Свойства неметаллов

Неметаллы - это увлекательные элементы, которые отличаются от металлов во многих отношениях. Они находятся справа на периодической таблице и имеют характеристики, которые делают их необходимыми для жизни, а также для многих промышленных применений. В этом подробном объяснении мы углубимся в уникальные свойства неметаллов, обсудим их физические и химические характеристики и приведем различные примеры.

Что такое неметаллы?

Неметаллы - это элементы, не обладающие металлическими свойствами, типичными для металлов. В то время как металлы обычно блестящие, пластичные и хорошо проводят тепло и электричество, неметаллы имеют другие свойства. Давайте изучим их подробнее.

Физические свойства неметаллов

1. Отсутствие блеска

Неметаллы обычно не блестящие. В отличие от металлов, которые выглядят блестящими, неметаллы обычно выглядят тусклыми. Например, сера и углерод в своих обычных формах не отражают свет, как металлы.

В приведенной выше визуализации левая квадратная фигура может представлять блестящую поверхность металла, тогда как правая квадратная фигура может представлять тусклую поверхность неметалла.

2. Низкая проводимость тепла и электричества

Неметаллы, как правило, плохо проводят тепло и электричество. Они не позволяют теплу и электричеству легко проходить через них, из-за чего такие материалы, как резина и дерево, используются как изоляторы. Общим исключением является углерод в форме графита, который может проводить электричество.

3. Хрупкость в твердом состоянии

Многие неметаллы хрупкие в твердом состоянии. Это означает, что они легко ломаются или разрушаются при ударе или надавливании, в отличие от металлов, которые обычно пластичны и тягучи. Сера и фосфор являются примерами хрупких неметаллов.

На приведенной выше визуализации показано, как линии разрушения могут появляться в хрупких материалах под воздействием силы.

4. Низкая плотность

Неметаллы часто имеют меньшую плотность по сравнению с металлами. Это свойство можно наблюдать в газах, таких как кислород и азот, которые окружают нас, но имеют значительно меньшую плотность, чем твердые металлы, такие как железо и медь.

5. Низкие температуры плавления и кипения

Многие неметаллы имеют низкие температуры плавления и кипения. Это позволяет им легко переходить из твердого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное при нагревании. Например, элемент хлор является газом при комнатной температуре, тогда как йод тверд, но возгоняется при относительно низких температурах.

Химические свойства неметаллов

1. Склонность к захвату электронов

Неметаллы захватывают электроны во время химических реакций, образуя отрицательные ионы. Это контрастирует с металлами, которые обычно отдают электроны, образуя положительные ионы. Например, неметалл хлор захватывает электроны, образуя ион хлорида (^{Cl -}).

2. Образование ковалентных связей

Неметаллы часто образуют ковалентные связи, делясь электронами с другими неметаллами. Примером этого является вода (H 2 O), где кислород и водород делятся электронами, образуя стабильную молекулу.

3. Высокая реакционная активность

Неметаллы могут быть очень реактивными. Например, фтор очень реактивен и может образовывать соединения почти со всеми элементами. Его высокая электроотрицательность делает его одним из самых реактивных известных элементов.

4. Образование оксидов

Неметаллы реагируют с кислородом, образуя оксиды. Эти оксиды, такие как углекислый газ (CO 2) и диоксид серы (SO 2), являются кислыми или нейтральными, в отличие от основных оксидов многих металлов.

Распространенные примеры неметаллов

1. Кислород

Кислород - важный неметалл для жизни на Земле. Он является частью воздуха, которым мы дышим, и необходим для дыхания большинства живых организмов. Как газ, кислород бесцветен, не имеет запаха и необходим для процессов горения.

2. Углерод

Углерод - универсальный неметалл, присутствующий во всей биологической жизни. Он может формировать различные аллотропы, такие как алмаз и графит, каждый из которых имеет различные физические свойства. Алмазы известны своей твердостью, в то время как графит известен своей проводимостью и смазывающими свойствами.

3. Азот

Азот - наиболее распространенный элемент в атмосфере Земли. Он широко используется в удобрениях для улучшения роста растений и необходим для производства аминокислот, строительных блоков белков.

4. Сера

Сера обычно встречается вблизи вулканических районов и имеет желтый цвет. Она используется при производстве серной кислоты, одного из важнейших промышленных химических веществ. Сера также играет роль в биологических процессах живых организмов.

5. Фосфор

Фосфор важен в биологии как часть молекул ДНК и АТФ, молекулы, которая сохраняет энергию в клетках. Он главным образом добывается из фосфатных минералов и является важным компонентом удобрений.

Применение и значение неметаллов

1. В медицине

Неметаллы, такие как кислород, незаменимы для медицинских процедур, особенно при реанимации и анестезии. Углерод в форме активированного угля регулярно используется при лечении отравлений и в аппаратах для диализа почек.

2. Промышленное использование

Неметаллы имеют множество применений в промышленных процессах. Например, хлор необходим в производстве ПВХ (поливинилхлорида) для очистки воды и изоляции труб и кабелей. Графит, форма углерода, используется для производства карандашей, смазок и батарей.

3. Роль в экологии

Неметаллы играют важные роли в экологии. Азот - важная часть азотного цикла, который поддерживает жизнь растений. Подобным образом, углерод - ключевой элемент в углеродном цикле, поддерживающий жизнь посредством фотосинтеза и дыхания.

4. Сельское хозяйство

Неметаллы, такие как фосфор и азот, являются важными компонентами удобрений, которые помогают улучшать плодородие почвы и способствуют росту растений. Это необходимо для производства продовольствия во всем мире.

Заключение

Неметаллы с их разнообразными свойствами образуют важную часть как природного мира, так и процессов, созданных человеком. От поддержания жизни до продвижения промышленных приложений, неметаллы предоставляют широкий спектр функциональных возможностей, которые подчеркивают их значимость в нашей повседневной жизни. Понимание их свойств помогает нам понять, как они способствуют различным секторам и подчеркивает их важность в нашей экосистеме и технологиях.

Комментарии