Металлы и неметаллы | Свойства и положение в Периодической системе
Узнайте, чем отличаются металлы и неметаллы, как они расположены в Периодической системе, какие имеют физические и химические свойства, а также как их электронное строение влияет на поведение в химических реакциях.
Общая характеристика
Вещества бывают простые и сложные.
Сложные вещества подразделяются на:
- оксиды;
- основания;
- кислоты;
- соли.
Простые вещества в зависимости от электронного строения атомов подразделяют на:
- металлы;
- неметаллы.
Металлические и неметаллические элементы
На данный момент известно 118 химических элементов, из которых 96 образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами.
Все остальные 22 элемента относятся к неметаллам, которым свойственна ковалентная химическая связь.
Распространённость неметаллов в природе
Земная кора, включая атмосферу и гидросферу, на 76,7% состоит из таких неметаллов, как:
- кислород;
- кремний;
- водород;
- хлор;
- фосфор;
- углерод;
- азот.
В морской воде преобладают три неметалла:
- кислород;
- водород;
- хлор.
Их суммарное содержание составляет около 99%.
Металлы в природе
Металлические химические элементы обладают металлической химической связью и в природе могут встречаться:
- в виде простых веществ;
- в виде химических соединений.
То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.
Активные металлы
Металлические элементы, образующие химически активные металлы (Li–Mg), чаще всего встречаются в природе в составе солей:
- хлоридов;
- фторидов;
- сульфатов;
- фосфатов;
- других солей.
Примеры
Соли:
- кальция;
- натрия;
- магния
широко распространены в природных водоёмах.
Металлы средней активности
Металлы средней активности обычно встречаются в виде:
- оксидов;
- сульфидов.
Примеры минералов
| Минерал | Состав |
|---|---|
| Корунд | Оксид алюминия (Al₂O₃) |
| Галенит | Сульфид свинца(II) (PbS) |
Положение металлов и неметаллов в Периодической системе
В периодах:
- в I, II и III группах располагаются преимущественно металлы;
- в IV–VIII главных подгруппах располагаются преимущественно неметаллы.
Если провести условную диагональ от бора (B) к астату (At), то:
- справа и выше диагонали располагаются неметаллы;
- слева и ниже диагонали располагаются металлы.
Иллюстрация расположения элементов
Электронное строение металлов и неметаллов
На внешних энергетических уровнях металлов обычно находится от 1 до 3 электронов.
У неметаллов на внешнем энергетическом уровне находится от 4 до 8 электронов.
Электронное строение
| Тип элемента | Электронная конфигурация внешнего уровня |
|---|---|
| Металлы | ns¹–² np¹–² |
| Неметаллы | ns² np²–⁶ |
Размеры атомов
Для элементов одного периода характерна следующая закономерность:
Радиусы атомов металлов больше, чем радиусы атомов неметаллов того же периода.
Это связано с различиями в строении электронных оболочек и силе притяжения электронов ядром.
Классификация металлов и неметаллов
Металлы
По распространённости металлы подразделяются на:
- благородные;
- редкие;
- рассеянные;
- макроэлементы;
- микроэлементы.
Благородные металлы
К благородным металлам относятся:
- Au (золото);
- Ag (серебро);
- Pt (платина).
Неметаллы
По содержанию в живых организмах неметаллы подразделяются на:
- макроэлементы;
- микроэлементы;
- ультрамикроэлементы.
Водородные соединения металлов и неметаллов
Металлы
Металлы не образуют летучих водородных соединений.
Неметаллы
Неметаллы образуют летучие водородные соединения кислотного характера.
Примеры
| Формула | Название |
|---|---|
| HCl | Хлороводород |
| HF | Фтороводород |
| HBr | Бромоводород |
| HI | Иодоводород |
Некоторые неметаллы образуют водородные соединения, проявляющие основные свойства в водных растворах.
Примеры
| Формула | Название |
|---|---|
| NH₃ | Аммиак |
| PH₃ | Фосфин |
Физические свойства металлов и неметаллов
| Металлы | Неметаллы |
|---|---|
| Твёрдые вещества (кроме ртути) | Встречаются в газообразном, жидком и твёрдом состояниях |
| Имеют металлический блеск | Металлический блеск обычно отсутствует |
| Ковкие, пластичные, прочные | Обычно хрупкие |
| Хорошо проводят электрический ток и тепло | Плохие проводники тепла и электричества |
| Обычно имеют серебристо-белый или серебристо-серый цвет | Обладают разнообразной окраской |
| Не имеют запаха | Некоторые обладают резким запахом |
Исключения
Среди металлов
- ртуть (Hg) — жидкий металл;
- медь (Cu) — имеет красный цвет;
- золото (Au) — имеет жёлтый цвет.
Среди неметаллов
- бром (Br₂) — жидкость;
- йод (I₂) — обладает металлическим блеском;
- графит (одна из аллотропных модификаций углерода) — проводит электрический ток.
Сравнение металлов и неметаллов
| Признак | Металлы | Неметаллы |
|---|---|---|
| Число внешних электронов | 1–3 | 4–8 |
| Размер атомов | Больше | Меньше |
| Тип химической связи | Металлическая | Ковалентная |
| Электропроводность | Высокая | Низкая |
| Теплопроводность | Высокая | Низкая |
| Пластичность | Высокая | Низкая |
| Летучие водородные соединения | Не образуют | Образуют |
Главное запомнить
- Простые вещества подразделяются на металлы и неметаллы.
- Из 118 известных химических элементов 96 относятся к металлам.
- Металлы располагаются преимущественно в левой части Периодической системы.
- Неметаллы располагаются преимущественно в правой верхней части Периодической системы.
- Металлы обычно имеют 1–3 электрона на внешнем энергетическом уровне.
- Неметаллы обычно имеют 4–8 электронов на внешнем энергетическом уровне.
- Металлы хорошо проводят тепло и электрический ток.
- Неметаллы в большинстве случаев являются плохими проводниками.
Различия в свойствах металлов и неметаллов обусловлены особенностями строения их атомов и электронных оболочек.
