Металлов больше чем неметаллов

Обновлено: 20.05.2024

Наш мир наполняют различные простые вещества – металлы или неметаллы. При существовании 120 химических элементов, Вселенную наполняют более 400 простых веществ. Этот парадокс связан с понятием аллотропии – явлением образования одним химическим элементом двух и более простых веществ. Например, атом кислорода может формировать молекулярный кислород О2 и озон О3.

План урока:

Физические свойства металлов

Металлы – химические элементы, атомы которых в процессе реакции стремятся отдавать электроны. Они обладают металлической кристаллической решеткой и общими физическими свойствами. На данный момент известно более 87 металлов.

Для металлов характерен ряд свойств:

твердость (кроме ртути, которая представляет собой жидкость);
металлический блеск;
проводимость электрического тока и тепла;
пластичность.

Металлы при ударах не разрушаются, а меняют форму. С этой особенностью связано то, что из них производят проволоку, металлические листы и др. Развитие бронзового и железного века связано с производством товаров из металлов.

Физические свойства неметаллов

Неметаллы – химические элементы, атомы которых стремятся принять чужие электроны. Для них характерны атомные и молекулярные кристаллические решетки. Для атомов неметаллов не характерны общие физические свойства. На данный момент существует 22 неметалла.

Для неметаллов характерен ряд свойств:

хрупкость (неметаллы нельзя ковать);
отсутствие блеска;
непроводимость электрического тока и тепла.

Расположение металлов и неметаллов в периодической таблице Д.И. Менделеева

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы Менделеева. Металлы располагаются ниже диагонали «водород-бор- кремний-мышьяк-теллур-астат», а неметаллы выше.

Красные ячейки – неметаллы, синие – металлы

Элементы, расположенные вблизи диагонали, обладают смешанными свойствами: проявляют как металлические, так и неметаллические свойства. Они называются полуметаллами.

Красные ячейки – полуметаллы

Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной ковалентной связи, либо они не удерживаются достаточно прочно из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.

Закономерности в таблице Д.И. Менделеева

Каждый атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны находятся в ядре, который несет положительный заряд. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Атомный номер указывает на количество протонов.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее к нему притягиваются электроны. Т.о., атому сложнее отдавать электроны. Поэтому в периоде слева направо, с увеличением порядкового номера металлические свойства ослабевают, а неметаллические – усиливаются.

Неметаллы стремятся принять электроны от других атомов. Период в таблице указывает на количество электронных уровней. По мере увеличения числа орбиталей электроны отдаляются от ядра и атому сложнее удерживать электроны на последних уровнях. Т.о., в группе сверху вниз количество орбиталей возрастает, поэтому металлические свойства усиливаются, а неметаллические – уменьшаются.

Способы получения металлов

Большую часть металлов получают из оксидов при нагревании.

Металлы, имеющие на внешнем уровне один-два электрона, получают с помощью электролиза расплавов.

Химические свойства металлов

Все металлы проявляют восстановительные свойства. Легкость в отдачи внешнего электрона применяется в фотоэлементах. Степень активности определяется рядом активности. У самых активных на внешнем уровне располагается по одному электрону.

Общие химические свойства металлов выражаются в реакциях со следующими соединениями.

Активные металлы реагируют с галогенами и кислородом. С азотом взаимодействуют только литий, кальций и магний. Большинство металлов при взаимодействии с кислородом образуют оксиды, а наиболее активные металлы – пероксиды (N₂O₂).

2 Ca + MnO₂ → 2 CaO + Mn(нагревание)

Водород в кислотах вытесняют только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода.

Более активные металлы вытесняют из соединений менее активные.

Химические свойства щелочных и щелочно-земельных металлов (реакции с водой)

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

Способы получения неметаллов

Неметаллы синтезируют из природных соединений с помощью электролиза.

2 KCl → 2 K + Cl₂

Также неметаллы получают в результате окислительно-восстановительных реакций.

SiO₂ + 2 Mg → 2 MgO + Si

Химические свойства неметаллов

Неметаллы проявляют окислительные свойства. Самый активный неметалл – фтор. Он бурно реагирует со всеми веществами, а некоторые реакции сопровождаются горением и взрывом. В атмосфере фтора горят даже вода и платина. Фтор окисляет кислород и образует фторид кислорода OF₂.

