Поширеність, добування і кругообіг неметалів у природі

Перед тим як розглядати хімічні властивості неметалів, зауважимо, що в природі існує така об'єктивна закономірність: між собою реагують речовини, протилежні за складом і за властивостями.

Хімічні властивості неметалів

Хімічні властивості простих речовин-неметалів зумовлені особливостями атомів елементів, що їх утворюють. Так, якщо елементи-неметали — окисники, то й прості речовини-неметали у багатьох реакціях виявляють окиснювальні властивості.

Неметалічні властивості речовин залежать значною мірою від енергії зв'язку між атомами у молекулі. Розглянемо значення енергій зв'язку (кДж/моль) у таких молекулах: хлору Сl₂ — 243, кисню О₂ — 494, азоту N₂ — 945. Чим більше спільних електронних хмар, тим міцніше атоми зв'язані між собою (енергія зв'язку більша). Звідси найбільш активна речовина — хлор, а найменш активна — азот.

Більшість неметалів свою хімічну активність виявляють лише за певних умов.

Виходячи з цього, неважко усвідомити, що неметали реагують з металами, окисники з відновниками (між собою можуть реагувати і два неметали), неметали — прості речовини із складними, неметали як неорганічні речовини з органічними. У всіх перелічених реакціях неметали будуть або окисниками, або відновниками залежно від хімічної природи другого реагенту. У таблиці 3 наведені приклади, які ілюструють окиснювальні і відновні властивості неметалів.

З таблиці видно, що для неметалів характерні реакції сполучення й заміщення. Всі вони окисно-відновні, більшість із них — екзотермічні. Реакції між газоподібними неметалами — обернені. Більшість продуктів реакцій сполучення — ковалентні сполуки з більшою чи меншою часткою іонного зв'язку.

Деякі неметали відрізняються від усіх інших. Так, фтор — це єдиний з неметалів, який виявляє лише окиснювальні властивості. Неметали: бор, вуглець, силіцій та фосфор — відновлюють такі сильні окисники, як азотну і концентровану сірчану кислоти. У реакціях із кислотами кожний із неметалів окиснюється повністю, ступінь окиснення металу стає максимально позитивним.

У деяких неметалів залежно від умов відбувається одночасно збільшення і зменшення ступеня окиснення одного й того ж елемента. Наприклад, у реакції розчинення хлору у воді або розчині гідроксиду натрію атоми Хлору як віддають електрони (відновники), так і приєднують електрони (окисники):

C1₂ + H₂O ® HC1 + HC1O

Cl - le ® Cl (процес окиснення, Cl — відновник)

Cl + 1e ® Cl (процес відновлення, Cl — окисник)

Такі реакції належать до реакцій самоокиснення — самовідновлення, або диспропорціювання.

Отже, залежно від умов неметали у хімічних реакціях можуть бути як окисниками - в більшості випадків,- так i відновниками.

Поширеність неметалів у природі підлягає певним принципам. Найбільш активні неметали — галогени — зустрічаються у природі виключно у вигляді сполук, головним чином із лужними металами (карналіт КС1×МgСl₂×6Н₂О). Оксиген і Сульфур також активні мінералоутворювачі, у більшості випадків із перехідними металами (вапняки СаСО₃, пірит FeS₂ та ін.). Оксиген, крім того, утворює численні силікати й алюмосилікати (каолін А1₂О₃×2SiО₂×2Н₂О), а Сульфур — сульфати (гіпс СаSО₄×2Н₂О).

Кисень і сірка зустрічаються в природі й у вільному стані завдяки процесам фотосинтезу й вулканічній діяльності.

Основною формою Нітрогену в природі є атмосферний азот за рахунок виключно великої міцності молекули N_2. Він утворюється головним чином завдяки розкладу азотовмісних органічних сполук та спалювання палива в промисловості. Головними природними сполуками Фосфору є фосфати (фосфорит Са₃(РО₄)₂ й апатит Са₅Х(РО₄)₃, де X — F^-, С1^-). Ці cполуки нерозчинні у воді й утворюють великі родовища.

Природний карбон зустрічається у двох формах - органічного та інерального походження. До першої відносять родовища кам'яного вугілля, нафти, природного газу, друга становить головним чином карбонатні породи і вуглекислий газ СО₂.

Силіцій — основний елемент, який утворює літосферу,— представлений численними силікатами і алюмосилікатами.

Отже, форма існування неметалів у природі визначається хімічною активністю елемента. Більшість елементів-неметалів у природі знаходиться у зв'язаному стані. Розповсюдження сполук неметалів залежить також від їх розчинення у воді.

Більшість простих речовин із їхніх природних сполук добувають внаслідок окисно-відновних процесів, крім тих випадків, коли прості речовини зустрічаються в природі у самородному стані. Так, азот і кисень виділяють із зрідженого повітря фізичними методами — фракційною перегонкою.

Найбільш активні неметали-галогени можна виділити із природних сполук лише окисненням завдяки електролізу (електрохімічні методи). Порівняно малоактивні неметали, які поширені у природі в окисненому стані (бор, кремній, фосфор тощо), виділяють у вільному стані дією відновників. Малоактивні неметали (Вr₂ та І₂) можна витиснути із розчинів бромідів та йодидів більш енергійним окисником — хлором — або термічним розкладом йодидів, інколи бромідів (хімічні методи).

Таким чином, поширення неметалів у природі, а також добування їх із сполук визначаються хімічною активністю елементів-неметалів, що є наслідком будови їхніх атомів і молекул. Знання хімії неметалів важливе для розуміння природних геохімічних циклів хімічних елементів Нітрогену, Фосфору, Карбону, Оксигену й усвідомлення причин їх порушення внаслідок діяльності людини. Необхідно пам'ятати, що коли природні цикли стають необерненими, то виникає загроза всьому живому на Землі, бо перелічені елементи є органогенними.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Неметали як прості речовини	\|	Гідрогеновмісні сполуки неметалів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.02 сек.