Барлық бейорганикалық заттар жай қосылыстарға бөлінеді: металдар; бейметалдар. Ал күрделі: екілік қосылыстар; негіздер; қышқылдар; тұз.
Бейметалдар периодтық жүйеде қалай орналасқан? Қазіргі уақытта белгілі 118 химиялық элементтердің 96-сы металдар, ал элементтердің жалпы сипаттамасы бойынша 22-сі ғана бейметалдарға жатады. Тірі организмдер массасының көп бөлігін металл емес химиялық элементтердің үлесі құрайды. Ал жер атмосферасының құрамына металл емес элементтерден түзілген жай заттар да, күрделі заттар да кіреді.
Металл емес элементтердің Периодтық жүйедегі орны
Қысқа мерзімді нұсқада – негізгі топшаларда – бейметалдар. Төменде біз жалпы сипаттамаларды қарастырамыз. Бейметалдар Бор мен Астатин диагоналінің оң жағында және үстінде орналасқан. Ұзақ мерзімді нұсқада - соңында оң жақта IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA топтарында.
Бүгінгі күнге дейін табылған барлық металл емес химиялық элементтердің ішіндеаз элементтер бар – тек 22. Оның 16-сы белсенді элементтер және 6-ы инертті газдар. Алайда бейметалдардың химиясы барлық металдардың химиясына қарағанда бай. Металл емес элементтер жер бетінде тіршіліктің болуы үшін үлкен рөл атқарады.
Бейметалдардың жалпы сипаттамасы
Металл емес элементтердің атомдарында сутегі (бір электрон) мен гелийді (2 электрон) қоспағанда, сыртқы деңгейде төрттен жетіге дейін электрон және инертті газдар үшін әрқайсысы сегіз электрон бар. Сондықтан металл емес атомдар құрылымының жалпы сипаттамасында - бұл тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш рөлін атқаратын электрондарды қабылдау және беру қабілеті.
Осылайша, қосылыстарда металл емес элементтер теріс және оң тотығу күйлерін көрсетеді. Бейметалдардың валенттілігі мен тотығу дәрежесінің сипаттамалық мәндері олардың сыртқы электрондық деңгейінің құрылымымен байланысты
Сонымен, мысалы, күкірт электрондардың бөлінуіне байланысты 2, 4, 6 валенттілігін көрсете алады. Табиғатта бейметалдар оттегі, азот, сутек, күкірт және инертті газдардан басқа қосылыстар түрінде болады: сульфидтер, оксидтер, хлоридтер, силикаттар, сульфаттар, карбонаттар, әртүрлі металдардың фосфаттары.
Бос күйдегі бейметалл элементтер жай заттар – бейметалдар түрінде болады. Олардың құрылымын, қасиеттерін және қолданылуын қарастырыңыз. Бейметалдардың атомдары коваленттік байланыс арқылы байланысқан. Бейметалдардың өмір сүру формалары әртүрлі. Сутегі, йод, хлор, фтор, бром тек екі атомды H2, I2, Cl2, F2 Br2 молекулалары түрінде болады. Себебі, оларда баржалғыз жұпталмаған электронның арқасында ортақ жұп құрудың бір ғана мүмкіндігі бар.
Бейметалдардың аллотропиясы
Элементтер үшін жұпталмаған электрондар санының көбеюімен әртүрлі құрамдағы жай заттарды – аллотропты модификацияларды түзу мүмкін болады. Осылайша, оттегі екі аллотроптық модификацияны құрайды.
H2 сутегі, F2 фтор, Cl2 хлор, N2 азот, O2 оттегі, O3 озон бір-бірімен әлсіз әрекеттесетін жеткілікті жеңіл полярлы емес молекулалар. Сондықтан аталған заттардың барлығы кәдімгі температурадағы газдар болып табылады.
Бромин Br2 - сұйық, ал I2 - қатты. Қатты күйде олардың барлығының молекулалық кристалдық торы болады.
Әдістерді алу
Бейметалдардың жалпы сипаттамасының бірінші нүктесін оларды алу әдістерін қарастыруға болады. Бейметалдар әртүрлі тәсілдермен алынады:
- Табиғи қосылыстардан басқа заттардан бөлу. Мысалы, сұйық ауаның оттегі, азот және қалдық инертті газдарға бөлінуі.
