (III) или оксид фосфора (V);
  • реагирует с активными металлами, образуя фосфиды;
  • не взаимодействует с водородом;
  • реагирует с щелочами с образованием гипофосфита и фосфина;
  • взаимодействует с большинством неметаллов;
  • фосфор окисляется сильными окислителями (азотной кислотой, серной концентрированной кислотой, хлоратом калия и др.)

 

 

Сера
Расположение в Периодической таблице3 период; VI группа, главная подгруппа; порядковый номер 16
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 6 электрона на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 16.
Электронная конфигурацияв основном состоянии: 1s22s22p63s23p4

+16S … 3s23p4

 …  3s     3p

(2 неспаренных электрона)

в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p33d2

…   3s     3p

3d

(6 неспаренных электронов)

Типы гибридизацииsp3d2
Степень окисленияот -2  до +6
Валентные возможностиII, IV, VI
Химические свойства
  • сера горит в кислороде до диоксида серы SO2;
  • сера реагирует с большинством неметаллов;
  • реагирует с большинством металлов;
  • окисляется сильными окислителями (азотная кислота, серная концентрированная кислота и др.);
  • диспропорционирует в щелочах до сульфида и сульфита.

 

 

Хлор
Расположение в Периодической таблице3 период; VII группа, главная подгруппа; порядковый номер 17
Особенности строения атома
  • 3 энергетических уровня;
  • 7 электронов на внешнем уровне;
  • заряд ядра (Z), количество протонов и электронов равно 17.
Электронная конфигурацияв основном состоянии: 1s22s22p63s23p5

+17Cl … 3s23p5

 …  3s     3p

(1 неспаренный электрон)

в возбужденном состоянии: 1s22s22p63s13p33d3

…   3s    

3p

3d

(7 неспаренных электронов)

Типы гибридизацииsp3d3
Степень окисленияот -1  до +7
Валентные возможностиI, III, V, VII
Химические свойства
  • хлор не горит в кислороде;
  • реагирует с большинством неметаллов (кроме кислорода, углерода, азота и инертных газов);
  • реагирует с большинством металлов, образуя хлориды;
  • выступает в качестве окислителя в реакциях с сильными восстановителями (сероводород, угарный газ и др.);
  • диспропорционирует в щелочах и при растворении в воде;
  • хлор вытесняет бром и йод из бромидов и йодидов.