Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Ярошенко

Узагальнення

• Неметалічні елементи становлять майже 1/5 відомих хімічних елементів. У періодичній системі хімічних елементів вони розташовані наприкінці періодів за винятком 1 та 7 періоду і є елементами лише головних підгруп.

• Валентні електрони в атомах неметалічних елементів розташовані на підрівнях s та p на зовнішньому енергетичному рівні, тому під час хімічних реакцій зміни відбуваються лише на цьому рівні. Відтак атомам неметалічних елементів більш властиво утворювати спільні електронні пари або приєднувати електрони, аніж віддавати їх.

• Неметали — типові окисники. У сполуках з металічними елементами вони приєднують електрони (йонний хімічний зв'язок), у сполуках з неметалічними елементами утворюють спільні електронні пари (ковалентний хімічний зв'язок).

• У простих речовин неметалів відсутня виразна спільність фізичних властивостей. За нормальних умов серед них трапляються тверді речовини, рідини та гази, що мають різний колір, різну розчинність у воді, різну температуру кипіння. Найбільша спільність їх фізичних властивостей проявляється в тому, що утворені ними прості речовини не проводять електричний струм, тобто є діелектриками (виняток становлять графіт і силіцій).

• Неметалам властива алотропія — явище існування неметалічного елемента у вигляді кількох простих речовин.

• У хімічному відношенні неметали досить активні речовини. З металами вони утворюють бінарні сполуки, де мають негативний ступінь окиснення. З киснем неметали реагують з утворенням оксидів, у яких ступінь окиснення Оксигену дорівнює -2 (виняток становлять сполука з Флуором, пероксиди). Окрім кисню, неметали сполучаються з іншими неметалами. В утворених сполуках неметалічний елемент з меншою електронегативністю має позитивний ступінь окиснення, а неметалічний елемент з більшою електронегативністю — негативний ступінь окиснення.

• Солетворні оксиди неметалічних елементів належать до кислотних оксидів.

• Неметалічні елементи утворюють леткі сполуки з Гідрогеном. Хімічний зв'язок у молекулах цих речовин — ковалентний, кількість спільних електронних пар дорівнює кількості неспарених електронів в атомі неметалічного елемента, сполученого з Гідрогеном. Ці сполуки мають різну розчинність у воді. Добре розчиняється гідроген хлорид (хлороводень) з утворенням хлоридної кислоти, амоніак — з утворенням лугу амоній гідроксиду NH4OH, що дисоціює на амоній-катіон NH4+ і гідроксид-аніон ОН-.

• Катіон амонію входить до складу солей, що мають загальну назву «солі амонію». Катіони амонію можна визначити в розчині за допомогою лугу:

NH+4 + ОН- = NH3↑ + Н2О.

З'являється різкий запах амоніаку, зволожений індикаторний папірець синіє.

• Сульфатна H2SO4 і нітратна HNO3 кислоти у розчинах з низькою концентрацією виявляють усі загальні хімічні властивості кислот: змінюють колір індикаторів, утворюють солі (сульфати, гідрогенсульфати, нітрати відповідно), взаємодіючи з основними й амфотерними оксидами, основами й амфотерними гідроксидами.

• Якісною реакцією на сульфат-іони є утворення білого осаду нерозчинного у воді барій сульфату:

Для проведення якісної реакції використовують розчини речовин, які дисоціюють з утворенням катіона Барію Ва2+ (наприклад, барій хлорид, барій нітрат, барій гідроксид).

• Сульфатна та нітратна кислоти різної концентрації виявляють сильні окиснювальні властивості. Особливість окисно-відновних реакцій цих кислот з металами проявляється в тому, що продуктами реакцій є сіль, вода й один із продуктів відновлення кислоти (який саме — залежить від активності металу й концентрації кислоти).

• Для забезпечення повноцінного мінерального живлення рослин у ґрунт вносять мінеральні добрива — речовини або суміші речовин з високим умістом елементів живлення рослин. Промисловість виробляє найбільшу кількість азотних, калійних і фосфорних добрив.

• Народногосподарська діяльність людей (розвиток хімічних виробництв, транспорту, спалювання вугілля та газу на теплових електростанціях тощо) спричинюють порушення рівноваги в довкіллі, що стає причиною появи небажаних явищ — помітного зростання парникового ефекту, випадання кислотних дощів. За таких умов охорона довкілля набуває державного значення, стає особистісно значущою для кожної людини.

