Загальна характеристика неметалічних елементів.

Загальна характеристика неметалічних елементів.

1.1. Учитель. Ми вже з’ясували, що неметалічні елементи розташовано в головних підгрупах ІІІ-VІІІ груп періодичної системи Д.І. Менделєєва у правій верхній частині.

Визначимо, які особливості будови їх атомів.

1.2. Робота в малих групах

(Кожна група отримує завдання, яке учні виконують разом, дійшовши згоди, і через 2-3 хв. звітують перед класом про його виконання, роблять відповідні записи, характеризують зміну неметалічних властивостей у періоді та групі.)

Завдання. Охарактеризуйте хімічні елементи за планом:

1. Порядковий номер елемента та його назва.

2. Період, група, підгрупа.

3. Будова атома:

а) заряд ядра;

б) кількість електронів та шарів енергетичних рівнів, розподіл електронів на них;

в) кількість електронів зовнішнього енергетичного рівня та його завершеність.

4. Металічний чи неметалічний елемент.

5. Формула вищого оксиду і валентність елемента в ньому.

6. Характер вищого оксиду та гідроксиду.

7. Порівняння металічних властивостей із властивостями елементів, що стоять поряд у періоді та групі.

Група 1. Бор.

Група 2. Карбон.

Група 3. Нітроген.

Група 4. Сульфур.

Група 5. Хлор.

Група 6. Гелій.

Запитання. Яка кількість електронів є на зовнішньому енергетичному рівні в неметалічних елементів? (На зовнішньому енергетичному рівні атомів неметалічних елементів знаходиться від трьох до восьми електронів. Тому їх атоми приймають електрони для завершення зовнішнього енергетичного рівня, утворюючи при цьому. негативно заряджені йони. Неметалічні властивості посилюються в періодах зліва направо, а в групах - знизу вгору.)

Висновки:

• неметалічні елементи містяться в головних підгрупах ІІІ-VІІІ груп періодичної системи Д.І. Менделєєва у верхньому правому куті;

.• на зовнішньому енергетичному рівні атомів неметалічних елементів міститься від 3 до 8 електронів;

• неметалічні властивості елементів посилюються в періодах та послаблюються у підгрупах зі збільшенням порядкового номера елемента;

• сполуки неметалічних елементів з Оксигеном мають кислотний характер, утворюючи кислотні оксиди та гідроксиди.

Неметали як прості речовини.

Загальні фізичні властивості неметалів.

За нормальних умов неметали водень Н₂, фтор F₂, хлор Cl₂,кисень O₂, озон О₃, азот N₂ та інертнігази (гелій He, неон Ne, аргон Ar,криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn) перебувають у газоподібному агрегатному стані, бром Вr₂ — рідина, а решта неметалів — тверді речовини. Неметали відрізняються за кольором. Так, водень, кисень, азот —безбарвні гази; фтор — блідо_жовтий, а хлор —жовтозелений отруйний газ з різкимспецифічним запахом; бром — темночервона рідина, жовто-бурі пари якої мають різкий, подразливий запах, а при потраплянні на шкіру викликають сильні опіки. Фосфор червоний — тверда речовина червоного кольору, фосфорбілий — тверда речовина білого кольору. Сірка — тверда речовина жовтого кольору. Йод — тверда чорно-фіолетова речовина з металічним блиском.

Оскільки неметали мають різні агрегатні стани, то й температури їх плавлення та кипіння перебувають у широких межах. Газоподібні неметали (водень, кисень, азот) за нормальних умов киплятьпри низьких температурах (майже –200 °С). Тверда речовина йод при нагріванні сублімується — відразу переходить із твердогостану в газоподібний. Для того щоб розплавити сірку, достатньо температури спиртівки чи сухого пального, тоді як одна з алотропних видозмін Карбону — алмаз — має температуру плавлення понад +3000 °С.

