stringtranslate.com

Неметалл

Неметалл – это химический элемент , который в большинстве случаев не обладает характерными металлическими свойствами. Авторы расходятся во мнениях по поводу включенных элементов; в этой статье рассматриваются 23 элемента, включая пограничные металлоиды .

Неметаллы, как правило, имеют низкую плотность и высокую электроотрицательность (способность атома в молекуле притягивать к себе электроны). Они варьируются от бесцветных газов, таких как водород, до блестящих твердых веществ, таких как йод . Неметаллы часто являются плохими проводниками тепла и электричества , а также являются хрупкими или рассыпчатыми, как твердые тела. Напротив, металлы являются хорошими проводниками и большинство из них податливы . В то время как оксиды металлов имеют тенденцию быть основными , оксиды неметаллов имеют тенденцию быть кислотными и никогда не являются основными.

Два самых легких неметалла, водород и гелий , вместе составляют около 98% наблюдаемой обычной материи во Вселенной по массе. Пять неметаллических элементов — водород, углерод, азот , кислород и кремний — составляют подавляющее большинство земной коры , атмосферы , океанов и биосферы . [n 2]

Отличительные свойства неметаллических элементов позволяют использовать их в конкретных целях, которые металлы часто не могут достичь. Они находят важное применение в электронике , хранении энергии , сельском хозяйстве и химическом производстве . Водород, кислород, углерод и азот являются важными строительными блоками для жизни.

Большинство неметаллических элементов не были идентифицированы до 18 и 19 веков. Хотя различие между металлами и другими минералами существовало с древности, основная классификация химических элементов на металлические и неметаллические возникла только в конце 18 века. С тех пор около двух десятков свойств были предложены в качестве единых критериев отличия неметаллов от металлов.

Определение и применимые элементы

Свойства, упомянутые ниже, относятся к наиболее стабильной форме элементов в условиях окружающей среды, если не указано иное.
Два тускло-серебряных скопления кристаллических осколков.
Как и углерод , мышьяк (запечатанный в контейнере для предотвращения потускнения ) при нагревании испаряется, а не плавится. Пар лимонно-желтого цвета и пахнет чесноком . [2] Химия мышьяка преимущественно неметаллическая по своей природе. [3]

Неметаллические химические элементы обычно имеют низкую плотность и высокую электроотрицательность . Им недостает большинства свойств, обычно присущих металлам : блеска , ковкости , пластичности и хорошей тепло- и электропроводности . В сочетании с кислородом неметаллы имеют тенденцию образовывать кислотные оксиды (в то время как металлы обычно образуют основные оксиды ). [4]

Точного определения неметалла не существует; [5] любой такой список открыт для обсуждения и пересмотра. [6] Какие элементы включены, зависит от свойств, которые считаются наиболее характерными для неметаллического или металлического характера. [n 3]

Эти четырнадцать элементов фактически всегда считаются неметаллами: [6] [7]

Еще три обычно классифицируются как неметаллы, но в некоторых источниках их называют « металлоидами », [8] термином, который относится к элементам, которые считаются промежуточными между металлами и неметаллами: [9]

Шесть элементов, наиболее часто встречающиеся в металлоидах, имеют относительно низкую плотность и преимущественно неметаллический химический состав; они включены в эту статью для сравнения:

Из 118 известных элементов [10] около 20% относятся к неметаллам. [11] Астат далее не рассматривается в этой статье из-за неопределенности относительно его поведения и статуса. [n 5] Сверхтяжелые элементы коперниций (элемент 112), флеровий (114) и оганессон (118) могут оказаться или не оказаться неметаллами; их статус не подтвержден. [19]

Общие свойства

Физические свойства неметаллов

Разнообразие цвета и формы
некоторых неметаллических элементов.

Около половины неметаллических элементов — газы; большая часть остальных представляет собой блестящие твердые вещества. Бром, единственная жидкость, настолько летуч, что обычно покрывается слоем его паров; сера — единственный цветной твердый неметалл. [n 6] Газообразные и жидкие неметаллы имеют очень низкую плотность, температуру плавления и кипения и являются плохими проводниками тепла и электричества. [20] Твердые элементы имеют низкую плотность, низкую механическую и структурную прочность (хрупкость или рассыпчатость), [28] но широкий диапазон электропроводности. [n 7]

Эти разнообразные формы вызваны различными внутренними структурами и механизмами связей. Неметаллы, существующие в виде дискретных атомов, таких как ксенон, или в виде небольших молекул, таких как кислород, сера и бром, имеют низкие температуры плавления и кипения; многие из них представляют собой газы при комнатной температуре, поскольку они удерживаются вместе слабыми дисперсионными силами Лондона , действующими между их атомами или молекулами. [32] Напротив, неметаллы, которые образуют гигантские структуры, такие как цепочки до 1000 атомов (например, селен), [33] листы (например, углерод в виде графита), [34] или трехмерные решетки (например, кремний ) [35] имеют более высокие температуры плавления и кипения и все являются твердыми веществами, поскольку для преодоления их более прочных ковалентных связей требуется больше энергии . [36] Неметаллы, расположенные ближе к левому или нижнему краю таблицы Менделеева, часто имеют слабые металлические взаимодействия между их молекулами, цепочками или слоями, что соответствует их близости к металлам; это происходит с бором, [37] углеродом, [38] фосфором, [39] мышьяком, [40] селеном , [41] сурьмой, [42] теллуром [43] и йодом. [44]

Структуры неметаллических элементов отличаются от структур металлов, прежде всего, изменением валентных электронов и размеров атомов. Металлы обычно имеют меньше валентных электронов, чем доступные орбитали, что приводит к тому, что они делятся электронами со многими соседними атомами, что приводит к центросимметричным кристаллическим структурам. [45] Напротив, неметаллы разделяют только электроны, необходимые для достижения электронной конфигурации благородного газа. [46] Например, азот образует двухатомные молекулы с тройными связями между каждым атомом, оба из которых таким образом приобретают конфигурацию благородного газа неона; в то время как больший размер атома сурьмы предотвращает тройную связь, в результате чего образуются искривленные слои, в которых каждый атом сурьмы одиночно связан с тремя другими соседними атомами. [47]

Неметаллы сильно различаются по внешнему виду. Блеск бора, графитового углерода, кремния, черного фосфора, германия, мышьяка, селена, сурьмы, теллура и йода является результатом их структуры, в которой присутствует разная степень делокализованных (свободно движущихся) электронов, которые рассеивают падающий видимый свет. [48] ​​Цветные неметаллы (сера, фтор, хлор, бром) поглощают некоторые цвета (длины волн) и передают дополнительные или противоположные цвета. Например, «знакомый желто-зеленый цвет хлора... обусловлен широкой областью поглощения в фиолетовой и синей областях спектра». [49] [n 8] Электроны бесцветных неметаллов (водорода, азота, кислорода и благородных газов) удерживаются достаточно сильно, так что в видимой части спектра не происходит поглощения и весь видимый свет передается. [51]

Электрическая и теплопроводность неметаллов, а также хрупкость твердых неметаллов также связаны с их внутренним устройством. Если в металлах хорошая проводимость и пластичность (податливость, пластичность) обычно связаны с наличием свободно движущихся и равномерно распределенных электронов , то [52] электроны в неметаллах обычно лишены такой подвижности. [53] Среди неметаллических элементов хорошую электро- и теплопроводность имеют только углерод (в виде графита — вдоль его плоскостей), мышьяк и сурьма. [n 9] Хорошая теплопроводность в остальном наблюдается только у бора, кремния, фосфора и германия; [29] такая проводимость передается посредством колебаний кристаллических решеток этих элементов. [54] Умеренная электропроводность наблюдается у бора, кремния, фосфора, германия, селена, теллура и йода. [n 10] Пластичность возникает при ограниченных обстоятельствах в углероде, как это видно в расслоенном (расширенном) графите [56] [57] и проволоке из углеродных нанотрубок, [58] в белом фосфоре (мягком, как воск, податливом и его можно разрезать ножом). , при комнатной температуре), [59] в пластичной сере , [60] и в селене, который можно вытягивать в провода из расплавленного состояния. [61]

Физические различия между металлами и неметаллами возникают из-за внутренних и внешних атомных сил. Внутри атома положительный заряд , исходящий от протонов в ядре атома, удерживает внешние электроны атома на месте. Внешне одни и те же электроны подвержены силам притяжения со стороны протонов соседних атомов. Когда внешние силы больше или равны внутренней силе, ожидается, что внешние электроны станут относительно свободными для перемещения между атомами, и прогнозируются металлические свойства. В противном случае ожидаются неметаллические свойства. [62]

Аллотропы

Более половины неметаллических элементов имеют ряд менее стабильных аллотропных форм, каждая из которых имеет свои физические свойства. [63] Например, углерод, наиболее устойчивой формой которого является графит , может проявляться в виде алмаза , бакминстерфуллерена , [64] и аморфных [65] и паракристаллических (смешанных аморфных и кристаллических) [66] вариаций. Аллотропы также встречаются у азота, кислорода, фосфора, серы, селена, металлоидов и йода. [67]

Химические свойства неметаллов

Красная дымящая азотная кислота : богатое азотом соединение, включающее диоксид азота (NO 2 ), кислотный оксид, используемый при производстве азотной кислоты.