• Сполуки Карбону (здебільшого карбонати) і сполуки Силіцію (силіцій(ІV) оксид і силікати Алюмінію та Калію) є цінною сировиною для виробництва будівельних матеріалів — скла, цементу, бетону, що широко використовуються в різних галузях, насамперед у будівництві. Україна має достатньо покладів корисних копалин для виробництва цих будівельних матеріалів.

• Металічні елементи становлять близько 4/5 відомих хімічних елементів. Кожний період періодичної системи хімічних елементів, за винятком першого, починається з металічного елемента. З металічних елементів складаються І, ІІ і ІІІ (виняток Гідроген, Бор) групи періодичної системи, усі побічні підгрупи, родини лантаноїдів та актиноїдів.

• Валентні електрони в атомах металічних елементів головних підгруп розташовуються на зовнішньому енергетичному рівні у підрівнях s та p. В атомах металічних елементів побічних підгруп крім s- і р-електронів зовнішнього енергетичного рівня валентними можуть бути d- чи f-електрони одного з внутрішніх енергетичних рівнів. Загальна сума таких електронів за невеликим винятком дорівнює номеру групи.

• На зовнішньому енергетичному рівні атомів металічних елементів міститься небагато — 1, 2, рідше 3 (в окремих випадках більше) електрони. Атоми металічних елементів у хімічних реакціях легко їх віддають, проявляють при цьому відновні властивості й перетворюються на позитивно заряджені йони — катіони.

• У металів простежується виразна спільність фізичних властивостей: високі електро- і теплопровідність, металічний блиск, твердий агрегатний стан (виняток ртуть), ковкість, пластичність. Спільність фізичних властивостей металів зумовлена наявністю металічного зв'язку.

• У хімічному відношенні метали досить активні речовини. Їх хімічні властивості зумовлені наявністю в атомах валентних електронів, слабко зв'язаних з ядром. Прості речовини — метали — проявляють різну хімічну активність, на підставі якої їх розташовують у ряді активності.

• Більшість металів уступають у реакцію сполучення з киснем та іншими неметалами. Металам властиві реакції заміщення з кислотами, солями металічних елементів, розташованих у ряді активності правіше від них; водою (лужні й лужноземельні метали за звичайних умов). Деякі метали, наприклад алюміній і цинк, взаємодіють з лугами.

• Взаємодія металів з концентрованою сульфатною та нітратною кислотами різних концентрацій відрізняється від типової їх взаємодії із іншими кислотами тим, що крім солі утворюються вода й один із продуктів відновлення кислоти.

• Серед оксидів металічних елементів є основні, амфотерні й кислотні.

• Оксиди металічних елементів зі ступенем окиснення +1, +2 здебільшого проявляють основні властивості, а деякі — амфотерні. Оксиди металічних елементів з високим ступенем окиснення (+5, +6, +7) є кислотними оксидами.

• Гідроксиди Алюмінію та Цинку виявляють амфотерні властивості.

• Наявні у воді катіони Кальцію й Магнію зумовлюють її жорсткість. Розрізняють тимчасову жорсткість, для якої характерними є гідрогенкарбонати, і постійну, зумовлену хлоридами і сульфатами Кальцію й Магнію. Тимчасову жорсткість можна усунути кип'ятінням, постійну — додаванням речовин, що утворюють нерозчинні карбонати.

• Катіони металічних елементів, як і аніони, можна виявити в розчині за допомогою якісних реакцій: йони Феруму(2+), Феруму(3+) й Алюмінію — взаємодією їх розчинних сполук з розчином лугу; йони Барію — сульфат-аніонами; силікат-іони — катіонами Гідрогену; ортофосфат-іони — катіонами Аргентуму.

• Сплави — це системи, що складаються з двох і більше металів, а також металів і неметалів. Властивості сплавів різноманітні й відрізняються від властивостей вихідних компонентів. Цим послуговуються для створення сплавів з потрібними властивостями. Метали та їх сплави — цінні конструкційні матеріали сучасної техніки. Найпоширенішими сплавами заліза є чавун і сталь — сплави заліза з вуглецем, кремнієм, сіркою, фосфором, марганцем, що різняться вмістом у них домішок (у чавуні їх відсоток більший, ніж у сталі).

• Йони багатьох неметалічних і металічних елементів відіграють важливу біологічну роль в організмі людини.