-->
|
|
|
Õèìèÿ 9 êëàññ ñ ÃÄÇ. Ãàáðèåëÿí § 18. Íåìåòàëëû: àòîìû è ïðîñòûå âåùåñòâà. Êèñëîðîä, îçîí, âîçäóõÂñå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû â çàâèñèìîñòè îò ñòðîåíèÿ è ñâîéñòâ àòîìîâ ðàçäåëÿþò íà ìåòàëëû, íåìåòàëëû è áëàãîðîäíûå ãàçû. Òàêæå íà ìåòàëëû è íåìåòàëëû êëàññèôèöèðóþò îáðàçóåìûå ýëåìåíòàìè ïðîñòûå âåùåñòâà, èñõîäÿ èç èõ ôèçè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ. Ñ ìåòàëëàìè âû ïîçíàêîìèëèñü â ïðåäûäóùåé ãëàâå. Òåïåðü ïåðåéä¸ì ê ðàññìîòðåíèþ íåìåòàëëîâ. Ñàìî ñëîâî «íåìåòàëëû» óêàçûâàåò, ÷òî ñâîéñòâà ýëåìåíòîâ-íåìåòàëëîâ è ñîîòâåòñòâóþùèõ èì ïðîñòûõ âåùåñòâ ïðîòèâîïîëîæíû ñâîéñòâàì ìåòàëëîâ. Åñëè äëÿ àòîìîâ ìåòàëëîâ õàðàêòåðíû ñðàâíèòåëüíî áîëüøèå ðàäèóñû è íåáîëüøîå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ (1—3) íà âíåøíåì óðîâíå, àòîìàì íåìåòàëëîâ, íàîáîðîò, ñâîéñòâåííû íåáîëüøèå ðàäèóñû àòîìîâ è ÷èñëî ýëåêòðîíîâ íà âíåøíåì ýíåðãåòè÷åñêîì óðîâíå îò 4 äî 8 (ó áîðà ýòèõ ýëåêòðîíîâ 3, íî àòîìû ýòîãî ýëåìåíòà èìåþò ìàëåíüêèé ðàäèóñ). Îòñþäà è ñòðåìëåíèå àòîìîâ ìåòàëëîâ ê îòäà÷å âíåøíèõ ýëåêòðîíîâ, ò. å. âîññòàíîâèòåëüíûå ñâîéñòâà, à äëÿ àòîìîâ íåìåòàëëîâ — ñòðåìëåíèå ê ïðè¸ìó íåäîñòàþùèõ äî çàâåòíîé âîñüì¸ðêè ýëåêòðîíîâ, ò. å. îêèñëèòåëüíûå ñâîéñòâà. Ýòè ñâîéñòâà õàðàêòåðèçóþòñÿ ïîëîæåíèåì íåìåòàëëîâ â ðÿäó ýëåêòðîîòðèöàòåëüíîñòè (ñì. ôîðçàö). Òàê, ôòîð ïðîÿâëÿåò òîëüêî îêèñëèòåëüíûå ñâîéñòâà, à êèñëîðîä — âîññòàíîâèòåëüíûå ñâîéñòâà èñêëþ÷èòåëüíî ïî îòíîøåíèþ ê ôòîðó è ò. ä. Ñðåäè 114 èçâåñòíûõ ñåãîäíÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ (èç íèõ 92 ýëåìåíòà íàéäåíû â ïðèðîäå) ê íåìåòàëëàì îòíîñÿò 22 ýëåìåíòà. Î ðàñïîëîæåíèè ìåòàëëîâ è íåìåòàëëîâ â Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå Ä. È. Ìåíäåëååâà ìû óæå ðàññêàçûâàëè â ïðåäûäóùåé ãëàâå. Çäåñü åù¸ ðàç îòìåòèì, ÷òî â Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå Ä. È. Ìåíäåëååâà ìåòàëëû ðàñïîëîæåíû â îñíîâíîì ïîä äèàãîíàëüþ —At, à íåìåòàëëû — ïî ýòîé äèàãîíàëè è íàä íåé â ãëàâíûõ ïîäãðóïïàõ (ðèñ. 71). Ñâîéñòâà ïðîñòûõ âåùåñòâ, îáðàçóåìûõ íåìåòàëëàìè, îòëè÷àþòñÿ áîëüøèì ðàçíîîáðàçèåì. Õîòÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòàëëàìè íåìåòàëëîâ ãîðàçäî ìåíüøå, äëÿ íèõ òðóäíî âûäåëèòü îáùèå õàðàêòåðíûå ïðèçíàêè.