Неметаллы имеют относительно высокие значения электроотрицательности, поэтому их оксиды обычно кислые. Исключения случаются, когда степень окисления низкая, неметалл не очень электроотрицательен или и то, и другое: так, вода (H 2 O) амфотерна [73] , а закись азота (N 2 O) нейтральна. [74] [№ 11]

Они имеют тенденцию приобретать или делиться электронами во время химических реакций, в отличие от металлов, которые имеют тенденцию отдавать электроны. Такое поведение тесно связано со стабильностью электронных конфигураций в благородных газах, имеющих полные внешние оболочки . Неметаллы обычно получают достаточно электронов, чтобы достичь электронной конфигурации следующего благородного газа, в то время как металлы имеют тенденцию терять электроны, достигая электронной конфигурации предыдущего благородного газа. Эти тенденции в неметаллических элементах кратко суммируются с помощью эмпирических правил дуэта и октета.

Кроме того, неметаллы обычно демонстрируют более высокие энергии ионизации , сродство к электрону и стандартные электродные потенциалы, чем металлы. Как правило, чем выше эти значения (включая электроотрицательность), тем более неметаллическим является элемент. [77] Например, химически очень активные неметаллы фтор, хлор, бром и йод имеют среднюю электроотрицательность 3,19 — показатель [n 12] выше, чем у любого отдельного металла. С другой стороны, среднее значение 2,05 [n 13] для химически слабых металлоидных неметаллов попадает в диапазон от 0,70 до 2,54 для металлов. [72]

Химические различия между металлами и неметаллами в первую очередь проистекают из силы притяжения между положительным зарядом ядра отдельного атома и его отрицательно заряженными внешними электронами. Слева направо в каждом периоде периодической таблицы заряд ядра увеличивается пропорционально количеству протонов в атомном ядре . [78] Следовательно, происходит соответствующее уменьшение атомного радиуса [79] , поскольку повышенный ядерный заряд притягивает внешние электроны ближе к ядру ядра. [80] В металлах воздействие ядерного заряда обычно слабее по сравнению с неметаллическими элементами. В результате при химической связи металлы имеют тенденцию терять электроны, что приводит к образованию положительно заряженных или поляризованных атомов или ионов , в то время как неметаллы имеют тенденцию приобретать эти электроны из-за их более сильного ядерного заряда, что приводит к образованию отрицательно заряженных ионов или поляризованных атомов. [81]

Число соединений, образуемых неметаллами, огромно. [82] Первые 10 мест в таблице «топ-20» элементов, наиболее часто встречающихся в 895 501 834 соединениях, перечисленных в реестре Chemical Abstracts Service на 2 ноября 2021 года, заняли неметаллы. Водород, углерод, кислород и азот вместе присутствовали в большинстве (80%) соединений. Кремний, металлоид, занял 11-е место. Самым рейтинговым металлом с частотой встречаемости 0,14% оказалось железо, занявшее 12-е место. [83] Несколько примеров неметаллических соединений: борная кислота ( H
3БО
3), используется в керамических глазурях ; [84] селеноцистеин ( C
3ЧАС
7НЕТ
2Se ), 21-я аминокислота жизни; [85] полуторный сульфид фосфора (P 4 S 3 ), обнаруженный в спичках ; [86] и тефлон ( (C
2Ф
4) н ), используется для создания антипригарных покрытий сковород и другой кухонной посуды. [87]

Осложнения

Химию неметаллов усложняют аномалии, возникающие в первой строке каждого блока таблицы Менделеева ; неравномерные периодические тенденции; высшие степени окисления; образование множественных связей; и свойства совпадают с металлами.

Аномалия первого ряда

Начиная с водорода, аномалия первого ряда обусловлена ​​главным образом электронными конфигурациями рассматриваемых элементов. Водород особенно примечателен своим разнообразным поведением связывания. Чаще всего он образует ковалентные связи, но может также потерять свой единственный электрон в водном растворе, оставив после себя голый протон с огромной поляризующей способностью. [89] Следовательно, этот протон может присоединяться к неподеленной электронной паре атома кислорода в молекуле воды, закладывая основу кислотно -щелочной химии . [90] Более того, атом водорода в молекуле может образовывать вторую , хотя и более слабую связь с атомом или группой атомов в другой молекуле. Как объясняет Кресси, такое соединение «помогает придать снежинкам шестиугольную симметрию, связывает ДНК в двойную спираль ; формирует трехмерные формы белков ; и даже повышает температуру кипения воды настолько высоко, что можно приготовить приличную чашку чая». [91]

Водород и гелий, а также бор и неон имеют необычно малые атомные радиусы. Это явление возникает из-за того, что подоболочки 1s и 2p не имеют внутренних аналогов (то есть нет нулевой оболочки и подоболочки 1p), и поэтому они не испытывают эффектов отталкивания электронов, в отличие от подоболочек 3p, 4p и 5p более тяжелых элементов. [92] В результате энергии ионизации и электроотрицательности этих элементов выше, чем можно было бы предположить в противном случае по периодическим тенденциям . Компактные атомные радиусы углерода, азота и кислорода способствуют образованию двойных или тройных связей. [93]

Хотя обычно по соображениям согласованности электронной конфигурации можно было бы ожидать, что водород и гелий будут размещены поверх элементов s-блока, значительная аномалия первого ряда, показанная этими двумя элементами, оправдывает альтернативное размещение. Водород иногда располагается над фтором в группе 17, а не над литием в группе 1. Гелий обычно помещается над неоном в группе 18, а не над бериллием в группе 2. [94]

Относительно недавняя разработка включает в себя определенные соединения более тяжелых элементов p-блока, таких как кремний, фосфор, германий, мышьяк и сурьма, демонстрирующие поведение, обычно связанное с комплексами переходных металлов . Это явление связано с небольшой энергетической щелью между заполненными и пустыми молекулярными орбиталями — областями молекулы, где находятся электроны и где они могут быть доступны для химических реакций. В таких соединениях такое более близкое энергетическое выравнивание обеспечивает необычную реакционную способность с небольшими молекулами, такими как водород (H 2 ), аммиак (NH 3 ) и этилен (C 2 H 4 ), характеристика, ранее наблюдавшаяся в основном в соединениях переходных металлов. Эти реакции могут открыть новые возможности в каталитических приложениях. [95]

Вторичная периодичность

График с вертикальной осью электроотрицательности и горизонтальной осью атомного номера. На графике изображены пять элементов: O, S, Se, Te и Po. Электроотрицательность Se выглядит слишком высокой и вызывает неровности кривой, которая в противном случае была бы гладкой.
Значения электроотрицательности халькогенных элементов группы 16, демонстрирующие W-образное чередование или вторичную периодичность, идущую вниз по группе.

Вторичное чередование периодичности в некоторых периодических трендах становится очевидным при нисхождении групп 13 к 15 и в меньшей степени к группам 16 и 17. [96] [n 14] Сразу после первого ряда металлов d-блока от скандия к цинку 3d-электроны в элементах p-блока , в частности, галлии (металле), германии, мышьяке, селене и броме, оказываются менее эффективными в экранировании увеличивающегося положительного заряда ядра. Тот же эффект наблюдается с появлением четырнадцати металлов f-блока , расположенных между барием и лютецием , что в конечном итоге приводит к меньшим атомным радиусам, чем ожидалось для элементов, начиная с гафния (Hf). [98]

Высшие степени окисления

Некоторые неметаллические элементы могут проявлять состояния окисления, отличные от тех, которые указаны правилом октетов, что обычно приводит к падению валентности с номером группы, равным –3, –2, –1 или 0. Такие состояния встречаются, например, в аммиак (NH 3 ), сероводород (H 2 S), фторид водорода (HF) и элементарный ксенон (Xe). С другой стороны, максимально возможная степень окисления увеличивается с +5 в группе 15 до +8 в группе 18 . Степень окисления +5 наблюдается начиная со второго периода, например, в азотной кислоте (HNO 3 ) и пентафториде фосфора (PCl 5 ). Высшие степени окисления в более поздних группах возникают только начиная с 3-го периода, например, в гексафториде серы (SF 6 ), гептафториде йода (IF 7 ), четырехокиси ксенона (XeO 4 ). Для более тяжелых неметаллов их больший атомный радиус и более низкие значения электроотрицательности обеспечивают более высокие объемные координационные числа , которые лучше переносят более высокие положительные заряды. [99]

Образование множественных связей

Еще одно различие между элементами периода 2 и другими элементами, особенно углеродом, азотом и кислородом, заключается в их склонности к образованию множественных связей. Соединения, образованные этими элементами, часто обладают уникальной стехиометрией и структурой, которые обычно не встречаются у элементов более поздних периодов, таких как различные оксиды азота. [99]

Недвижимость перекрывается

Молекулярная структура пентазения , многоатомного катиона азота с формулой N +5 и структурой N−N−N−N−N. [100]

Хотя некоторые элементы традиционно относят к неметаллам, а другие к металлам, происходит некоторое совпадение свойств. В начале двадцатого века, когда эра современной химии уже утвердилась, [101] Хамфри [102] заметил, что:

... эти две группы, однако, не отделены друг от друга совершенно резко; некоторые неметаллы по некоторым своим свойствам напоминают металлы, а некоторые металлы в чем-то приближаются к неметаллам.

