Најважније из лекције
- Положај и трендови: Неметални карактер расте дуж периоде (слева надесно), а опада низ групу (одозго надоле).
- Физичка својства: Немају метални сјај, лоши проводници струје и топлоте (изузетак: графит). Могу бити гасовити (\(\text{H}_2, \text{N}_2, \text{O}_2, \text{F}_2, \text{Cl}_2\)), течни (\(\text{Br}_2\)) или чврсти (\(\text{C}, \text{S}, \text{P}, \text{I}_2\)).
- Алотропија: Постојање истог елемента у више структурних облика (нпр. \(\text{O}_2 / \text{O}_3\), графит/дијамант).
- Хемијска својства: Са металима граде јонска једињења (соли и базне оксиде), а међусобно ковалентна једињења. Са кисеоником дају киселе оксиде (анхидриде киселина као што су \(\text{CO}_2, \text{SO}_2, \text{SO}_3\)).
- Сумпор: Чврст жути неметал; сагоревањем даје \(\text{SO}_2\), користи се за производњу сумпорне киселине (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)). Разблаживање киселине врши се искључиво додавањем киселине у воду.
Неметали су хемијски елементи који се налазе у горњем десном делу Периодног система елемената, са изузетком водоника који се налази у 1. групи.
Периодичност својстава:
- У оквиру периоде (слева надесно): неметални карактер елемената расте (опада метални карактер).
- У оквиру групе (одозго надоле): неметални карактер елемената опада.
Најизразитији неметали налазе се у 17. групи (халогени елементи: \(\text{F}\), \(\text{Cl}\), \(\text{Br}\), \(\text{I}\)) и 16. групи (халкогени: \(\text{O}\), \(\text{S}\), \(\text{Se}\)).
Неметали немају метални сјај, лоши су проводници топлоте и електричне струје (изузетак је графит, који проводи електричну струју).
| Агрегатно стање (при собној t) | Елементи и хемијске формуле | Боја и изглед |
|---|---|---|
| Гасовито (двоатомни молекули) | Водоник (\(\text{H}_2\)), Азот (\(\text{N}_2\)), Кисеоник (\(\text{O}_2\)) Флуор (\(\text{F}_2\)) Хлор (\(\text{Cl}_2\)) |
Безбојни гасови Бледожути гас Жутозелени гас |
| Течно (двоатомни молекули) | Бром (\(\text{Br}_2\)) - једини течни неметал | Наранџасто-смеђа течност |
| Чврсто | Угљеник (\(\text{C}\)) Сумпор (\(\text{S}\)) Фосфор (\(\text{P}\)) Јод (\(\text{I}_2\)) |
Црна супстанца (графит) Жута супстанца Црвена супстанца (црвени фосфор) Тамносива супстанца |
Алотропија је појава да се исти хемијски елемент у елементарном стању јавља у два или више различитих облика (структурних модификација) који се међусобно разликују по структури и својствима.
Примери алотропских модификација:
- Кисеоник: дикисеоник (\(\text{O}_2\)) и озон (\(\text{O}_3\)).
- Угљеник: дијамант и графит.
Неметали су основни градивни елементи свемира, Земљине коре, атмосфере, хидросфере и свих живих организама.
- Водоник (\(\text{H}\)): Најзаступљенији елемент у свемиру (око 75 % масе свемира). На Земљи се налази углавном везан у води (\(\text{H}_2\text{O}\)) и органским молекулима.
- Кисеоник (\(\text{O}\)): Најзаступљенији елемент у Земљиној кори (у саставу стена, песка, руда) и људском телу. У ваздуху се налази у елементарном стању као \(\text{O}_2\) (21 % запремински, 23 % масени удео). Озон (\(\text{O}_3\)) у вишим слојевима атмосфере штити од UV зрачења.
- Азот (\(\text{N}\)): Најзаступљенији гас у ваздуху (\(\text{N}_2\), 78 % запремински, 76 % масени удео). Саставни је део протеина и нуклеинских киселина.
- Угљеник (\(\text{C}\)): Настаје фузијом у звездама; гради минерале (кречњак), фосилна горива (угаљ, нафта, природни гас) и сва органска једињења. \(\text{CO}_2\) у атмосфери је важан за фотосинтезу, али доприноси и ефекту стаклене баште.
- Фосфор (\(\text{P}\)): У природи се јавља искључиво у једињењима. Калцијум-фосфат чини око 60 % масе костију.
- Сумпор (\(\text{S}\)): Јавља се елементаран (вулканске области) и у једињењима (руде сулфида и сулфата, протеини).