Ñóäèòå ñàìè: âîäîðîä Í2, êèñëîðîä O2 è îçîí O3, ôòîð F2, õëîð Ñl2, àçîò N2 — ãàçû ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ, áðîì Âã2 — æèäêîñòü, à áîð, óãëåðîä (àëìàç è ãðàôèò), êðåìíèé, ôîñôîð (êðàñíûé è áåëûé), ñåðà (ïëàñòè÷åñêàÿ è ðîìáè÷åñêàÿ), ñåëåí, òåëëóð, èîä I< sub>2, àñòàò — òâ¸ðäûå âåùåñòâà. Åñëè äëÿ ïîäàâëÿþùåãî áîëüøèíñòâà ìåòàëëîâ õàðàêòåðåí ñåðåáðèñòî-áåëûé öâåò, òî îêðàñêà íåìåòàëëîâ — ïðîñòûõ âåùåñòâ îõâàòûâàåò âñå öâåòà ñïåêòðà: êðàñíûé (êðàñíûé ôîñôîð, êðàñíî-áóðûé æèäêèé áðîì), æ¸ëòûé (ñåðà), çåë¸íûé (õëîð — æ¸ëòî-çåë¸íûé ãàç), ôèîëåòîâûé (ïàðû èîäà). Òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ íåìåòàëëîâ ëåæàò â î÷åíü øèðîêîì èíòåðâàëå: îò 3800 °Ñ ó ãðàôèòà äî -259 °Ñ ó âîäîðîäà. Ýòà îñîáåííîñòü ñâîéñòâ íåìåòàëëîâ ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì îáðàçîâàíèÿ èìè äâóõ òèïîâ êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåø¸òîê: ìîëåêóëÿðíîé (O2, O3, N2, ãàëîãåíû, áåëûé ôîñôîð è äð.) è àòîìíîé (àëìàç, ãðàôèò, êðåìíèé, áîð è äð.). Ðàçíûì ñòðîåíèåì êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåø¸òîê îáúÿñíÿåòñÿ è ÿâëåíèå àëëîòðîïèè (âñïîìíèòå, ÷òî ýòî òàêîå). Íàïðèìåð, ýëåìåíò ôîñôîð îáðàçóåò ïðîñòîå âåùåñòâî ñ ìîëåêóëÿðíîé êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêîé — áåëûé ôîñôîð, ìîëåêóëû êîòîðîãî èìåþò ñîñòàâ Ð4, è ïðîñòîå âåùåñòâî ñ àòîìíîé êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêîé — êðàñíûé ôîñôîð Ð. Âòîðàÿ ïðè÷èíà àëëîòðîïèè ñâÿçàíà ñ ðàçíûì ÷èñëîì àòîìîâ â ìîëåêóëàõ ïðîñòûõ âåùåñòâ. Òèïè÷íûé ïðèìåð — ïðîñòûå âåùåñòâà, îáðàçóåìûå êèñëîðîäîì: êèñëîðîä O2 è îçîí O3.  îòëè÷èå îò áåñöâåòíîãî êèñëîðîäà O2, íå èìåþùåãî çàïàõà, îçîí — ýòî ñâåòëî-ñèíèé ãàç ñ ñèëüíûì çàïàõîì. Âû óæå çíàåòå èç êóðñà ïðîøëîãî ãîäà, ÷òî ïðèìåñü îçîíà â âîçäóõå, ïîÿâëÿþùàÿñÿ ïîñëå ãðîçû, äà¸ò îùóùåíèå ïðèÿòíîé ñâåæåñòè; ñîäåðæèòñÿ îçîí è â âîçäóõå ñîñíîâûõ ëåñîâ è ìîðñêîãî ïîáåðåæüÿ.  ïðèðîäå îçîí îáðàçóåòñÿ ïðè ýëåêòðè÷åñêèõ ðàçðÿäàõ èëè îêèñëåíèè îðãàíè÷åñêèõ ñìîëèñòûõ âåùåñòâ, à òàêæå ïðè äåéñòâèè óëüòðàôèîëåòîâûõ ëó÷åé íà êèñëîðîä.  ëàáîðàòîðèè åãî ïîëó÷àþò â ñïåöèàëüíûõ ïðèáîðàõ — îçîíàòîðàõ (ðèñ. 72) ïðè äåéñòâèè íà êèñëîðîä òèõèì (áåç èñêð) ýëåêòðè÷åñêèì ðàçðÿäîì.
Îçîí — ãîðàçäî áîëåå ñèëüíûé îêèñëèòåëü, ÷åì êèñëîðîä. Íà ñèëüíîé îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè îçîíà îñíîâàíî åãî ïðèìåíåíèå: îòáåëèâàíèå òêàíåé, äåçîäîðèðîâàíèå (óäàëåíèå çàïàõà) æèðîâ è ìàñåë, îáåççàðàæèâàíèå âîçäóõà è ïèòüåâîé âîäû. Îçîí èìååò î÷åíü áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ ñîõðàíåíèÿ âñåãî æèâîãî íà íàøåé ïëàíåòå. Íàïîìíèì, ÷òî îçîíîâûé ñëîé Çåìëè (ðèñ. 73), ðàñïîëîæåííûé íà âûñîòå 20—25 êì, çàäåðæèâàåò óëüòðàôèîëåòîâîå èçëó÷åíèå, êîòîðîå ðàçðóøàþùå äåéñòâóåò íà êëåòêè æèâûõ îðãàíèçìîâ. Ïîýòîìó ïîíÿòíî, êàê âàæíî ñîõðàíèòü ýòîò âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíûé ê äåéñòâèþ ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ «îçîíîâûé ùèò» ïëàíåòû îò ðàçðóøåíèÿ. Îçîí îòíîñÿò ê ïåðåìåííûì ñîñòàâëÿþùèì âîçäóõà. Åù¸ â êîíöå XVIII â. À. Ëàâóàçüå óñòàíîâèë, ÷òî âîçäóõ — ýòî íå ïðîñòîå âåùåñòâî, à ñìåñü ãàçîîáðàçíûõ íåìåòàëëîâ: àçîòà N2 (íà åãî äîëþ ïðèõîäèòñÿ 4/5 îáú¸ìà âîçäóõà) è êèñëîðîäà O2 (ñ îáú¸ìíîé äîëåé 1/5).  äàëüíåéøåì ïðåäñòàâëåíèÿ î ñîñòàâå âîçäóõà áûëè óòî÷íåíû.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçëè÷àþò ïîñòîÿííûå, ïåðåìåííûå è ñëó÷àéíûå ñîñòàâíûå ÷àñòè âîçäóõà. Ïîñòîÿííûå ñîñòàâíûå ÷àñòè âîçäóõà — ýòî àçîò, êèñëîðîä è áëàãîðîäíûå ãàçû (àðãîí, ãåëèé, íåîí è ò. ï.). Ñîäåðæàíèå èõ â òðîïîñôåðå îäèíàêîâî (òàáë. 6).