Примеры металлоподобных свойств, встречающихся в неметаллических элементах, включают:

Примерами неметаллоподобных свойств, встречающихся в металлах, являются:

Типы

Классификация неметаллов может варьироваться : от двух типов до семи. Например, периодическая таблица Британской энциклопедии признает благородные газы, галогены и другие неметаллы, а элементы, обычно считающиеся металлоидами, разделяет на «другие металлы» и «другие неметаллы». [111] С другой стороны, семь из двенадцати цветовых категорий в периодической таблице Королевского химического общества включают неметаллы. [112] [№ 17]

Начиная с правой стороны таблицы Менделеева, можно выделить три типа неметаллов:

  относительно инертные благородные газы; [113]

  особенно реакционноспособные галогенные неметаллы; [114]

  смешанная реакционная способность «неклассифицированные неметаллы», набор, не имеющий широко используемого собирательного названия. [№ 19]

Элементы четвертого набора иногда признают неметаллами:

  обычно нереакционноспособные [n 21] металлоиды [131] иногда вместо этого считаются третьей категорией, отличной от металлов и неметаллов.

Границы между этими типами не резкие. [n 22] Углерод, фосфор, селен и йод граничат с металлоидами и имеют некоторый металлический характер, как и водород.

Наибольшее разногласие между авторами возникает на металлоидной «пограничной территории». [133] Некоторые считают, что металлоиды отличаются как от металлов, так и от неметаллов, в то время как другие классифицируют их как неметаллы. [134] Некоторые классифицируют некоторые металлоиды как металлы (например, мышьяк и сурьму из-за их сходства с тяжелыми металлами ). [135] [n 23] Металлоиды напоминают элементы, которые повсеместно считаются «неметаллами», поскольку имеют относительно низкую плотность, высокую электроотрицательность и схожее химическое поведение. [131] [№ 24]

Для контекста: металлическая сторона таблицы Менделеева также широко варьируется по реакционной способности. [n 25] Высокореактивные металлы заполняют большую часть s- и f-блоков слева, [n 26] просачиваются в раннюю часть d-блока. После этого реакционная способность обычно снижается ближе к p-блоку, металлы которого не обладают особой реакционной способностью. [n 27] Очень нереакционноспособные благородные металлы , такие как платина и золото , сгруппированы на острове внутри d-блока. [141]

благородные газы

стеклянная трубка, удерживаемая перевернутыми щипцами, имеет прозрачную на вид ледяную пробку, которая медленно тает, судя по прозрачным каплям, выпадающим из открытого конца трубки
Небольшой (длиной около 2 см) кусок быстро тающего аргонового льда .

Шесть неметаллов относятся к благородным газам: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. В обычных таблицах Менделеева они занимают крайний правый столбец. Их называют благородными газами из-за их исключительно низкой химической активности . [113]

Эти элементы обладают удивительно схожими свойствами, характеризующимися бесцветностью, отсутствием запаха и негорючестью. Благодаря закрытым внешним электронным оболочкам благородные газы обладают слабыми межатомными силами притяжения, что приводит к исключительно низким температурам плавления и кипения. [142] Как следствие, все они существуют в виде газов при стандартных условиях, даже те, атомные массы которых превосходят многие обычно твердые элементы. [143]

С химической точки зрения благородные газы обладают относительно высокой энергией ионизации, незначительным или отрицательным сродством к электрону и электроотрицательностью от высокой до очень высокой. Число соединений, образуемых благородными газами, исчисляется сотнями и продолжает увеличиваться, [144] причем большинство из этих соединений включают сочетание кислорода или фтора с криптоном, ксеноном или радоном. [145]

Галогенные неметаллы

натрий (Na), хлор (Cl) и поваренная соль (NaCl)
Коррозионный хлор, галогенный неметалл, соединяется с высокореактивным натрием, образуя стабильную, нереакционноспособную поваренную соль.

Хотя галогенные неметаллы являются особенно активными и коррозионными элементами, их также можно найти в повседневных соединениях, таких как зубная паста ( NaF ); обычная поваренная соль (NaCl); дезинфицирующее средство для бассейнов ( NaBr ); и пищевые добавки ( КИ ). Сам термин «галоген» означает « солеобразователь ». [146]

Физически фтор и хлор существуют в виде бледно-желтого и желтовато-зеленого газов соответственно, тогда как бром представляет собой красновато-коричневую жидкость, обычно покрытую слоем его паров; йод при наблюдении в белом свете выглядит как металлическое [147] твердое вещество. В электрическом отношении первые три элемента действуют как изоляторы , а йод ведет себя как полупроводник (вдоль его плоскостей). [148]

В химическом отношении галогенные неметаллы обладают высокими энергиями ионизации, сродством к электрону и значениями электроотрицательности и в основном являются относительно сильными окислителями . [149] Эти характеристики способствуют их коррозионному характеру. [150] Все четыре элемента имеют тенденцию образовывать преимущественно ионные соединения с металлами, [151] в отличие от остальных неметаллов (за исключением кислорода), которые имеют тенденцию образовывать преимущественно ковалентные соединения с металлами. [n 28] Высокореактивная и сильно электроотрицательная природа галогенных неметаллов воплощает неметаллический характер. [155]

Неклассифицированные неметаллы

Маленькая стеклянная баночка, наполненная маленькими матово-серыми вогнутыми пуговицами. Кусочки селена без ножек выглядят как крошечные грибы.
Селен проводит электричество примерно в 1000 раз лучше , когда на него падает свет , и это свойство используется в светочувствительных приложениях . [156]
беспорядочный агрегат коричневатых кристаллов
Буроватые кристаллы бакминстерфуллерена (С 60 ), полупроводникового аллотропа углерода.

После разделения неметаллических элементов на благородные газы и галогены, но до встречи с металлоидами, существует семь неметаллов: водород, углерод, азот, кислород, фосфор, сера и селен.

В наиболее стабильных формах три из них представляют собой бесцветные газы (H, N, O); три имеют вид металла (C, P, Se); и один желтый (S). В электрическом отношении графитовый углерод ведет себя как полуметалл вдоль своих плоскостей [157] и как полупроводник, перпендикулярный своим плоскостям; [158] фосфор и селен являются полупроводниками; [159] , тогда как водород, азот, кислород и сера являются изоляторами. [№ 29]

Эти элементы, которые часто считаются слишком разнообразными, чтобы заслуживать собирательного названия, [161] называются другими неметаллами , [162] или просто неметаллами . [163] В результате их химия обычно преподается по-разному, в соответствии с соответствующими группами периодической таблицы : [164] водород в группе 1; неметаллы группы 14 (включая углерод и, возможно, кремний и германий); неметаллы группы 15 (включая азот, фосфор и, возможно, мышьяк и сурьму); и неметаллы группы 16 (включая кислород, серу, селен и, возможно, теллур). Авторы могут выбрать другие подразделения по своему усмотрению. [№ 30]

Водород, в частности, ведет себя в некоторых отношениях как металл, а в других — как неметалл. [166] Как и металл, он может, например, образовывать сольватированный катион в водном растворе ; [167] он может заменять щелочные металлы в таких соединениях, как хлориды ( NaCl ср. HCl ) и нитраты ( KNO 3 ср. HNO 3 ), а также в некоторых металлоорганических структурах щелочных металлов; [168] и он может образовывать сплавоподобные гидриды с некоторыми переходными металлами . [169] И наоборот, это изолирующий двухатомный газ, родственный неметаллам азоту, кислороду, фтору и хлору. В химических реакциях он имеет тенденцию в конечном итоге достигать электронной конфигурации гелия (следующего за ним благородного газа), ведя себя таким образом как неметалл. [170] Он достигает этой конфигурации, образуя ковалентную или ионную связь [171] или, если он изначально отдал свой электрон, присоединяясь к неподеленной паре электронов. [172]

Некоторые или все эти неметаллы обладают несколькими общими свойствами. Будучи обычно менее реакционноспособными, чем галогены, [173] большинство из них могут встречаться в окружающей среде в природе. [174] Они играют важную роль в биологии [175] и геохимии . [161] В совокупности их физические и химические характеристики можно охарактеризовать как «умеренно неметаллические». [161] Однако все они имеют коррозионные аспекты. Водород может разъедать металлы . Углеродная коррозия может возникнуть в топливных элементах . [176] Кислотные дожди вызываются растворенным азотом или серой. Кислород вызывает коррозию железа через ржавчину . Белый фосфор , наиболее нестабильная форма, воспламеняется на воздухе и оставляет после себя остаток фосфорной кислоты . [177] Необработанный селен в почвах может привести к образованию агрессивного газообразного селеноводорода . [178] Неклассифицированные неметаллы в сочетании с металлами могут образовывать высокотвердые ( внедренные или тугоплавкие ) соединения [179] из-за относительно малых атомных радиусов и достаточно низких энергий ионизации. [161] Они также проявляют тенденцию связываться друг с другом , особенно в твердых соединениях. [180] Кроме того, диагональные отношения в таблице Менделеева среди этих неметаллов отражают аналогичные отношения среди металлоидов. [181]

Неклассифицированные неметаллы обычно встречаются в элементарных формах или в сочетании с другими элементами: [182]

Металлоиды

Шесть элементов, которые чаще всего называют металлоидами, — это бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма и теллур, каждый из которых имеет металлический вид. (Есть и другие элементы , которые реже называют металлоидами , включая углерод, алюминий, селен и полоний. Они обладают металлическими и неметаллическими свойствами, но преобладает тот или иной тип.) В стандартной периодической таблице они занимают диагональную область внутри p -блок, простирающийся от бора вверху слева до теллура внизу справа, вдоль разделительной линии между металлами и неметаллами, показанной в некоторых таблицах. [8]