Неметаллы вступают в реакции со следующими веществами.

3 F + 2 Al → 2 AlF₃ (нагревание)

S + Fe →FeS (нагревание)

Меньшей активностью обладают такие неметаллы как бор, графит, алмаз. Они могут проявлять восстановительные свойства.

2 C + MnO₂ → Mn + 2 CO

Коррозия металла

Коррозия – это процесс разрушения металлов или металлических конструкций под действием кислорода, воды и вредных примесей. Не все металлы подвергаются коррозии. Их стойкость зависит от ряда факторов.

На благородных металлах не образуется коррозия.
На поверхности алюминия, титана, цинке, хрома и никеля есть оксидная пленка, которая предотвращает процессы коррозии.

Различают несколько видов коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Она образуется под действием газов.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия – процесс разрушения металлов или металлических конструкций, который сопровождается электрохимическими реакциями. В большинстве металлов находятся примеси. В процессе коррозии электродами могут служить не только металлы, но и его примеси.

Например, в железе могут находиться примеси олова. В этом случае на аноде электроны переносятся от олова к железу и металлы растворяются, т.е. железо подвергаются коррозии. На катоде восстанавливается водород из воды или растворенного кислорода. Электрохимическая коррозия может сопровождаться следующими процессами.

Анод: Fe 2+ - 2e → Fe 0

Катод: 2H + + 2e → H₂

Способы защиты от коррозии

В промышленности популярны различные методы защиты металлов от коррозии.

Покрытия защищают поверхности от действия окислителей. Ими служат различные вещества:

покрытие менее активным металлом (железо покрывают оловом);
краски, лаки, смазки.
Создание специальных сплавов

Физические свойства сплавов и чистых металлов отличаются. Поэтому для повышения стойкости в сплав необходимо добавить дополнительные металлы.

Биологическая роль металлов и неметаллов

В организмах содержится множество различных металлов и неметаллов. Различных химических элементов в организме может не хватать, поэтому приходится потреблять их извне.Химические элементы можно разделить на две большие группы – макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относятся вещества, содержание которых в организме превышает 0,005 %. Эта группа включает водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.Микроэлементы – элементы, содержание которых не превышает 0,005%. К ним относятся железо, медь, селен, йод, хром, цинк, фтор, марганец, кобальт, молибден, кремний, бром, ванадий, бор. Каждый макро- и микроэлемент в организме выполняет определенную функцию.

Применение металлов и неметаллов

В синтезе химических препаратов и лекарств применяются чистые металлы и неметаллы. В органической химии металлы используются в качестве катализаторов, а также при получении металлорганических соединений. Неметаллы служат исходным сырьем для получения чистых кислот и других химических соединений.

Каких химических элементов больше: металлов или неметаллов?

Если по номенклатуре - то, как уже сказано, металлов. Если по количеству - то больше неметаллов. Во Вселенной 98% массы приходится на водород и гелий.

Если чисто не Земле - тут трудно сказать. В земной коре больше неметаллов - почти 50% по массе приходится на кислород. Масса всей Земли, по-видимому, создаётся металлами.

Химики до сих пор не определились. Относить водород к металлам или неметаллам. Если по химическим свойствам, то водород металл. И тогда металлов во Вселенной больше. До сих пор идет спор, что в центре Земли? Все охрипли, но к единому мнению не пришли. Одни считают, что ядро Земли железное, а другие, что из металлического водорода, А он, мол, имеет такую же плотность, как и железо. Скорее всего "хрипеть" будут еще долго и те и другие. Узнать это можно будет, когда смогут получить твердый водород и определить его свойства. Пока многие лаборатории мира что-то получают и выдают желаемое за действительное. — 3 года назад

Астрономы с вами не согласятся. Для них всё, водород и не гелий - не металлы, а всё остальное - металлы. Даже фтор.
Большинство прочих, не профессиональных химиков, тоже с этим не согласится. Для большинства
металл - это не нечто формальное, а вполне конкретное состояние вещества, характеризуемое некоторыми свойствами: "металлический " блеск и высокая электропроводность при нормальных условиях. Поэтому для большинства водород - не металл, а олово - металл, хотя оно бывает и полупроводником, при -40.
Существование твёрдого водорода в центре Земли - не поверю. Не те условия. В центре Юпитера ещё куда ни шло. но не Земли. — 3 года назад