Більшість неметалів не проводять електричний струм, тобто є діелектриками. Кремній — напівпровідник, а графіт — провідник електричного струму. Неметали погано проводять тепло, крихкі, розчинність у воді не є їхньою характерною загальною властивістю.Проте багато з них добре розчинні в органічних розчинниках. Найкращу розчинність у воді мають галогени. Розчин брому у воді відомий вам під назвою бромна вода. Чимало газоподібних неметалів легші за повітря. Окрім Оксигену й Карбону, алотропні видозміни мають й інші неметалічні хімічні елементи, зокрема Фосфор і Сульфур.

Ознайомимося з ними.

Лабораторний дослід. Ознайомлення зі зразками простих речовин неметалів (схема 2).

Схема 2

 

Давайте розглянемо будову неметалів (схема 3):

Схема 3

 

 

 

 

Кисень

Кисень відкрив К.В. Шеєле в 1772р і незалежно від нього -Дж.Прістлі в 1774р. Є у вільному стані в атмосфері, входить до складу води, оксидів, і солей, які утворюють тверду оболонку землі.

u Кисень - це безбарвний газ без смаку та запаху,мало розчинний у воді (у 100 об’ємах води при 20^оС розчиняється близько 3 об’ємів кисню), трохи важчий за повітря (ρ=1,43 г/л).

При температурі -183⁰С він перетворюється на рідину блакитного кольору.

Озон утворюється з кисню під час грозових розрядів або під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця. Озоновий шар завтовшки 2-4,5 мм, який знаходиться у стратосфері на висоті 20-25 км, захищає нашу планету від сонячної радіації, яка спричиняє онкологічні (ракові) захворювання шкіри. Окрім того, озоновий шар поглинає інфрачервоне випромінювання Землі, чим запобігає її охолодженню.

Руйнування озонового шару називають «озоновими дірками», утворення яких є дуже небезпечним для всього живого на Землі.

Властивості кисню й озону

Властивості простих речовин	Прості речовини
кисень	озон
Агрегатний стан за звичайних умов	Газ	Газ
Колір	Безбарвний	Синій
Запах	Без запаху	Різкий, своєрідний
Розчинність (у 100 об'ємах Н20 при 200С)	3 об'єми	49 об'ємів
Густина газу за н. у.	1,43 г/л	2,14 г/л
Температура кипіння	-193 °С	-112 °С
Температура плавлення	-219 °С	-192 °С
Фізіологічна дія	Неотруйний	Дуже отруйний
Хімічні властивості	Окисник	Дуже сильний окисник
Реакційна здатність	Висока	Дуже висока

v Алмаз – це найтвердіша у природі проста речовина.

Вона є кристалічною, дуже заломлює світло, проводить тепло і практично не проводить електричний струм.

Використовують алмази для виготовлення ювелірних прикрас, різки скла, шліфовки металів.

Графіт – це м’яка кристалічна речовина чорного кольору з металічним блиском. Він добре проводить електричний струм і тепло, тому використовується для виготовлення електродів. Також його використовують для виготовлення олівців та як мастило.

Вугілля, кокс, сажа – все це є дуже дрібними кристаликами графіту.

У вигляді вугілля він має високу адсорбційну здатність.

Адсорбція – це процес поглинання однієї речовини поверхнею іншої.

Речовини, на поверхні яких відбувається поглинання, називають адсорбентами, адсорбційна здатність їх залежить від площі їх поверхні. Наприклад, для збільшення адсорбційної здатності вугілля активують, діючи перегрітою водяною парою. Таким чином, із пор вугілля видаляються речовини, які їх заповнювали, і поверхня поглинання збільшується.

Карбін – це речовина білого кольору. Вона є хімічно інертною і виявляє властивості напівпровідників.

 