Они хрупкие и плохо проводят тепло и электричество. В частности, бор, кремний, германий и теллур являются полупроводниками. Мышьяк и сурьма имеют электронную структуру полуметаллов , хотя оба имеют менее стабильные полупроводниковые формы : мышьяк в виде арсеноламприта, чрезвычайно редко встречающейся в природе формы ; [183] ​​и сурьма в ее синтетической тонкопленочной аморфной форме. [8] [184]

Химически металлоиды обычно ведут себя как (слабые) неметаллы. Среди неметаллических элементов они, как правило, имеют самые низкие энергии ионизации, сродство к электрону и значения электроотрицательности и являются относительно слабыми окислителями. Кроме того, они имеют тенденцию образовывать сплавы при соединении с металлами. [8]

Распространенность, источники и использование

Обилие неметаллических элементов

Водород и гелий доминируют во Вселенной, составляя примерно 98% всей обычной материи по массе. [n 31] Кислород, следующий по распространенности элемент, составляет около 1% состава Вселенной. [189]

Пять неметаллов — водород, углерод, азот, кислород и кремний — доминируют в доступной структуре Земли, образуя подавляющее большинство земной коры , атмосферы , гидросферы и биомассы , как показано в прилагаемой таблице. [190]

Источники неметаллических элементов

Неметаллы и металлоиды в необработанном виде извлекаются из: [174]

  минеральные руды — борные ( боратные минералы ); углерод (уголь; алмаз; графит); фтор (флюорит); [n 32] кремний ( диоксид кремния ); фосфор (фосфаты); сурьма ( стибнит , тетраэдрит ); йод (в йодате натрия и йодиде натрия );

  побочные продукты добычи — германий ( цинковые руды); мышьяк ( медные и свинцовые руды); селен и теллур (медные руды); и радон (урансодержащие руды);

  жидкий воздух — азот, кислород, неон, аргон, криптон, ксенон; [№ 34]

  природный газ — водород ( метан ), гелий, сера ( сероводород ); и

  рассол морской воды — хлор, бром, йод.

Использование неметаллических элементов

Неметаллические элементы обладают особыми свойствами [200] , которые позволяют использовать их в самых разных природных и технологических целях. В живых организмах водород, кислород, углерод и азот служат основными строительными блоками жизни. [201] Некоторые ключевые технологические применения неметаллических элементов находятся в освещении и лазерах, медицине и фармацевтике, а также в керамике и пластмассах. Прилагаемая таблица иллюстрирует широкий спектр применений.

Некоторые конкретные применения обнаруженных позже или более редких неметаллических элементов включают:

История, предыстория и таксономия

Открытие

мужчина становится на колени в углу затемненной комнаты перед светящейся флягой; некоторые помощники находятся дальше позади него и различимы в темноте
Алхимик, открывающий фосфор (1771) Джозефа Райта . Алхимик—Хенниг Бранд ; свечение исходит от сгорания фосфора внутри колбы.

Хотя большинство неметаллических элементов было обнаружено в XVIII и XIX веках, некоторые из них были обнаружены гораздо раньше. Углерод, сера и сурьма были известны еще в древности. Мышьяк был открыт в Средние века (приписывается Альберту Великому ), а фосфор — в 1669 году (выделен из мочи Хеннигом Брандом ). Гелий, открытый в 1868 году, является единственным элементом, первоначально не обнаруженным на самой Земле. [n 35] Самым последним обнаруженным неметаллом является радон, обнаруженный в конце 19 века. [174]

Неметаллы были впервые выделены с использованием ряда химических и физических методов, включая спектроскопию , фракционную перегонку , радиационное обнаружение , электролиз , подкисление руды, реакции замещения , сжигание и процессы контролируемого нагрева. Некоторые неметаллы встречаются в природе в виде свободных элементов, другие требуют сложных процедур извлечения:

Происхождение и использование термина

Отрывок из английского перевода « Элементарного трактата о химии » Лавуазье (1789 г.), [222] в котором перечислены элементарные газы кислород, водород и азот (и ошибочно включены свет и теплотворность ), а также неметаллические вещества сера, фосфор и углерод, в том числе ионы хлорида , фтора и бората _

Хотя различие между металлами и другими минеральными веществами существовало с древних времен, только к концу XVIII века начала формироваться основная классификация химических элементов на металлические и неметаллические вещества. Прошло еще девять десятилетий, прежде чем термин «неметалл» получил широкое распространение.

Около 340 г. до н.э. в книге III своего трактата «Метеорология » древнегреческий философ Аристотель разделил вещества, обнаруженные на Земле, на две отдельные группы: металлы и «ископаемые». [n 37] В последнюю категорию вошли различные минералы, такие как реальгар , охра , рудь , сера, киноварь и другие вещества, которые он называл «камнями, которые нельзя плавить». [223]

До средневековья классификация минералов оставалась практически неизменной, хотя и с различной терминологией. В четырнадцатом веке английский алхимик Ричард Англикус расширил классификацию минералов в своей работе Correctorium Alchemiae. В этом тексте он предположил существование двух основных типов минералов. В первую категорию, которую он назвал «основными минералами», вошли такие хорошо известные металлы, как золото, серебро, медь, олово, свинец и железо. Вторая категория, обозначенная как «второстепенные минералы», включала такие вещества, как соли, атрамента ( сульфат железа ), квасцы , купорос , мышьяк, аурипигмент , сера и подобные вещества, которые не были металлическими телами. [224]

Термин «неметаллический» имеет историческое происхождение, относящееся как минимум к 16 веку. В медицинском трактате 1566 года французский врач Луа де Л'Оне описал особые свойства веществ, полученных из растительных источников. В своих трудах он провел значительное сравнение характеристик материалов, происходящих из так называемых металлических и неметаллических почв. [225]

Позже французский химик Николя Лемери обсуждал металлические и неметаллические минералы в своей работе « Универсальный трактат о простых лекарствах, расположенных в алфавитном порядке», опубликованной в 1699 году. В своих трудах он размышлял, принадлежит ли вещество «кадмий» к первой категории, сродни кобальту. ( кобальтит ), или вторая категория, примером которой является то, что тогда было известно как каламин — смешанная руда, содержащая карбонат и силикат цинка . [226]

Поворотный момент в систематической классификации химических элементов, различающей металлические и неметаллические вещества, наступил в 1789 году с работой Антуана Лавуазье , французского химика. Он опубликовал первый современный список химических элементов в своем революционном [227] Traité élémentaire de chimie . Элементы были разделены на отдельные группы, включая газы, металлические вещества, неметаллические вещества и земли (термостойкие оксиды). [228] Работа Лавуазье получила широкое признание и была переиздана в двадцати трёх изданиях на шести языках в течение первых семнадцати лет своего существования, что значительно продвинуло понимание химии в Европе и Америке. [229]

Окончательное и широкое распространение термина «неметалл» последовало за сложным и длительным процессом развития, охватившим почти девять десятилетий. В 1811 году шведский химик Берцелиус ввёл термин «металлоиды» [230] для описания неметаллических элементов, отметив их способность образовывать с кислородом в водных растворах отрицательно заряженные ионы . [231] [232] Хотя терминология Берцелиуса получила широкое признание, [233] позже она подверглась критике со стороны некоторых, кто нашел ее нелогичной, [232] неправильно примененной, [234] или даже недействительной. [235] [236] В 1864 году в отчетах указывалось, что термин «металлоиды» все еще одобрялся ведущими авторитетами, [237] но были оговорки по поводу его уместности. Рассматривалась идея обозначить такие элементы, как мышьяк , как металлоиды. [237] Уже в 1866 году некоторые авторы начали предпочитать термин «неметалл» термину «металлоид» для описания неметаллических элементов. [238] В 1875 году Кемсхед [239] заметил, что элементы делятся на две группы: неметаллы (или металлоиды) и металлы. Он отметил, что термин «неметалл», несмотря на его составной характер, является более точным и стал общепринятым в качестве предпочтительной номенклатуры.

Предлагаемые критерии различия

В 1809 году британский химик и изобретатель Хамфри Дэви сделал революционное открытие, которое изменило представление о металлах и неметаллах. [261] Его выделение натрия и калия представляло собой значительный отход от традиционного метода классификации металлов исключительно на основе их тяжеловесности или высокой плотности. [262] Натрий и калий, напротив, плавали на воде. [n 39] Тем не менее, их классификация как металлов была прочно установлена ​​на основании их различных химических свойств. [265]

Еще в 1811 году были предприняты попытки усилить дифференциацию между металлами и неметаллами путем изучения ряда свойств, включая физические, химические и электронные характеристики. В представленной здесь таблице указаны 22 таких объекта, отсортированных по году упоминания и типу.

Одним из наиболее широко известных свойств, используемых в этом контексте, является влияние нагрева на электропроводность. С повышением температуры проводимость металлов снижается, а проводимость неметаллов увеличивается. [252] Однако плутоний , углерод, мышьяк и сурьма не соответствуют нормам. При нагревании плутония (металла) в диапазоне температур от –175 до +125 °C его проводимость увеличивается. [266] Аналогичным образом, несмотря на общепринятую классификацию углерода как неметалла, при нагревании углерода (как и графита) его электропроводность снижается. [267] Мышьяк и сурьма, которые иногда классифицируются как неметаллы, ведут себя аналогично углероду, что подчеркивает сложность различия между металлами и неметаллами. [268]

Книн и его коллеги [269] предположили, что классификацию неметаллов можно осуществить, установив единый критерий металличности. Они признали, что существуют различные правдоподобные классификации, и подчеркнули, что, хотя эти классификации могут в некоторой степени различаться, в целом они согласны с категоризацией неметаллов.