Это не я придумал о металлическом водороде в центре Земли. Об этом много писали академические журналы в 60-70-х годах. Сейчас стало "не модно". — 3 года назад

А как оценить водород в гидридах металлов? Это соли,следовательно, водород всё же неметалл, т.к. и степень окисления его в этих соединениях -1, как у всех неметаллов, которые могут проявлять как положительную, так и отрицательную степень окисления, а металлы только электроположительны во всех соединениях. По массовой доле и числу атомов кислород в природе занимает первое место, а водород по массовой доле девятое, а по числу атомов - второе место. Грустному Роджеру мой виртуальный +. — 3 года назад

Опаньки. Если считать гидриды солями, и металл - металлом, то какая получается роль у водорода, а? — 3 года назад

Водород - неметалл. NaH, CaH2 - гидриды щелочных и щелочноземельных металлов рассматривают как соли, как NaCl, CaCl2. Почему Вас это так удивило? — 3 года назад

Дык в том-то и дело, то водород неметалл! Хоть в гидридах, хоть где.

А вообще-то странно считать гидриды солью. — 3 года назад

Гидриды щелоч. и щ-з металлов рассматривают как соли, хотя не совсем типичные по хим. свойствам, например, при нагревании, кроме гидридов лития и кальция, разлагаются на металл и водород. Все гидриды делятся на три вида: щ и щ-з Ме с ионной связью, переходных Ме - бертоллиды с металлической связью и гидриды неметаллов с ковалентной полярной связью. — 3 года назад

Типичные неметаллы (в пределах первых 103 элементов) - водород, гелий, бор, углерод, азот, кислород, фтор, кремний, фосфор, сера, хлор, мышьяк, селен, бром, теллур, йод и астат, плюс 6 инертных газов. Итого 23 штуки. Из них 2-3 склонны проявлять некоторые свойства металлов (теллур, мышьяк и немного селен).

Типичные металлы - литий, бериллий, натрий, магний, калий, скандий, рубидий, стронций, иттрий, индий. цезий, лантан и лантаноиды (кроме церия), таллий, франций, радий. Итого 28 штук.

Остальные элементы способны проявлять как свойства металлов, так и свойства неметаллов. Характерна с одной стороны большая склонность к металлическим свойствам, а с другой размытие границ между этими сущностями с ростом атомного номера. Поэтому типичные металлы, не обладающие амфотерными свойствами, практически иссякают к концу таблицы Менделеева, сохраняясь лишь в I и II группах, как и за типичными неметаллами среди сверхтяжелых элементов остается только VIII-я колонка инертных газов.

ПОМогите ПЛИЗЗ. чем отличаются металлы от неметаллов

С физической точки зрения металлы отличаются от неметаллов:
- металлическим блеском (который имеют также и некоторые неметаллы: йод и углерод в виде графита) ;
- хорошей электропроводностью;
- возможностью лёгкой механической обработки;
- высокой плотностью (обычно металлы тяжелее неметаллов) ;
- высокой температурой плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы) ;
- большой теплопроводностью
Все металлы, кроме ртути и франция находятся при нормальных условиях в твёрдом состоянии.
Металлы не отличаются разнообразной цветовой окраской: в основном, все они серые, за исключением красноватой меди и желтоватого золота. Неметаллы гораздо больше разнообразны по цвету.
Металлов намного больше, чем неметаллов, при том, их количество с открытием новых элементов в конце Периодической системы возрастает.
В технике металлы применяются, как констрункциооные материалы, их используют в качестве рабочей части инструментов (также используют алмаз, нитрид бора, керамику) , из металлов изотавливают электрические провода, в то же время их используют и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.) .
При обычных условиях неметаллы существуют в разных агрегатных состояниях. Из-за отсутствия в кристаллической решётке неметаллов свободных электронов, они плохо проводят тепло и электричество. Большинство из неметаллов не имеет металлического блеска.