Ïåðåìåííûå ñîñòàâíûå ÷àñòè âîçäóõà — ýòî óãëåêèñëûé ãàç (îêîëî 0,03% ïî îáú¸ìó), âîäÿíûå ïàðû è îçîí (îêîëî 0,00004% ïî îáú¸ìó). Ñîäåðæàíèå èõ ìîæåò ñèëüíî èçìåíÿòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäíûõ è ïðîìûøëåííûõ óñëîâèé. Ê ñëó÷àéíûì ñîñòàâíûì ÷àñòÿì âîçäóõà îòíîñÿò ïûëü, ìèêðîîðãàíèçìû, ïûëüöó ðàñòåíèé, íåêîòîðûå ãàçû, â òîì ÷èñëå è òå, êîòîðûå îáðàçóþò êèñëîòíûå äîæäè: îêñèäû ñåðû, àçîòà è äð. Âîçäóõ, ñâîáîäíûé îò ïåðåìåííûõ è ñëó÷àéíûõ ñîñòàâíûõ ÷àñòåé, ïðîçðà÷åí, ëèø¸í öâåòà, âêóñà è çàïàõà, 1 ë åãî ïðè í. ó. èìååò ìàññó 1,29 ã. Ìîëÿðíàÿ ìàññà âîçäóõà îáú¸ìîì 22,4 ë (1 ìîëü) ðàâíà 29 ã/ìîëü. Âîçäóõ — ýòî îêåàí èç ãàçîâ, íà äíå êîòîðîãî æèâóò ëþäè, æèâîòíûå è ðàñòåíèÿ. Îí íåîáõîäèì äëÿ äûõàíèÿ è ôîòîñèíòåçà. Ðàñòâîð¸ííûé â âîäå êèñëîðîä âîçäóõà ñëóæèò äëÿ äûõàíèÿ îáèòàòåëåé âîäíîé ñðåäû (ðûá, âîäíûõ ðàñòåíèé). Âåëèêà ðîëü âîçäóõà â ïðîöåññàõ âûâåòðèâàíèÿ (ðàçðóøåíèÿ) ãîðíûõ ïîðîä è äëÿ ïî÷âîîáðàçîâàíèÿ (ðèñ. 74). Ïîä äåéñòâèåì âîçäóõà è áàêòåðèé ìèíåðàëèçóþòñÿ îðãàíè÷åñêèå îñòàòêè — îòæèâøèå îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà ïðåâðàùàþòñÿ â ìèíåðàëüíûå ñîåäèíåíèÿ è ñíîâà óñâàèâàþòñÿ ðàñòåíèÿìè.
Èç æèäêîãî âîçäóõà ïîëó÷àþò àçîò, àðãîí è êèñëîðîä, èñïîëüçóÿ ðàçíûå òåìïåðàòóðû èõ êèïåíèÿ (ðèñ. 75). Ïðè ïåðåãîíêå ñæèæåííîãî âîçäóõà ïåðâûì èñïàðÿåòñÿ àçîò.
1. Îáðàòèòåñü ê ýëåêòðîííîìó ïðèëîæåíèþ. Èçó÷èòå ìàòåðèàë óðîêà è âûïîëíèòå ïðåäëîæåííûå çàäàíèÿ. 2. Íàéäèòå â Èíòåðíåòå ýëåêòðîííûå àäðåñà, êîòîðûå ìîãóò ñëóæèòü äîïîëíèòåëüíûìè èñòî÷íèêàìè, ðàñêðûâàþùèìè ñîäåðæàíèå êëþ÷åâûõ ñëîâ è ñëîâîñî÷åòàíèé ïàðàãðàôà. Ïðåäëîæèòå ó÷èòåëþ ñâîþ ïîìîùü â ïîäãîòîâêå íîâîãî óðîêà — ñäåëàéòå ñîîáùåíèå ïî êëþ÷åâûì ñëîâàì è ñëîâî-ñî÷åòàíèÿì ñëåäóþùåãî ïàðàãðàôà.
1. Îïðåäåëèòå, âî ñêîëüêî ðàç òÿæåëåå (ëåã÷å) âîçäóõà êèñëîðîä, óãëåêèñëûé ãàç, âîäîðîä, ò. å. îïðåäåëèòå îòíîñèòåëüíóþ ïëîòíîñòü ýòèõ ãàçîâ ïî âîçäóõó (D)âîçä). 2. Çíàÿ îáú¸ìíûé ñîñòàâ âîçäóõà, íàéäèòå êîëè÷åñòâî âåùåñòâà êàæäîãî ãàçà: àçîòà è êèñëîðîäà â 100 ë âîçäóõà ïðè í. ó. 3. Îïðåäåëèòå ÷èñëî ìîëåêóë: à) êèñëîðîäà; á) àçîòà, ñîäåðæàùèõñÿ â 22,4 ë âîçäóõà ïðè í. ó. 4. Âû÷èñëèòå îáú¸ì âîçäóõà (í. ó.), êîòîðûé ïîòðåáóåòñÿ äëÿ ñæèãàíèÿ 20 ì3 ñåðîâîäîðîäà, åñëè ïðè ýòîì îáðàçóþòñÿ âîäà è îêñèä ñåðû (IV). Âû÷èñëèòå ìàññó ýòîãî âîçäóõà. 5. Ïîäãîòîâüòå ñîîáùåíèå î ïðèìåíåíèè êèñëîðîäà. ×òî òàêîå îçîíîâûå äûðû? Êàê ïðåäóïðåäèòü èõ ïîÿâëåíèå?
|
|
|