Эмсли [270] указывал на сложность этой задачи, утверждая, что ни одно свойство само по себе не может однозначно отнести элементы ни к категории металлов, ни к категории неметаллов. Более того, Джонс [271] подчеркнул, что системы классификации обычно полагаются на более чем два атрибута для определения различных типов.

Джонсон [272] различал металлы и неметаллы на основании их физического состояния, электропроводности, механических свойств и кислотно-основной природы их оксидов:

  1. газообразные элементы – неметаллы (H, N, O, F, Cl и благородные газы);
  2. жидкости (Hg, Br) бывают металлическими и неметаллическими: Hg, как хороший проводник, является металлом; Br, обладая плохой проводимостью, является неметаллом;
  3. Твердые тела бывают либо пластичными и податливыми, твёрдыми и хрупкими, либо мягкими и рассыпчатыми:
а. пластичные и ковкие элементы – металлы;
б. к твердым и хрупким элементам относятся B, Si и Ge, которые являются полупроводниками и, следовательно, не являются металлами; и
в. К мягким и рассыпчатым элементам относятся C, P, S, As, Sb, [n 40] Te и I, которые имеют кислотные оксиды, указывающие на неметаллический характер. [№ 41]

Ряд авторов [277] отмечали, что неметаллы обычно имеют низкую плотность и высокую электроотрицательность. Прилагаемая таблица, в которой используется порог плотности 7 г/см 3 и электроотрицательности 1,9 (пересмотренный Полингом), показывает, что неметаллы имеют низкую плотность и высокую электроотрицательность. Напротив, металлы имеют либо низкую плотность в сочетании с низкой электроотрицательностью. или высокая плотность и низкая или высокая электроотрицательность. Голдвайт и Спилман [278] добавили, что «... более легкие элементы имеют тенденцию быть более электроотрицательными, чем более тяжелые». Средняя электроотрицательность для элементов таблицы с плотностью менее 7 г/см 3 (металлов и неметаллов) равна 1,97 по сравнению с 1,66 для металлов с плотностью более 7 г/см 3 .

Некоторые авторы разделяют элементы на металлы, металлоиды и неметаллы, но Одерберг [279] с этим не согласен, утверждая, что по принципам категоризации все, что не классифицируется как металл, следует считать неметаллом.

Разработка типов

Боковой профиль высеченного в камне выдающегося французского джентльмена.
Гаспар Альфонс Дюпаскье (1793–1848), французский врач, фармацевт и химик, изображенный на Памятнике великим людям де ла Мартиньер  [ фр ] в Лионе , Франция . В 1844 году он предложил основную систематику неметаллов.

В 1844 году Альфонс Дюпаскье  [ фр ] , французский врач, фармацевт и химик, [280] разработал базовую таксономию неметаллов, чтобы помочь в изучении этих элементов. Он писал: [281]

Они будут разделены на четыре группы или раздела, как показано ниже:
Органогены O, N, H, C
Сульфуроиды S, Se, P
Хлороиды F, Cl, Br, I
Бороиды Б, Си.

Четырехчленная классификация Дюпаскье находит отголоски в современных типах неметаллов. Органогены и сульфуроиды родственны неклассифицированным неметаллам. Позднее хлоридные неметаллы были признаны независимо как галогены. [282] Бороидные неметаллы в конечном итоге превратились в металлоиды, причем эта классификация началась еще в 1864 году. [237] Благородные газы также были выделены в отдельную группу среди неметаллов еще в 1900 году. [283]

Его таксономию хвалили за ее естественную основу, противопоставляя ее искусственным системам того периода. [284] [n 43] Тем не менее, она представляет собой значительное отклонение от других современных классификаций, поскольку она группирует вместе кислород, азот, водород и углерод. [286]

Ранее (в 1828 и 1859 годах) Дюма классифицировал неметаллы как (1) водород; (2) фтор в йод; (3) кислород в серу; (4) азот в мышьяк; и (5) углерод, бор и кремний; [287] предвосхищая вертикальные группировки периодической таблицы Менделеева 1871 года. Пять классов Дюма попадают в современные группы 1 , 17 , 16 , 15 и 14 плюс 13 соответственно.

Металлоидные неметаллы

Хотя бор и кремний были признаны неметаллами, [n 44] согласно Дюпаскье, германий, мышьяк, сурьма и теллур были проблематичными. Германий (полупроводник) стал считаться металлом с плохой проводимостью из-за присутствия примесей. Понимание германия как полупроводника (а впоследствии и как металлоида) возникло в 1930-х годах с развитием физики полупроводников. [207] Мышьяк и сурьма, которые уже давно вызывают проблемы в классификационной науке, являются блестящими металлическими проводниками. Они были отнесены Менделеевым к металлам [289] , несмотря на то, что (в 1864 г.) считалось более уместным называть мышьяк металлоидом. [290] Теллур, вероятно, получил суффикс «ий» из-за своего металлического вида. [291] Менделеев, однако, описал теллур как переходное соединение между металлами и неметаллами, что отражает развивающееся понимание этих элементов. [292]

Металлоиды стали чаще рассматривать как промежуточные элементы, несмотря на то, что было известно, что они имеют преимущественно неметаллический химический состав. [293] В 1947 году Полинг включил ссылку на металлоиды в свой классический [294] и влиятельный [295] учебник « Общая химия: введение в описательную химию и современную химическую теорию». Он описал их как «элементы с промежуточными свойствами... которые включают бор , кремний , германий , мышьяк , сурьму , теллур и полоний ». [296] Он сказал, что они находились в центре его шкалы электроотрицательности, со значениями электроотрицательности, близкими к 2. [n 45] Ситуацию усугубляло появление полупроводниковой промышленности в 1950-х годах. За этим последовало развитие твердотельной электроники с начала 1960-х годов. Полупроводниковые свойства германия и кремния (а также бора и теллура) укрепили идею о том, что металлоиды являются «промежуточными» или «промежуточными элементами». [298] В 1982 году Голдсмит [299] заметил, что «новейший подход заключается в том, чтобы подчеркнуть аспекты их физической и/или химической природы, такие как электроотрицательность, кристалличность, общая электронная природа и роль некоторых металлоидов как полупроводников».

Сравнение выбранных объектов недвижимости

В таблицах этого раздела описаны свойства пяти типов элементов (благородных газов, галогенных неметаллов, неклассифицированных неметаллов, металлоидов и, для сравнения, металлов) в условиях окружающей среды на основе их наиболее устойчивых форм.

Цель состоит в том, чтобы показать, что большинство свойств демонстрируют прогрессию слева направо в переходе от металлического к неметаллическому характеру или средних значениях. [300] [301] Некоторое перекрытие границ может произойти, поскольку выпадающие элементы каждого типа проявляют менее выраженные, гибридные или атипичные свойства. [302] [n 46] Эти перекрытия или переходные точки, наряду с горизонтальными, диагональными и вертикальными отношениями между элементами, составляют часть «огромного количества информации», обобщенной периодической таблицей. [304]

Пунктирные линии вокруг столбцов для металлоидов означают, что рассмотрение этих элементов как отдельного типа может варьироваться в зависимости от автора или используемой схемы классификации.

Физические свойства неметаллов по типам

Физические свойства представлены в произвольном порядке для удобства их определения.

Химические свойства неметаллов по типам

Химические свойства начинаются с общих характеристик и переходят к более конкретным деталям.