С химической точки зрения на внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны) . Валентные электроны металлов как правило слабо связаны с ядром, причём с увеличением заряда ядра эта связь ослабевает вследствие большего радиуса атома. Металлы, как правило, реагируют с кислотами (реакция замещения) , причём в зависимости от разбавленности кислоты могут выделяться различные продукты с различной степенью окисления неметаллов в них.
Характерной особенностью неметаллов является большее (по сравнению с металлами) число электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов. Это определяет их большую способность к присоединению дополнительных электронов, и проявлению более высокой окислительной активности, чем у металлов.
Неметаллы имеют высокие значения сродства к электрону, большую электроотрицательность и высокий окислительно-восстановительный потенциал.
Благодаря высоким значениям энергии ионизации неметаллов, их атомы могут образовывать ковалентные химические связи с атомами других неметаллов и амфотерных элементов. В отличие от преимущественно ионной природы строения соединений типичных металлов, простые неметаллические вещества, а также соединения неметаллов имеют ковалентную природу строения.
У некоторых неметаллов наблюдается проявление аллотропии. Так, для газообразного кислорода характерны две аллотропных модификации — кислород (O2) и озон (O3), у твёрдого углерода множество форм — алмаз, астралены, графен, графан, графит, карбин, лонсдейлит, фуллерены, стеклоуглерод, диуглерод, углеродные наноструктуры (нанопена, наноконусы, нанотрубки, нановолокна) и аморфный углерод уже открыты, а ещё возможны и другие модификации, например, чаоит и металлический углерод.
В молекулярной форме в виде простых веществ в природе встречаются азот, кислород и сера.
Все инертные газы также встречаются в природе в основном в свободном виде.
Но чаще неметаллы находятся в химически связанном виде: это вода, минералы, горные породы, различные силикаты, фосфаты, бораты. По распространённости в земной коре неметаллы существенно различаются. Наиболее распространёнными являются кислород, кремний, водород; наиболее редкими — мышьяк, селен, иод.

1. Общая характеристика элементов металлов

Из \(118\) известных на данный момент химических элементов \(96\) образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами .

Металлические химические элементы в природе могут встречаться как в виде простых веществ, так и в виде соединений. То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.

Металлические элементы, образующие химически активные металлы ( Li–Mg ), в природе чаще всего встречаются в виде солей (хлоридов, фторидов, сульфатов, фосфатов и других).

Соли, образуемые этими металлами, являются главной составной частью распространённых в земной коре минералов и горных пород.

В растворённом виде соли натрия, кальция и магния содержатся в природных водах. Кроме того, соли активных металлов — важная составная часть живых организмов. Например, фосфат кальция Ca 3 ( P O 4 ) 2 является главной минеральной составной частью костной ткани.

Металлические химические элементы, образующие металлы средней активности ( Al–Pb ), в природе чаще всего встречаются в виде оксидов и сульфидов.

Металлические элементы, образующие химически неактивные металлы ( Cu–Au ), в природе чаще всего встречаются в виде простых веществ.


Рис. \(7\). Самородное золото Au	Рис. \(8\). Самородное серебро Ag	Рис. \(9\). Самородная платина Pt

Исключение составляют медь и ртуть, которые в природе встречаются также в виде химических соединений.

В Периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и находятся в главных (А) и побочных (Б) группах.

Рис. \(13\). Положение металлов в Периодической системе. Знаки металлических химических элементов расположены ниже ломаной линии B — Si — As — Te

В электронной оболочке атомов металлов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от \(1\) до \(3\) электронов. Исключение составляют только металлы \(IV\)А, \(V\)А и \(VI\)А группы, у которых на наружном энергетическом уровне находятся соответственно четыре, пять или шесть электронов.

В атомах металлов главных подгрупп валентные электроны располагаются на внешнем энергетическом уровне, а у металлов побочных подгрупп — ещё и на предвнешнем энергетическом уровне.

Радиусы атомов металлов больше, чем у атомов неметаллов того же периода. В силу отдалённости положительно заряженного ядра атомы металлов слабо удерживают свои валентные электроны.

Рис. \(14\). Характер изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и в группах. Радиусы атомов металлов существенно больше, чем радиусы атомов неметаллов, находящихся в том же периоде

Главное отличительное свойство металлов — это их сравнительно невысокая электроотрицательность (ЭО) по сравнению с неметаллами.

Рис. \(15\). Величины относительных электроотрицательностей (ОЭО) некоторых химических элементов (по Л. Полингу). ОЭО металлических химических элементов уступает соответствующей величине неметаллических химических элементов

Атомы металлов, вступая в химические реакции, способны только отдавать электроны, то есть окисляться, следовательно, в ходе превращений могут проявлять себя в качестве восстановителей .

Читайте также: