Химические свойства неметаллов

Неметаллы вступают в реакции с металлами, водородом, кислородом, водой, основаниями и некоторыми солями. По продуктам реакции и условиям её протекания можно определить химические свойства неметалла и составить уравнение реакции.

Общие свойства неметаллов

Неметаллы — простые вещества, атомы которых обычно легче присоединяют электроны, чем отдают их. Поэтому в реакциях они часто выступают как окислители: принимают электроны и понижают степень окисления. Однако некоторые неметаллы, например водород, углерод и сера, могут быть восстановителями, если реагируют с более сильным окислителем.

Химические свойства зависят от активности вещества и условий: температуры, света, присутствия воды или катализатора. Важное свойство большинства реакций неметаллов — образование бинарных соединений: солей, оксидов, галогенидов, сульфидов и гидридов.

Реакции неметаллов с металлами

Многие неметаллы реагируют с металлами с образованием солеобразных бинарных соединений. Металл отдаёт электроны и становится катионом, а неметалл принимает электроны и становится анионом. Например, натрий реагирует с хлором с образованием хлорида натрия, а железо — с серой с образованием сульфида железа(II).

С галогенами металлы обычно реагируют активно. Формулы продуктов определяются зарядом иона металла и числом атомов галогена. Алюминий с хлором образует хлорид алюминия \(\mathrm{AlCl_3}\), кальций с фтором — фторид кальция \(\mathrm{CaF_2}\).

Кислород реагирует со многими металлами. При этом образуются оксиды, а при особых условиях — пероксиды или другие соединения кислорода. Подробные случаи рассматриваются в теме химические свойства кислорода.

С азотом некоторые активные металлы образуют нитриды. Например, при нагревании кальция образуется нитрид кальция \(\mathrm{Ca_3N_2}\).

Реакции с водородом и кислородом

С водородом реагируют активные неметаллы. В результате образуются летучие водородные соединения: вода, хлороводород, сероводород, аммиак. Условия реакций различаются: водород с кислородом реагирует при поджигании, а азот с водородом — при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора.

Углерод, сера, фосфор и другие неметаллы горят в кислороде. Продуктом полного горения углерода является углекислый газ, серы — оксид серы(IV), фосфора — оксид фосфора(V). Если кислорода недостаточно, могут образовываться продукты неполного окисления, например угарный газ \(\mathrm{CO}\).

Свойства горения и условия воспламенения подробнее разобраны на странице горение веществ. Оксиды неметаллов часто являются кислотными: при взаимодействии с водой они образуют кислоты, а с основаниями — соли и воду.

Реакции с водой, основаниями и солями

Некоторые неметаллы реагируют с водой. Хлор растворяется в воде и частично вступает с ней в реакцию, образуя соляную и хлорноватистую кислоты. Это обратимая реакция.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями. Если основание растворимое, реакция обычно является реакцией обмена и приводит к соли и воде. Например, углекислый газ реагирует с раствором гидроксида кальция с образованием осадка карбоната кальция.

Некоторые неметаллы вытесняют менее активные неметаллы из их соединений. Наиболее известный пример — вытеснение брома или йода хлором из растворов бромидов или иодидов. Активность галогенов уменьшается в ряду \(\mathrm{F}_2>\mathrm{Cl}_2>\mathrm{Br}_2>\mathrm{I}_2\).

Взаимодействие неметалла с солью возможно только при выполнении условия вытеснения. Например, хлор вытесняет бром из бромида калия, а бром не вытесняет хлор из хлорида калия.

Как составлять уравнения реакций

При решении задания сначала определите реагенты и предполагаемый продукт, затем составьте формулу вещества по степеням окисления и расставьте коэффициенты. Индексы внутри формул изменять нельзя: они показывают состав вещества. Коэффициенты ставят только перед формулами.

Окислительно-восстановительная роль неметаллов

В реакции с металлом неметалл обычно принимает электроны и является окислителем. В реакции с кислородом углерод, сера или фосфор отдают электроны и являются восстановителями. Один и тот же элемент может проявлять разные свойства в зависимости от партнёра по реакции.