† Водород также может образовывать сплавоподобные гидриды [169]
‡ Обозначения «низкий », «средний », « высокий » и «очень высокий» произвольно основаны на диапазонах значений, перечисленных в таблице.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Астат , [1] коперниций , флеровий и оганессон слишком радиоактивны, чтобы их можно было увидеть в больших количествах.
  2. ^ По весу O/Si/H составляют 83,9% коры; Н/О, 99% атмосферы; O/H — 99,4% гидросферы; и O/C/H/N – 96% биомассы.
  3. ^ Металлический или неметаллический характер обычно обозначается одним свойством, а не двумя или более.
  4. ^ Двумерный полупроводник металлического вида со следами делокализованных электронов [16]
  5. ^ Из-за своей редкости и чрезвычайной радиоактивности астат в литературе часто игнорируется. [12] Обычно считается, что галоген является неметаллом. [13] В химическом отношении исследования следовых количеств астата, которые не обязательно надежны, [14] продемонстрировали свойства как металлов, так и неметаллов. [15] С другой стороны, учитывая почти металлический характер его более легкого родственного йода, [n 4] ряд авторов предполагают, что астат может быть металлом. [17] Исследование 2013 года, основанное на релятивистской химии, пришло к выводу, что это будет одноатомный металл с плотноупакованной кристаллической структурой, [18] но это не было подтверждено экспериментально.
  6. ^ Твердый йод имеет серебристый металлический вид под белым светом при комнатной температуре. [26] Он сублимируется при обычных и более высоких температурах, переходя из твердого состояния в газообразное; его пары имеют фиолетовый цвет. [27]
  7. ^ Твердые неметаллы имеют значения электропроводности от 10 -18 См•см -1 для серы [29] до 3 × 10 4 в графите [30] или 3,9 × 10 4 для мышьяка ; [31] см. От 0,69 × 10 4 для марганца до 63 × 10 4 для серебра (оба металла). [29] Проводимость графита (неметалла) и мышьяка (металлоидного неметалла) превышает проводимость марганца. Такое совпадение показывает, что может быть трудно провести четкую грань между металлами и неметаллами.
  8. ^ Поглощенный свет может быть преобразован в тепло или переизлучен во всех направлениях, так что спектр излучения в тысячи раз слабее, чем падающее световое излучение [50]
  9. ^ Значения теплопроводности металлов колеблются от 6,3 Вт · м -1 К -1 для нептуния до 429 для серебра ; ср. сурьма 24,3, мышьяк 50 и углерод 2000. [29] Значения электропроводности металлов колеблются от 0,69 См·см -1 · 10 4 для марганца до 63 · 10 4 для серебра ; ср. углерод 3 × 10 4 , [30] мышьяк 3,9 × 10 4 и сурьма 2,3 × 10 4 . [29]
  10. ^ Эти элементы являются полупроводниками . [55]
  11. ^ Хотя CO и NO обычно называют нейтральными, CO представляет собой слегка кислый оксид, реагирующий с основаниями с образованием формиатов (CO + OH − → HCOO − ); [75] , а в воде NO реагирует с кислородом с образованием азотистой кислоты HNO 2 (4NO + O 2  + 2H 2 O → 4HNO 2 ). [76]
  12. ^ F−I: 3,98 + 3,16 + 2,96 + 2,66 = 12,76/4 = 3,19
  13. ^ B−Te: 2,04 + 1,9 + 2,01 + 2,18 + 2,05 + 2,1 = 12,28/6 = 2,04
  14. ^ Конечным результатом является четно-нечетная разница между периодами (за исключением s-блока ), которую иногда называют вторичной периодичностью: элементы в четных периодах имеют меньшие атомные радиусы и предпочитают терять меньше электронов, в то время как элементы в нечетных периодах (кроме первые) различаются в противоположном направлении. Тогда многие свойства в p-блоке демонстрируют зигзагообразную, а не плавную тенденцию вдоль группы. Например, фосфор и сурьма в нечетные периоды 15-й группы легко достигают степени окисления +5, тогда как азот, мышьяк и висмут в четные периоды предпочитают оставаться при +3. [97]
  15. ^ Например, проводимость графита составляет 3 × 10 4 См•см -1 [103] , тогда как проводимость марганца составляет 6,9 × 10 3 См•см -1 [104]
  16. ^ Гомополиатомный катион состоит из двух или более атомов одного и того же элемента, связанных вместе и несущих положительный заряд, например, N 5 + , O 2 + и Cl 4 + . Такие ионы известны далее для C, P, Sb, S , Se, Te, Br, I и Xe. [106] .
  17. ^ Из двенадцати категорий в таблице Менделеева Королевского общества пять отображаются только с металлическим фильтром, три - только с неметаллическим фильтром и четыре - с обоими фильтрами. Интересно, что шесть элементов, отмеченных как металлоиды (B, Si, Ge, As, Sb и Te), видны под обоими фильтрами. Шесть других элементов (113–120: Nh, Fl, Mc, Lv, Ts и Og), статус которых неизвестен, также отображаются под обоими фильтрами, но не включены ни в одну из двенадцати цветовых категорий.
  18. ^ Кавычки в источнике не встречаются; они используются здесь, чтобы прояснить, что в источнике слово « неметаллы» используется как формальный термин для рассматриваемого подмножества химических элементов, а не применяется к неметаллам в целом.
  19. ^ Различные конфигурации этих неметаллов называются, например, основными неметаллами, [115] биоэлементами, [116] центральными неметаллами, [117] CHNOPS, [118] основными элементами, [119] «неметаллами», [ 120] [n 18] бесхозные неметаллы, [121] или окислительно-восстановительные неметаллы [122]

    Для удобства здесь используется описательная фраза «неклассифицированные неметаллы» .

