Окислительные свойства простых веществ — неметаллов.

1. Окислительные свойства неметаллов проявляются, в первую очередь, при их взаимодействии с металлами (как вы знаете, металлы — всегда восстановители):

Окислительные свойства хлора Cl2 выражены сильнее, чем у серы, поэтому и металл Fe, который имеет в соединениях устойчивые степени окисления +2 и +3, окисляется им до более высокой степени окисления.

2. Большинство неметаллов проявляют окислительные свойства при взаимодействии с водородом. В результате образуются летучие водородные соединения:

3. Любой неметалл выступает в роли окислителя в реакциях с теми неметаллами, которые имеют более низкое значение электроотрицательности:

Электроотрицательность серы больше, чем у фосфора, поэтому она здесь проявляет окислительные свойства:

Электроотрицательность фтора больше, чем у всех остальных химических элементов, поэтому он проявляет свойства окислителя.

Фтор F2 — самый сильный окислитель из неметаллов, проявляет в реакциях только окислительные свойства.

4. Окислительные свойства неметаллы проявляют и в реакциях с некоторыми сложными веществами.

Отметим, в первую очередь, окислительные свойства неметалла кислорода в реакциях со сложными веществами:

а)

−4

C

H4+2

0

O2

→

+4

C

 

−2

O2

+2H2

−2

O

восстановитель

−4

C

−8

−

e

→

+4

C

|1

окислитель

0

O2

+4

−

e

→2

−2

O

|2

б)2

+4

S

O2+

0

O2

 

t°,кат.

→

2

+6

S

 

−2

O3

восстановитель

+4

S

−2

−

e

→

+6

S

|1

окислитель

0

O2

+4

−

e

→2

−2

O

|2

Не только кислород, но и другие неметаллы также могут быть окислителями в реакциях со сложными веществами — неорганическими (а, б) и органическими (в, г):

а)2

+2

Fe

 

−1

Cl2

+

0

Cl2

=2

+3

Fe

 

−1

Cl3

восстановитель

+2

Fe

−1

−

e

→

+3

Fe

|2

окислитель

0

Cl2

+2

−

e

→2

−

Cl

|1

Сильный окислитель хлор Cl2 окисляет хлорид железа (II) в хлорид железа (III);

б)2

+1

K

 

−1

I

+

0

Cl2

=

+1

K

 

−1

Cl

+

0

I2

восстановитель 2

−1

I

−2

−

e

→

0

I2

|1

окислитель

0

Cl2

+2

−

e

→2

−1

Cl

|1

Хлор Cl2 как более сильный окислитель вытесняет иод I2 в свободном виде из раствора иодида калия;

в)

−4

C

H4+

0

Cl2

 

свет

→

 

−2

CH3

 

−1

Cl

+H

−1

Cl

восстановитель

−4

C

−2

−

e

→

−2

C

|1

окислитель

0

Cl2

+2

−

e

→2

−1

Cl

|1

Галогенирование метана — характерная реакция для алканов;

г)

−2

C

H2

=

водныйр−р

 

−2

C

H2+

0

Br2

→

−1

C

H2

−1

Br

−

−1

C

H2

−1

Br

восстановитель

−2

C

−1

−

e

→

−1

C

|2

окислитель

0

Br2

+2

−

e

→2

−1

Br

|1

Вы помните, конечно, качественную реакцию на непредельные соединения — обесцвечивание бромной воды.

Восстановительные свойства простых веществ — неметаллов. При рассмотрении реакций неметаллов друг с другом мы уже отмечали, что, в зависимости от значения их электроотрицательности, один из них проявляет свойства окислителя, а другой — свойства восстановителя.

1. По отношению ко фтору все неметаллы (даже кислород) проявляют восстановительные свойства.

2. Разумеется, неметаллы, кроме фтора, служат восстановителями при взаимодействии с кислородом:

В результате реакций образуются оксиды неметаллов: несолеобразующие и солеобразующие кислотные. И хотя галогены непосредственно с кислородом не соединяются, известны их оксиды:

+1

Cl2

 

−2

O

,

+4

Cl

 

−2

O2

,

+7

Cl2

 

−2

O7

,

+1

Br2

 

−2

O

,

+4

Br

 

−2

O2

,

+5

I2

 

−2

O5

и др., которые получают косвенным путем.