- Құрамындағы металл емес оң тотығу дәрежесіне ие болса, қосылыстан қалпына келтіру. Мысалы, судан сутектің электролиз арқылы тотықсыздануы: +1 -2 0 Катод (-) 2H2O + 2е=H2+ 2OH-..
- Металл емес теріс тотығу дәрежесі бар қосылыстардың тотығуы. Мысалы, натрий хлориді ерітіндісінің немесе балқымасының электролизі кезінде хлорид иондарының тотығуы: Анод (+) 2Cl- - 2е=Cl0 2↑.
Сонымен қатар бейметалдарды алудың өндірістік және зертханалық әдістерін ажыратыңыз.
Физикалық қасиеттері
Бейметалдардың жалпы сипаттамасының екінші нүктесі – олардың физикалық қасиеттері. Негізінде бейметалдардың атомдық немесе молекулалық кристалдық торы болады. Олардың кейбіреулері электр тогын жақсы өткізеді немесе жартылай өткізгіш болып табылады. Бейметалдардың жалпы сипаттамаларын зерттеудің үшінші нүктесі - олардың химиялық қасиеттерін ескеру.
Металл еместер химиялық реакцияларда тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш ретінде қызмет ете алады. Ерекшелік - әрқашан тотықтырғыштың рөлін атқаратын фтор F2. Демек, бейметалдар қатысатын барлық реакциялар тотығу-тотықсызданады.
Бейметалдардың суға, металдарға, бір-біріне, сондай-ақ оксидтерге, қышқылдарға, негіздер мен тұздарға қатынасын қарастырайық. Барлық бейметалдар ыстыққа төзімді, сондықтан олардың реакцияларының көпшілігі тек жоғары температурада жүреді:
1. Қалыпты жағдайда тек фтор сумен белсенді әрекеттеседі: F2 + H2O=2HF + O 2O=O2; O2 + O=O3. Су фторда жанады деп айта аламыз. Бұл жағдайда OF2 және O2F2 оттегі фторидтерін қамтитын заттардың күрделі қоспасы түзіледі. Хлор мен бром сумен тек ішінара әрекеттеседі: Cl2 + H2O ←→ HCl + HClO Хлордың Cl2 судағы ерітінділері хлорлы су деп аталады. Су буын қыздырылған көмірдің үстінен өткізгенде су газы түзіледі: C + H2O=to CO + H2.
2. Инертті газдардан басқа барлық бейметалдар металдармен әрекеттеседі. Нәтижесінде екілік қосылыстар түзіледі: оксидтер, гидридтер, карбидтер, нитридтер, фосфидтер, сульфидтер, хлоридтер, бромидтер, йодидтерт.б. Ca + H2=CaH2 – кальций гидриді.
3. Бейметалдар бір-бірімен тек қыздырғанда ғана әрекеттеседі (фтордан басқа), әртүрлі типтегі екілік қосылыстар түзеді:
- Оксидтер: N2 + O2 ←→ 2NO –Q – азот оксиді (II) Бейметалдардың ішінен тек хлор, бром және йод оттегімен тікелей әрекеттеспейді. Олардың оксидтері жанама түрде алынады.
- Сутегі қосылыстары: H2 + S=H2S - күкіртсутек.
4. Қалыпты жағдайда бейметалдар оксидтермен іс жүзінде әрекеттеспейді. Қыздырған кезде бірнеше, бірақ іс жүзінде маңызды реакциялар пайда болады. Мысалы, оксидтерден металдар мен бейметалдарды алу: FeO + C=Fe + CO↑.
Галогендер мысалында бейметалдардың жалпы сипаттамаларын қарастырайық
F2 фторы мен Cl2 хлоры ұқсас физикалық қасиеттерді көрсетеді: олар өткір иісі бар улы газдар, ал фтор ашық сары түсті, ал хлор сары-жасыл. Бром Br2 - ауыр қызыл-қоңыр сұйықтық. Хлор мен бром суда жартылай ериді, олардың ерітіндісі хлор және бром суы деп аталады.
Йод I2 – суда өте аз ериді, спиртте немесе басқа органикалық еріткіштерде жақсы ериді.
Галогендер балқыма немесе NaCl ерітіндісін электролиздеу немесе хлормен ығыстыру арқылы алынады. Галогендер бір-бірін қышқылдарының ерітінділерінен ығыстырады: 2HBr + Cl2=2HCl + Br2.