  20. ^ Мышьяк стабилен в сухом воздухе. Длительное пребывание во влажном воздухе приводит к образованию черного налета на поверхности. «Мышьяк плохо подвергается воздействию воды, щелочных растворов или неокисляющих кислот». [126] Иногда его можно встретить в природе в несвязанном виде. [127] Он имеет положительный стандартный восстановительный потенциал (As → As 3+ + 3e = +0,30 В), что соответствует классификации полублагородных металлов. [128]
  21. ^ «Кристаллический бор относительно инертен». Кремний «как правило, крайне инертен». [123] «Германий — относительно инертный полуметалл». [124] «Чистый мышьяк также относительно инертен». [125] [n 20] «Металлическая сурьма… инертна при комнатной температуре». [129] «По сравнению с S и Se, Te имеет относительно низкую химическую активность». [130]
  22. ^ Такая размытость границ и перекрытие часто встречаются в классификационных схемах. [132]
  23. ^ Джонс придерживается философского или прагматического взгляда на эти вопросы. Он пишет: «Хотя классификация является неотъемлемой чертой всех отраслей науки, на границах всегда есть трудные случаи. Граница класса редко бывает резкой  ... Ученым не следует терять сон из-за трудных случаев. система классификации полезна для экономии описания, структурирования знаний и нашего понимания, а сложные случаи составляют небольшое меньшинство, то сохраните ее. Если система становится менее чем полезной, откажитесь от нее и замените ее системой, основанной на различных общих характеристики". [132]
  24. ^ Соответствующее сравнение свойств металлов, металлоидов и неметаллов см. в Rudakiya & Patel (2021), p. 36
  25. ^ Таким образом, Веллер и др. [136] пишут: «Те [элементы], классифицируемые как металлические, варьируются от высокореакционноспособного натрия и бария до благородных металлов, таких как золото и платина. Неметаллы… включают… агрессивный, сильно окисляющий фтор и инертные газы, такие как как гелий». В связи с этим Бейзер [137] добавляет: «В течение каждого периода происходит более или менее устойчивый переход от активного металла через менее активные металлы и слабоактивные неметаллы к высокоактивным неметаллам и, наконец, к инертному газу».
  26. ^ В полной периодической таблице Менделеева f-блок расположен между s- и d-блоками.
  27. ^ Для металла p-блока алюминий может быть весьма реактивным, если с его тонкого и прозрачного защитного покрытия из Al 2 O 3 удалить. [138] Алюминий соседствует с высокореактивным металлом s-блока магнием, поскольку в периоде 3 отсутствуют элементы f- или d-блока. Магний также имеет «очень прочную тонкую оксидную пленку , которая защищает основной металл от воздействия». [139] Таллий , металл с p-блоком, не подвержен воздействию воды и щелочей, но подвергается воздействию кислот и медленно окисляется на воздухе при комнатной температуре. [140]
  28. ^ Оксиды металлов обычно ионные. [152] С другой стороны, оксиды металлов с высокими степенями окисления обычно либо полимерные, либо ковалентные. [153] Полимерный оксид имеет связанную структуру, состоящую из множества повторяющихся звеньев. [154]
  29. ^ Сера, изолятор, и селен, полупроводник, являются фотопроводниками — их электропроводность увеличивается на шесть порядков под воздействием света [160]
  30. ^ Например, Вульфсберг делит неметаллы, исходя из их электроотрицательности по Полингу, на очень электроотрицательные неметаллы (более 2,8: N, O, F, Cl и Br) и электроотрицательные неметаллы (1,9–2,8: H, B, C, Si, P, S, Ge, As, Se, Sb, Te, I и Xe). Впоследствии он сравнивает эти два типа на основе их стандартных восстановительных потенциалов . Остальные благородные газы (He, Ne, Ar, Kr и Rn) не выделяются, так как не имеют стандартных восстановительных потенциалов и по этому признаку не могут сравниваться с другими сильно электроотрицательными и электроотрицательными неметаллами. Однако, исходя из перечисленных значений электроотрицательности (стр. 37), He, Ne, Ar и Kr будут очень электроотрицательными неметаллами, а Rn будет электроотрицательным неметаллом. Неметаллы B, Si, Ge, As, Se, Sb и Te отнесены им дополнительно к металлоидам. [165]
  31. ^ Обычная материя, включая звезды, планеты и все живые существа, составляет менее 5% Вселенной. Остальное – темная энергия и темная материя – пока еще плохо изучено. [188]
  32. ^ В исключительных случаях исследование, проведенное в 2012 году, отметило наличие 0,04% природного фтора ( F
    2    ) по весу в антозоните , приписывая эти включения излучению крошечных количеств урана. [191]
  33. ^ Ожидается, что Xe будет металлическим при давлениях, возникающих в ядре Земли [193]
  34. ^ В атмосфере Земли присутствует около 10 15 тонн благородных газов. [192] В ядре Земли может находиться около 10 13 тонн ксенона в форме стабильных интерметаллических соединений XeFe 3 и XeNi 3 . [n 33] Это могло бы объяснить, почему «исследования атмосферы Земли показали, что более 90% ожидаемого количества Xe истощено». [194]
  35. ↑ Как гелий приобрел суффикс -ium , объясняется в следующем отрывке его первооткрывателем Уильямом Локьером : «Я взял на себя ответственность придумать слово гелий  ... Я не знал,  было ли это вещество... металлом, подобным металлу. кальций или газ, подобный водороду, но я знал, что он вел себя как водород [найденный на Солнце] и что водород, как заявил Дюма , вел себя как металл». [214]
  36. ^ Берцелиус , открывший селен, считал, что он обладает свойствами металла в сочетании со свойствами серы [219]
  37. ^ Не путать с современным использованием окаменелостей для обозначения сохранившихся останков, отпечатков или следов любого некогда живого существа.
  38. ^ Отношение Голдхаммера-Герцфельда примерно равно кубу атомного радиуса, разделенному на молярный объем . [243] Точнее, это соотношение силы, удерживающей внешние электроны отдельного атома на месте, с силами, действующими на тех же электронах, возникающими в результате взаимодействия между атомами твердого или жидкого элемента. Когда межатомные силы больше или равны атомной силе, указывается внешняя межатомная сила и прогнозируется металлическое поведение. В противном случае ожидается неметаллическое поведение.
  39. ^ Когда Дэви выделил натрий и калий, их низкая плотность бросила вызов общепринятому мнению, что металлы являются тяжелыми веществами. Поэтому было предложено называть их металлоидами , что означает «похожие на металлы по форме или внешнему виду». [263] Это предложение было проигнорировано; два новых элемента были приняты в клуб металлов с учетом их физических свойств (непрозрачность, блеск, ковкость, проводимость) и «их качеств химического соединения». Хэйр [264] заметил, что линия разграничения между металлами и неметаллами была «уничтожена» открытием щелочных металлов, имеющих плотность меньше плотности воды:
    «Особый блеск и непрозрачность были использованы как средство различения; а также это превосходство в способности проводить тепло и электричество... Однако так трудно было провести грань между металлическими... и неметаллическими ...что тела, которые одни авторы относят к одному классу, другие включают в другой. Так, селен, кремний и цирконион [sic] одни химики относили к металлам, другие - к неметаллическим телам. ." ...
  40. ^ Хотя триоксид сурьмы обычно считается амфотерным , его свойства очень слабой кислоты преобладают над свойствами очень слабого основания [273]
  41. ^ Джонсон посчитал B неметаллом, а Si, Ge, As, Sb, Te, Po и At «полуметаллами», то есть металлоидами.
  42. ^ (а) До элемента 99 (эйнштейний), за исключением 85 и 87 (астат и франций), значения взяты из Эйлуорда и Финдли. [274]
    (b) Обзор определений термина «тяжелый металл» выявил критерии плотности в диапазоне от более 3,5 г/см 3 до более 7 г/см 3 . [275]
    (c) Вернон указал минимальную электроотрицательность 1,9 для металлоидов по пересмотренной шкале Полинга [8]
    (d) Значения электроотрицательности для благородных газов взяты из Рама, Зенга и Хоффмана [276]
  43. ^ Естественная классификация была основана на «всех признаках классифицируемых веществ, в отличие от «искусственных классификаций», основанных на одном единственном признаке», например, на сродстве металлов к кислороду. «Естественная классификация в химии учитывала бы самые многочисленные и наиболее существенные аналогии». [285]
  44. ^ Оба элемента изначально были изолированы в нечистых или аморфных формах, и только когда они были получены в чистых кристаллических формах, их металлический вид стал очевиден [288]
  45. ^ Шкала электроотрицательности Полинга варьировалась от 0,7 до 4, что дает среднюю точку 2,35. Значения электроотрицательности его металлоидов варьировались от 1,9 для Si до 2,1 для Te. Неклассифицированные неметаллы варьировались от 2,1 для H до 3,5 для O. [297]
  46. ^ Подобное явление в более общем плане применимо к определенным группам таблицы Менделеева, где, например, благородные газы в группе 18 действуют как мост между неметаллами p -блока и металлами s -блока ( группы 1 и 2 ). [303]
  47. ^ Все четыре имеют менее стабильные нехрупкие формы: [314] углерод в виде расслоенного (расширенного) графита , [56] [315] и в виде проволоки из углеродных нанотрубок ; [58] фосфор в виде белого фосфора (мягкий, как воск, податливый, его можно резать ножом при комнатной температуре); [59] сера в виде пластичной серы; [60] и селен в виде селеновых проволок [61]
  48. ^ Металлы имеют значения электропроводности от6,9 × 10 3  См•см - 1 для марганца6,3 × 10 5 для серебра [317]
  49. ^ Металлоиды имеют значения электропроводности от1,5 × 10–6 См  ·см –1 для бора3,9 × 10 4 для мышьяка [318]
  50. ^ Неклассифицированные неметаллы имеют значения электропроводности от ок.1 × 10 −18  См•см −1 для элементарных газов до3 × 10 4 в графите [103]
  51. ^ Галогенные неметаллы имеют значения электропроводности от ок.1 × 10 −18  См•см −1 для F и Cl до1,7 × 10–8 См  ·см –1 для йода [103] [148]
  52. ^ Элементарные газы имеют значения электропроводности ок.1 × 10 −18  См•см −1 [103]
  53. ^ Металлоиды всегда дают «соединения менее кислые по характеру, чем соответствующие соединения [типичных] неметаллов» [305]
  54. ^ Триоксид мышьяка реагирует с триоксидом серы, образуя «сульфат» мышьяка As 2 (SO 4 ) 3 [325]
  55. ^ НЕТ
    2    , Н
    2    О
    5    , ТАК
    3    , СеО
    3    сильнокислотные [326]
  56. ^ H 2 O, CO, NO, N 2 O — нейтральные оксиды; CO и N 2 O «формально представляют собой ангидриды муравьиной и азотистой кислоты соответственно, а именно CO + H 2 O → H 2 CO 2 (HCOOH, муравьиная кислота); N 2 O + H 2 O → H 2 N 2 O 2 (гипонитистая кислота)» [327]
  57. ^ ClO
    2    , кл
    2    О
    7    , я
    2    О
    5    сильнокислотные [328]
  58. ^ Металлы, образующие стекла: V; Мо, Вт; Ал, В, Тл; Sn, Pb; Би [331]
  59. ^ Неклассифицированные неметаллы, образующие стекла: P, S, Se; [331] CO 2 образует стекло при давлении 40 ГПа [333]
  60. ^ Динатрийгелид (Na 2 He) представляет собой соединение гелия и натрия, стабильное при высоких давлениях выше 113 ГПа. Аргон образует сплав с никелем при давлении 140 ГПа и температуре около 1500 К, однако при этом давлении аргон больше не является благородным газом [341].
  61. ^ Значения для благородных газов взяты из работы Рама, Зенга и Хоффмана [276].