- Халогени елементи (\(\text{F}, \text{Cl}, \text{Br}, \text{I}\)): Врло су реактивни и у природи се јављају искључиво везани у виду јона/соли (нпр. \(\text{NaCl}\) у морској води и кухињској соли).
- Селен (\(\text{Se}\)): Есенцијални елемент у траговима (важан за имуни систем; у вишку токсичан).
Редослед заступљености у људском телу по маси:
\[ \text{O} > \text{C} > \text{H} > \text{N} > \text{Ca} > \text{P} > \text{K} > \text{S} > \text{Cl} > \text{Mg} > \text{Fe} \]
1. Реакције неметала са типичним металима (1. и 2. група PSE):
Настају јонска једињења (соли и базни оксиди).
Настају јонска једињења (соли и базни оксиди).
\[ 2\text{Na} + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{NaCl} \quad (\text{натријум-хлорид, јонска со}) \]
2. Реакције неметала међусобно:
Настају ковалентна једињења (молекули).
Настају ковалентна једињења (молекули).
\[ 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} \quad (\text{вода, ковалентно једињење}) \]
3. Реакције неметала са кисеоником:
Неметали сагоревањем/реакцијом са кисеоником граде оксиде неметала. Већина оксида неметала су кисели оксиди (анхидриди киселина) јер у реакцији са водом дају одговарајуће киселине.
Неметали сагоревањем/реакцијом са кисеоником граде оксиде неметала. Већина оксида неметала су кисели оксиди (анхидриди киселина) јер у реакцији са водом дају одговарајуће киселине.
\[ \text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 \quad (\text{угљеник(IV)-оксид}) \]
\[ \text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2 \quad (\text{сумпор(IV)-оксид}) \]
Сумпор (\(\text{S}\)) је чврста супстанца жуте боје, нерастворљива у води, лош проводник струје и топлоте.
Најважнија једињења сумпора:
- Сумпор(IV)-оксид (\(\text{SO}_2\)): Гас оштрог мириса, настаје сагоревањем сумпора, кисели оксид и загађивач ваздуха.
- Сумпор(VI)-оксид (\(\text{SO}_3\)): Кисели оксид, међупроизвод у синтези сумпорне киселине.
- Сумпорна киселина (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)): Једна од индустријски најважнијих неорганских киселина.
- Водоник-сулфид (\(\text{H}_2\text{S}\)): Отрован гас карактеристичног непријатног мириса на покварена јаја.
Правило при разблаживању киселина: Увек се киселина сипа у воду полако уз мешање (\(\text{K}\) у \(\text{V}\)), никада обрнуто, због бурне егзотермне реакције која може изазвати прскање концентроване киселине!
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Који је једини неметал који се при стандардним условима налази у течном агрегатном стању и које је боје?
Одговор: Једини течни неметал је бром (\(\text{Br}_2\)) и он је наранџасто-смеђе (наранџастобраон) боје.
Задатак 2 (лак): Који неметал представља изузетак међу неметалима по томе што добро проводи електричну струју, и о којој алотропској модификацији је реч?
Одговор: То је угљеник у облику алотропске модификације графита.
Задатак 3 (средњи): Напишите једначине хемијских реакција:
а) Настајања кухињске соли из елементарног натријума и хлора.
б) Сагоревања сумпора при чему настаје одговарајући кисели оксид.
а) Настајања кухињске соли из елементарног натријума и хлора.
б) Сагоревања сумпора при чему настаје одговарајући кисели оксид.
а) \( 2\text{Na} + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{NaCl} \) (настаје јонско једињење натријум-хлорид)
б) \( \text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2 \) (настаје ковалентни кисели оксид сумпор(IV)-оксид)
б) \( \text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2 \) (настаје ковалентни кисели оксид сумпор(IV)-оксид)
Задатак 4 (тежи): Објасните зашто се кисеоник у ваздуху (\(\text{O}_2\)) и озон (\(\text{O}_3\)) сматрају алотропским модификацијама, и наведите основне разлике у њиховој улози у природи.
Објашњење: Кисеоник (\(\text{O}_2\)) и озон (\(\text{O}_3\)) су сачињени од исте врсте атома (атома кисеоника), али се разликују по броју атома у молекулу и начину просторног повезивања, што представља појаву алотропије.
Улога у природи:
Улога у природи:
- \(\text{O}_2\) (дикисеоник) омогућава дисање аеробних организама и процес сагоревања; производи се фотосинтезом биљака.
- \(\text{O}_3\) (озон) се налази у вишим слојевима атмосфере (озоносфера) где апсорбује и штити живи свет од штетног Сунчевог ултраљубичастог (UV) зрачења.
