Меню

Общая характеристика неметаллов главных подгрупп IV-VII групп

Неметаллы образуют p-элементы, а также водород и гелий, которые по электронному строению их атомов относятся к s-элементам, но часто помещаются в VIIA и VIIIA группы.

Таблица 1. Положение элементов, образующих неметаллы, в Периодической системе
Рис. 1. Кристаллическая структура графита

Главное отличие неметаллов от металлов заключается в их электрофизических свойствах. Все неметаллы являются либо диэлектриками, либо полупроводниками. При повышении температуры электропроводность металлов понижается, а неметаллов, наоборот, возрастает. Поэтому германий (типичный полупроводник), который иногда ошибочно включают в группу металлов, является неметаллом.

Единственный тип химической связи, присутствующей в неметаллах, – ковалентная связь. Этой связью связаны атомы неметаллов, как в немолекулярных, таки в молекулярных простых веществах. В твёрдом и жидком состоянии атомы благородных газов, а также молекулы других неметаллов связанымежмолекулярными связями. В графите ковалентная связь имеет особый характер. Кристаллы графита состоят из параллельных слоёв, по структуре тождественных молекулам конденсированных ароматических углеводородов (бензол → нафталин → коронен → графит). В слое sp2-гибридизованные атомы углерода связаны в сетку (подобную пчелиным сотам) за счёт ковалентных связей, а негибридизованные облака p-орбиталей образуют сопряжённую делокализованную по всему слою систему π-связей, придающую графиту электропроводность вдоль слоёв, подобную электропроводности металла. Между слоями связь межмолекулярная, поэтому в направлении, перпендикулярном слоям, графит электрический ток не проводит.


Формулы простых веществ элементов-неметаллов IVA–VIIIA групп приведены в таблице 2.

Таблица 2. Формулы простых веществ-неметаллов

У углерода, помимо графита и алмаза, существует множество молекулярных и немолекулярных аллотропных модификаций; современные достижения нанотехнологии увеличивают их число практически до бесконечности. Обнаружено и синтезировано много аллотропных модификаций серы, фосфора и мышьяка. Так, у фосфора, помимо молекулярного белого фосфора (P4) и немолекулярного красного фосфора (P), существует ещё несколько немолекулярных аллотропных модификаций. Молекулы S2, существуют только при высокой температуре в газовой фазе. У серы устойчивая аллотропная модификация (так называемая «ромбическая сера») состоит из циклических восьмиатомных молекул S8.

Рис. 2. Аллотропные модификации серы и углерода

Гелий и неон полностью инертны и не образуют соединений. Остальные благородные газы могут быть только восстановителями. Фтор проявляет только окислительные свойства. Остальные неметаллы в реакциях могут быть, как окислителями, так и восстановителями.

В группах окислительная активность неметаллов с увеличением порядкового номера снижается (восстановительная – возрастает),а в периодах (исключая благородные газы) – возрастает (восстановительная активность – снижается).

Например, сера обладает высокой активностью – при нагревании она реагирует как окислитель с металлами и некоторыми неметаллами.

В таблице 3 приведены степени окисления атомов элементов-неметаллов IVA–VIIA групп в различных соединениях.

Таблица 3. Степени окисления неметаллов

У каждого элемента с увеличением положительной степени окисления сила кислоты увеличивается.

В группах с увеличением порядкового номера:

  • устойчивость высших оксидов, в целом, снижается (возрастает их окислительная активность);
  • устойчивость промежуточных оксидов – возрастает;
  • устойчивость водородных соединений снижается (возрастает их восстановительная активность);
  • сила бескислородных кислот увеличивается (справедливо для VIA- и VIIA-групп).