Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 19.1. Простые вещества — неметаллы

Строение. Физические свойства

В простых веществах атомы неметаллов связаны ковалентной неполярной связью. Благодаря этому формируется более устойчивая электронная система, чем у изолированных атомов. При этом образуются одинарные (например, в молекулах водорода Н2, галогенов F₂, Сl₂, Вr₂, I₂), двойные (например, в молекулах серы S₂), тройные (например, в молекулах азота N₂) ковалентные связи.

Как вам уже известно, простые вещества — неметаллы могут иметь:

1. Молекулярное строение. При обычных условиях большинство таких веществ представляют собой газы (Н₂, N₂, O₂, F₂, С1₂, O₃) или твердые вещества (I₂, Р₄, S₈) и лишь единственный — бром (Вr₂) является жидкостью. Все эти вещества молекулярного строения, поэтому летучи. В твердом состоянии они легкоплавки из-за слабого меж-молекулярного взаимодействия, удерживающего их молекулы в кристалле, и способны к возгонке.

2. Атомное строение. Эти вещества образованы длинными цепями атомов (С_n, В_n, Si_n, Se_n, Те_n). Из-за большой прочности ковалентных связей они, как правило, имеют высокую твердость, и любые изменения, связанные с разрушением ковалентной связи в их кристаллах (плавление, испарение), совершаются с большой затратой энергии. Многие такие вещества имеют высокие температуры плавления и кипения, а летучесть их весьма мала. (На рисунке 48 подчеркнуты символы тех элементов-неметаллов, которые образуют только атомные кристаллические решетки.)

Многие элементы-неметаллы образуют несколько простых веществ — аллотропных модификаций. Как вы помните, это свойство атомов называют аллотропией. Аллотропия может быть связана и с разным составом молекул (O₂, O₃), и с разным строением кристаллов. Аллотропными модификациями углерода являются графит, алмаз, карбин, фуллерен (рис. 49).

Рис. 49.
Кристаллические структуры аллотропных модификаций углерода:
а — графит; б — алмаз; в — фуллерен; г — карбин

Элементы-неметаллы, обладающие свойством аллотропии, обозначены на рисунке 48 звездочкой. Так что простых веществ — неметаллов гораздо больше, чем химических элементов-неметаллов.

Вы знаете, что для большинства металлов, за редким исключением (золото, медь и некоторые другие), характерна серебристо-белая окраска. А вот у простых веществ — неметаллов гамма цветов значительно разнообразнее: Р, Sе_аморф — красные; В_аморф — коричневый; O_2(Ж) — голубой; Si, As_мет — серые; Р₄ — бледно-желтый; I_2(т) — фиолетово-черный с металлическим блеском; Вr_2(ж) — бурая жидкость; Сl_2(г) — желто-зеленый; F_2(г) — бледно-зеленый; S_8(т) — желтая.

Несмотря на различия в физических свойствах неметаллов, все-таки нужно отметить и некоторые их общие черты. Все газообразные вещества, жидкий бром, а также типичные ковалентные кристаллы — диэлектрики, так как все внешние электроны их атомов использованы для образования химических связей. Кристаллы непластичны, и любая деформация вызывает разрушение ковалентных связей. Большинство неметаллов не имеют металлического блеска.