3. Многие неметаллы могут выступать в роли восстановителя в реакциях со сложными веществами — окислителями:

а)

0

H2

+

+2 Cu O

оксид

 

t°

→

 

0

Cu

+

+1

H2

C

восстановитель

0

H2

−2

−

e

→2

+1

H

|1

окислитель

+2

Cu

+2

−

e

→

0

Cu

|1

б)6

0

P

+5

K +5 Cl O3

соль

 

t

→

5K

−1

Cl

+3

+5

P2

O5

восстановитель

0

P

−5

−

e

→

+5

P

|6

окислитель

+5

Cl

+6

−

e

→

−1

Cl

|5

в)

0

C

+4

H +5 NO O3

кислота

 

t°

→

 

+4

C

O2↑+4

+4

N

O2↑+2H2O

восстановитель

0

C

−4

−

e

→

+4

C

|1

окислитель

+5

N

+1

−

e

→

+4

N

|4

г)

восстановитель

0

H2

−2

−

e

→

+

2H

|1

окислитель

0

C

+2

−

e

→

−2

C

|1

Существуют и такие реакции, в которых один и тот же неметалл является одновременно и окислителем, и восстановителем. Это реакции самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования):

а)

0

Cl2

+H2O⇄H

−1

Cl

+H

+1

Cl

O

восстановитель

0

Cl

−1

−

e

→

+1

Cl

|1

окислитель

0

Cl

+1

−

e

→

−1

Cl

|1

б)3

0

Cl2

+6KOH=5K

−1

Cl

+K

+5

Cl

O3+2H2O

восстановитель

0

Cl

−5

−

e

→

+5

Cl

|1

окислитель

0

Cl

+1

−

e

→

−1

Cl

|5

Итак, подведем итоги. Большинство неметаллов могут выступать в химических реакциях как в роли окислителя, так и в роли восстановителя (восстановительные свойства не присущи только фтору F2).

Водородные соединения неметаллов. Общим свойством всех неметаллов является образование летучих водородных соединений, в большинстве из которых неметалл имеет низшую степень окисления.

Период	Группа
	III	IV	V	VI	VII
2	B2H6 диборан	CH4 метан	NH3 аммиак	H2O вода	HF фтороводород
3		SiH4 силан	P H3 фосфин	H2S сероводород	HCl хлороводород
4			AsH3 арсин	H2Se селеноводород	HBr бромоводород
5				H3Te теллуроводород	HI йодоводород

Среди приведенных формул веществ много таких, свойства, применение и получение которых вы изучали ранее: CH4,NH3,H2O,H2S,HCl.

Известно, что наиболее просто эти соединения можно получить непосредственно взаимодействием неметалла с водородом, т.е. синтезом:

1.H2+Cl2=2HCl

2.N2+3H2⇄2NH3

} В промышленности так получают хлороводород и аммиак.

3.C+2H2=CH4

4.2H2+O2=2H2O

5.H2+S⇄H2S

} Синтезы метана, воды и сероводорода имеют в основном теоретическое значение.

Все водородные соединения неметаллов образованы ковалентными полярными связями, имеют молекулярное строение и при обычных условиях являются газами, кроме воды (жидкость).

Для водородных соединений неметаллов характерно различное отношение к воде. Метан и силан в ней практически нерастворимы. Аммиак при растворении в воде образует слабое основание — NH3·H2O.

При растворении в воде сероводорода, селеноводорода, теллуроводорода, а также галогеноводородов образуются кислоты с той же формулой, что и сами водородные соединения: H2S,H2Se,H2Te,HF,HCl,HBr,HI.

Если сравнить кислотно-основные свойства водородных соединений, образованных неметаллами одного периода, например, второго (NH3,H2O,HF) или третьего (PH3,H2S,HCl), то можно сделать вывод о закономерном усилении их кислотных свойств и, соответственно, ослаблении основных. Это, очевидно, связано с тем, что увеличивается полярность связи Э—Н (где Э — неметалл).

Кислотно-основные свойства водородных соединений неметаллов одной подгруппы также отличаются. Например, в ряду галогеноводородов HF,HCl,HBr,HI прочность связи Э—Н уменьшается, т. к. увеличивается длина связи. В растворах HCl,HBr,HI диссоциируют практически полностью — это сильные кислоты, причем их сила увеличивается от HF к HI. При этом HF относится к слабым кислотам, что обусловлено еще одним фактором — межмолекулярным взаимодействием, образованием водородных связей …Н—F…H—F…. Атомы водорода связаны с атомами фтора F не только своей молекулы, но еще и соседней.

Обобщая сравнительную характеристику кислотно-основных свойств водородных соединений неметаллов, сделаем вывод об усилении кислотных и ослаблении основных свойств этих веществ по периодам и главным подгруппам с увеличением атомных номеров образующих их элементов.

Кроме рассмотренных свойств, водородные соединения неметаллов в окислительно-восстановительных реакциях всегда проявляют свойства восстановителей, ведь в них неметалл имеет низшую степень окисления.