Алотропні видозміни Карбону

Алмаз– тугоплавка кристалічна речовина, хімічно малоактивна, діелектрик. Зустрічаються кристали безбарвні й забарвлені, прозорі і непрозорі,не проводитьелект ричного струму, дуже добре заломлює світло.	Графіт– кристалічна речовина, жирна на дотик, хімічно дуже стійка, тугоплавка (tпл=3800OC), сірого або чорного кольору з металічним блиском. Структура шарувата	Фулерен-нова форма карбону Це дрібнокристалічні речовини, молекули яких являють собою порожні сфери (С60за формою нагадує футбольний м’яч, а С70 – диньоподібний м’яч для регбі). Їх поверхня утворена п’яти- і шестикутниками з атомів Карбону. Виявляють властивості напівпровідників	Карбін– речовина білого кольору, хімічно інертна, виявляє властивості напівпровідника. Має ланцюгову будову молекул, де атоми Карбону зв’язані між собою одинарними і потрійними зв’язками, що чергуються
			-С≡С-С≡С-С≡С- то лише подвійними: =С=С=С=С=С=
Алмази використовують для різання скла, буріння гірських порід (алмазні різці,свердла, шліфувальні круги), для різання і шліфування металів.	Як м’яку речовину, графітовий порошоквикористовують для змащування рухомих частин машин і механізмів, щоб зменшити силу тертя. Завдяки електропровідності його використовують у хімічній промисловості як матеріал для електродів, а завдяки теплопровідності —у теплообмінниках	Кластерні частинки з60–70 атомів Карбону дістали назву фулерени і вуглецевінанотрубки. З їх відкриттям набули стрімкого розвитку нанотехнології.	Карбін має напівпровідникові властивості, які посилюються піддією світла. На цій властивості базується його практичне застосування у фотоелементах.

 

Існують ще так звані вуглецеві матеріали (раніше їх називали „аморфний вуглець”). До них належать кокс, деревне вугілля, сажа. Вони не є самостійними алотропними формами Карбону, оскільки вони мають таку кристалічну структуру як графіт, але кристали розміщені безладно.

Сажу використовують як наповнювач для гуми і пластмас, пігмент для друкарської фарби, копіювального паперу, стрічки для друкарських машинок.

Застосування неметалів

Повідомлення учнів.

u Кисень використовується для:

ü інтенсифікації металургійних процесів добування чавуну і сталі;

ü добування сульфатної та нітратної кислот у хімічній промисловості, тобто як окисник;

ü добування вибухових речовин;

ü зварювання і різання металів;

ü дихання льотчиків, космонавтів, пожежників, водолазів, хворих з ускладненнями.

Озон використовується для:

ü інтенсифікації технологічних процесів;

ü очищення димових газів та побутових стоків;

ü дезінфекції питної води.

v Сірка використовується для:

ü виробництва:

- сульфатної кислоти;

- люмінофорів;

- барвників;

- гуми;

- чорного пороху;

- сірників;

- ліків;

ü боротьби зі шкідниками сільського господарства.

w Азот використовується для:

ü добування амоніаку;

ü наповнення електроламп;

ü виготовлення холодильних установок.

Білий фосфор використовують для одержання горючих речовин.

Червоний фосфор - для виготовлення сірників.

x Водень використовують:

ü для різання і зварювання металів;

ü для відновлення металів з їх оксидів;

ü для синтезу амоніаку;

ü як екологічне паливо майбутнього.

y Алмаз використовують для:

ü свердління твердих порід;

ü виготовлення шліфувальних дисків, різців, свердел;

ü різання скла;

ü виготовлення діамантів (із чистих алмазів).

Графіт використовують для виготовлення:

ü мастила;

ü синтетичних алмазів;

ü електродів;

ü грифелів для олівців.

Сажу використовують як:

ü наповнювач для гуми та пластмас;

ü пігмент для друкарської фарби, копіювального паперу, стрічок друкарських машин.

Кокс використовують у металургії як:

ü паливо;

ü відновник.

z Деревне вугілля використовують для виготовлення активованого вугілля.

Хлор використовують для:

ü дезінфекції питної води;

ü відбілювання тканин і паперу.

Йод у вигляді спиртового розчину використовують у медицині.

