Неметали (реакційноздатні неметали)

Де розташовані неметали

Окрім водню, що розташований угорі 1-ї групи, реакційноздатні неметали перебувають у верхньому правому куті періодичної таблиці: вуглець у 14-й групі, азот і фосфор у 15-й, а кисень, сірка й селен у 16-й. Вони мають від чотирьох до шести зовнішніх електронів, як-от кисень ([He] 2s² 2p⁴), тоді як водень має лише один (1s¹). Їхні високі енергії іонізації та електронегативності означають, що вони схильні приєднувати чи спільно використовувати електрони, а не втрачати їх.

Фізичні властивості

За кімнатної температури водень, азот і кисень є безбарвними газами з двоатомних молекул (H₂, N₂ та O₂), а вуглець, фосфор, сірка й селен — твердими речовинами. Більшість неметалів мають низькі температури плавлення й кипіння та погано проводять тепло й електричний струм. Вуглець — велике виключення: алмаз є найтвердішим природним матеріалом, а графіт проводить електричний струм.

Кілька неметалів існують у вигляді алотропів — різних форм того самого елемента, як-от алмаз і графіт, кисень (O₂) та озон (O₃), білий і червоний фосфор.

Хімічна поведінка та тенденції

З металами неметали приєднують електрони, утворюючи від'ємні йони, як-от O²⁻, S²⁻ та N³⁻. Між собою вони спільно використовують електрони в ковалентних зв'язках, утворюючи молекули, як-от вода (H₂O), вуглекислий газ (CO₂), метан (CH₄) й амоніак (NH₃). Газоподібний азот дуже інертний через міцний потрійний зв'язок у N₂.

Кисень підтримує горіння: метан горить як CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, а сірка горить до діоксиду сірки, S + O₂ → SO₂. Оксиди неметалів зазвичай кислотні, тому діоксид сірки та оксиди азоту спричиняють кислотні дощі. Неметалічний характер зростає вздовж періоду й спадає вниз по групі, тож сірий селен уже є напівпровідником.

Неметали в житті та промисловості

Кисень, вуглець, водень і азот становлять близько 96 % маси людського тіла, а фосфор і сірка є важливими складовими ДНК і білків. Селен є мікроелементом, але токсичний у більших дозах. Водень — найпоширеніший елемент у Всесвіті, а повітря складається приблизно з 78 % азоту та 21 % кисню.

Азот і водень поєднують у процесі Габера для виробництва амоніаку для добрив (N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃). Кисень використовують у лікарнях і сталеливарному виробництві, сірку перетворюють на сульфатну кислоту, найбільш вироблювану промислову хімічну речовину, а вуглець є основою палива, пластмас і сталі.