Кисень — досить поширена в природі речовина. Достатньо пригадати, що повітря на 1/5 складається з нього. Ця алотропна видозміна Оксигену відіграє важливу роль у процесах дихання, горіння, обміну речовин та енергії, виробництві металів тощо. Порівняно з киснем озону в природі значно менше. Якщо уявно стиснути під атмосферним тиском і рівномірно розташувати навколо Землі кисень, що є в атмосфері, та озон з озонового шару нашої планети, то товщина кисневого шару дорівнювала б майже 8 км, тоді як озонового — лише 3 мм. Невеликі порції озону утворюються з кисню повітря під час грози, у результаті окиснення
речовин смоли хвойних дерев. Тому повітря після грози та у хвойному лісі має особливий запах свіжості.
Озоновий шар і його значення. Унікальний озоновий шар знаходиться від поверхні Землі на висоті приблизно від 20 до 40 км. Походження цього шару пов’язане з тим, що у верхніх шарах
атмосфери під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця кисень перетворюється на озон. Завдяки наявності озонового шару поглинаються промені, небезпечні для здоров’я людини й усього живого. Тобто алотропна видозміна Оксигену озон стає своєрідним фільтром, що затримує ультрафіолетове й електромагнітне випромінювання Сонця.

Озон, що утворився огортає Землю з усіх боків. Але молекули озону існують недовго. Відбувається зворотна реакція фотохімічного розкладу озону, яка, власне, являє собою поглинання озоном фотонів:

О₃ + hv = О₂ + О

Отже, в атмосфері існує цикл озону – збалансоване утворення і розклад його. Результатом існування цього циклу є перетворення ультрафіолетового випромінювання Сонця на теплову енергію. Але для нас головна «заслуга» озону полягає в тому, що він, «жертвуючи собою», поглинає ультрафіолетового випромінювання і тим самим не допускає високоенергетичні фотони Сонця до Землі.

Над Україною (крім південної частини) загальний вміст озону за останні 20 років зменшився на 6%, і утворилася аномальна зона. Вам про це слід пам’ятати! Особливо небезпечна «озонова дірка» влітку. У цей період варто утримуватись від загару і захищати очі.

VІ. Узагальнення та систематизація знань

Тестові завдання.

Варіант 1

1. Позначте місцезнаходження неметалічних елементів у періодичній системі:

А. тільки у головних пiдгрупах на початку малих і великих періодів;

Б. тільки у головних підгрупах у кінці малих і великих періодів;

В. тільки у побічних підгрупах великих періодів;

Г. у головних і побічних підгрупах малих і великих періодів.

2. Позначте формулу неметалу, який за н. у. є рідиною:

А. Br₂; Б. О₂; В. І₂; Г. С.

3. Позначте умови утворення озону в природі:

А. при грозовому розряді;

Б. при окисненні смолистих речовин хвойних дерев;

В. у результаті фотосинтезу в рослинах.

4. Позначте правильне закіичення вислову: «Адсорбція - це...:

А. процес подрібнення твердих тіл;

Б. явище вивітрювання молекул рідких речовин;

В. процес активації вугілля;

Г. явище поглинання речовин із навколишнього середовища поверхнею твердого тіла або рідини.

5. Позначте назви алотропних видозмін Карбону:

А. кисень; Б. азот; B. озон; Г. алмаз; Д. графіт.

6. Позначте символ найбільш електронегативного елементу:

А. С; Б. N; В. О; Г. F.

Варіант 2

1. Позначте кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні в типового неметалу:

А. 1; Б. 2; В. 3; Г. 7.

2. Позначте причину відмінності фізичних властивостей алотропних модифікацій Карбону:

А. різний склад молекул;

Б. різна будова кристалічних граток;

В. уміст різних ізотопів Карбону.

3. Позначте функцію озонового шару Землі:

А. попередження охолодження Землі;

Б. захист від метеоритних частинок;

В. захист від ультрафіолетового випромінювання Сонця.

4. Позначте правильне закінчення вислову: «Алотропія - це явище існування хімічного елемента у вигляді...:

А. двох або кількох речовин;

Б. двох або кількох речовин різних за властивостями;

В. простих речовин;

Г. двох або кількох простих речовин, різних за будовою і властивостями.

5. Позначте формули алотропних модифікацій Оксигену:

А. О; Б. О₃; В. О₆; Г. О₂.

6. Позначте неметал, який за н. у. є твердою речовиною:

А. Вr₂; Б. Н₂; В. Сl₂; Г. С.

VІІ. Домашня робота

- опрацювати конспект;

- зробити опорні сигнали «Застосування неметалів».