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Рестрепо и др. 2006, с. 411; Торнтон и Бердетт, 2010, с. 86; Герман, Хоффманн и Эшкрофт, 2013 г., стр. 11604–1–11604–5.
  2. ^ Паркс и Меллор 1943, с. 740
  3. ^ Паско 1982, с. 3
  4. ^ Глинка 1973, с. 56; Окстоби, Гиллис и Батлер 2015, с. I.23; Лю, Ян и Чжэн, 2022, с. 31
  5. ^ Годовиков и Ненашева 2020, с. 4; Сандерсон 1957, с. 229; Морли и Мьюир 1892, с. 241
  6. ^ аб Ларраньяга, Льюис и Льюис 2016, стр. 988
  7. ^ Штойдель 2020, с. 43: Монография Штойделя представляет собой обновленный перевод пятого немецкого издания 2013 года, включающий литературу до весны 2019 года.
  8. ^ abcdef Вернон 2013
  9. ^ аб Вернон 2020, с. 220; Рохов 1966, с. 4
  10. ^ Периодическая таблица элементов ИЮПАК
  11. ^ Джонсон 2007, с. 13
  12. ^ Боднер и Пардью 1993, с. 354; Черим 1971, с. 98
  13. ^ Чен 2021, с. 33; Берроуз и др. 2021, с. 1242; Валлабхайосула 2023, с. 214
  14. ^ Вернон 2013, с. 1204
  15. ^ Нефедов и др. 1968, с. 87
  16. ^ Штойдель 2020, с. 601
  17. ^ Васарош и Берей 1985, с. 109; Сиборг 1948, с. 368; Блейдел, 1949, стр. 51–52; Кляйнберг 1950, с. 32; Фернсайд, Джонс и Шоу, 1954, с. 102; Британская энциклопедия 1956, том. 6, с. 823; Ферс и Рендл 1975, с. 82; Секерский и Берджесс, 2002, стр. 65, 122; Рестрепо и др. 2006, с. 411; Торнтон и Бердетт, 2010, с. 86
  18. ^ Герман, Хоффманн и Эшкрофт, 2013, стр. 11604–1–11604–5.
  19. ^ Мьюз и др. 2019 год; Смитс и др. 2020; Флорез и др. 2022 год
  20. ^ abcdef Kneen, Rogers & Simpson 1972, стр. 261–264.
  21. ^ Тейлор 1960, с. 207; Брант 1919, с. 34
  22. ^ ab Green 2012, с. 14
  23. ^ Спенсер 2012, с. 178
  24. ^ Редмер, Хензель и Холст, предисловие
  25. ^ ab Килер и Уотерс 2013, стр. 293
  26. ^ Кениг 1962, с. 108
  27. ^ Тиди 1887, стр. 107–108.
  28. ^ Филлипс 1973, с. 7
  29. ^ abcde Aylward & Findlay 2008, стр. 6–12.
  30. ^ аб Дженкинс и Кавамура 1976, стр. 88
  31. ^ Карапелла 1968, с. 30
  32. ^ Zumdahl & DeCoste 2010, стр. 455, 456, 469, A40; Эрл и Уилфорд 2021, с. 3-24
  33. ^ Еще 2016, с. 120
  34. ^ Виберг 2001, стр. 780.
  35. ^ Виберг 2001, стр. 824, 785.
  36. ^ Эрл и Уилфорд 2021, с. 3-24
  37. ^ Секиерски и Берджесс 2002, стр. 86
  38. ^ Шарлье, Гонз и Мишено, 1994 г.
  39. ^ Танигучи и др. 1984, с. 867: «...черный фосфор... [характеризуется] широкими валентными зонами довольно делокализованного характера.»; Морита 1986, с. 230; Кармальт и Норман 1998, с. 7: «Следует ожидать, что фосфор... будет обладать некоторыми металлоидными свойствами»; Ду и др. 2010. Считается, что межслоевые взаимодействия в черном фосфоре, которые объясняются силами Ван дер Ваальса-Кисома, способствуют меньшей запрещенной зоне объемного материала (рассчитано 0,19 эВ; наблюдаемо 0,3 эВ) в отличие от большей запрещенной зоны у однослойный (расчет ~0,75 эВ).
  40. ^ Виберг 2001, стр. 742.
  41. ^ Эванс 1966, стр. 124–25.
  42. ^ Виберг 2001, стр. 758.
  43. ^ Стьюк 1974, с. 178; Донохью 1982, стр. 386–87; Коттон и др. 1999, с. 501
  44. ^ Штойдель 2000, с. 601: "...Можно ожидать значительного перекрытия орбиталей. По-видимому, в кристаллическом йоде существуют межмолекулярные многоцентровые связи, которые распространяются по всему слою и приводят к делокализации электронов, подобной таковой в металлах. Этим объясняются некоторые физические свойства йода: темная цвет, блеск и слабую электропроводность, которая внутри слоев в 3400 раз сильнее, чем перпендикулярно им. Таким образом, кристаллический йод является двумерным полупроводником». Сигал 1989, с. 481: «Йод проявляет некоторые металлические свойства…»
  45. ^ Кан и Хаасен 1996, стр. 4; Боресков 2003, с. 44
  46. ^ ДеКок и Грей 1989, стр. 423, 426–427.
  47. ^ Боресков 2003, с. 45
  48. ^ Виберг 2001, с. 416; Здесь Виберг имеет в виду йод.
  49. ^ Эллиот 1929, с. 629
  50. ^ Фокс 2010, с. 31
  51. ^ Вибо 1951, с. 33: «Многие вещества... бесцветны и поэтому не проявляют избирательного поглощения в видимой части спектра».
  52. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, стр. 85–86, 237.
  53. ^ Салинас 2019, с. 379
  54. ^ Ян 2004, с. 9
  55. ^ Wiberg 2001, стр. 416, 574, 681, 824, 895, 930; Секерский и Берджесс 2002, с. 129
  56. ^ Аб Чунг 1987
  57. ^ Годфрин и Лаутер, 1995 г.
  58. ^ аб Янас, Кабреро-Вилатела и Балмер, 2013 г.
  59. ^ аб Фарадей 1853, с. 42; Холдернесс и Берри 1979, с. 255
  60. ^ аб Партингтон 1944, с. 405
  61. ^ abc Рено 1853, с. 208
  62. ^ Эдвардс 2000, стр. 100, 102–103; Герцфельд 1927, стр. 701–705.
  63. ^ Бартон 2021, с. 200
  64. ^ Виберг 2001, с. 796
  65. ^ Шан и др. 2021 год
  66. ^ Тан и др. 2021 год
  67. ^ Штойдель, 2020, прошедшее; Карраско и др. 2023 год; Шанабрук, Ланнин и Хисацунэ 1981, стр. 130–133.
  68. ^ Веллер и др. 2018, предисловие
  69. ^ аб Эбботт 1966, стр. 18
  70. ^ Гангули 2012, с. 1-1
  71. ^ аб Эйлуорд и Финдли 2008, стр. 132
  72. ^ abcd Эйлуорд и Финдли 2008, стр. 126
  73. ^ Иглсон 1994, 1169.
  74. ^ Муди 1991, с. 365
  75. ^ Дом 2013, с. 427
  76. ^ Льюис и Дин 1994, с. 568
  77. ^ Йодер, Суйдам и Снавли 1975, стр. 58
  78. ^ Янг и др. 2018, с. 753
  79. ^ Браун и др. 2014, с. 227
  80. ^ Секиерски и Берджесс 2002, стр. 21, 133, 177.
  81. ^ Мур 2016; Берфорд, Пассмор и Сандерс 1989, с. 54
  82. ^ Кинг и Колдуэлл 1954, с. 17; Брэди и Сенезе 2009, с. 69
  83. ^ Служба химических рефератов, 2021 г.
  84. ^ Эмсли 2011, стр. 81.
  85. ^ Кокелл 2019, с. 210
  86. ^ Скотт 2014, с. 3
  87. ^ Эмсли 2011, с. 184
  88. ^ Дженсен 1986, с. 506
  89. ^ Ли 1996, с. 240
  90. ^ Гринвуд и Эрншоу 2002, с. 43
  91. ^ Кресси 2010
  92. ^ Секиерски и Берджесс, 2002, стр. 24–25.
  93. ^ Секиерски и Берджесс 2002, стр. 23
  94. ^ Петрушевский и Цветкович 2018; Грочала 2018
  95. ^ Власть 2010; Ворона 2013; Ветман и Иноуэ 2018
  96. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, стр. 226, 360; Секерский и Берджесс 2002, стр. 52, 101, 111, 124, 194.
  97. ^ Scerri 2020, стр. 407–420.
  98. ^ Гринвуд и Эрншоу 2002, стр. 27, 1232, 1234.
  99. ^ аб Кокс 2004, с. 146
  100. ^ Видж и др. 2001 г.
  101. ^ Дорси 2023, стр. 12–13.
  102. ^ Хамфри 1908 г.
  103. ^ abcd Богородицкий и Пасынков 1967, с. 77; Дженкинс и Кавамура 1976, с. 88
  104. ^ Десаи, Джеймс и Хо 1984, стр. 1160
  105. ^ Штейн 1983, с. 165
  106. ^ Энгессер и Кроссинг 2013, с. 947
  107. ^ Швейцер и Пестерфилд 2010, с. 305
  108. ^ ab Портерфилд 1993, с. 336
  109. ^ Рик 1967, с. 97: Триоксид вольфрама растворяется в  плавиковой кислоте с образованием оксифторидного комплекса .
  110. ^ Виберг 2001, с. 1279
  111. ^ Британская энциклопедия 2021 г.
  112. ^ Королевское химическое общество 2021 г.
  113. ^ ab Matson & Orbaek 2013, с. 203
  114. ^ Кернион 2019, с. 191; Цао и др. 2021, стр. 20–21; Хусейн и др. 2023 год; также называемые «неметаллическими галогенами»: Chambers & Holliday 1982, стр. 273–274; Больманн 1992, с. 213; Йентч 2015, с. 247 или «стабильные галогены»: Василакис, Калемос и Мавридис 2014, стр. 1; Хэнли и Кога, 2018, с. 24; Кайхо 2017, гл. 2, с. 1
  115. ^ Уильямс 2007, стр. 1550–1561: H, C, N, P, O, S
  116. ^ Wächtershäuser 2014, с. 5: Н, С, Н, П, О, С, Се
  117. ^ Хенгевельд и Федонкин, стр. 181–226: C, N, P, O, S.
  118. ^ Уэйкман 1899, с. 562
  119. ^ Фрапс 1913, с. 11: H, C, Si, N, P, O, S, Cl
  120. ^ Парамесваран и др. 2020, с. 210: Н, С, Н, П, О, С, Се
  121. ^ Найт 2002, с. 148: Ч, С, Н, П, О, С, Се
  122. ^ Фраусто да Силва и Уильямс 2001, с. 500: Н, С, Н, О, С, Се
  123. ^ Могилы 2022 г.
  124. ^ Розенберг 2018, с. 847
  125. ^ Ободовский 2012, с. 151
  126. ^ Гринвуд и Эрншоу 2002, с. 552
  127. ^ Иглсон 1994, с. 91
  128. ^ Хуан 2018, стр. 30, 32.
  129. ^ Орисакве 2012, с. 000
  130. ^ Инь и др. 2018, с. 2
  131. ^ ab Moeller 2012 et al. 1989, с. 742
  132. ^ Аб Джонс 2010, стр. 169–71.
  133. ^ Рассел и Ли 2005, с. 419
  134. ^ Гудрич 1844, с. 264; Химические новости 1897, с. 189; Хэмпель и Хоули, 1976, стр. 174, 191; Льюис 1993, с. 835; Герольд 2006, стр. 149–50.
  135. ^ Тайлер 1948, с. 105; Рейли 2002, стр. 5–6.
  136. ^ Веллер и др. 2018, предисловие
  137. ^ Бейзер 1987, с. 249
  138. ^ Уиттен и Дэвис 1996, с. 853
  139. ^ Приход 1977, с. 37
  140. ^ Приход 1977, с. 183; Рассел и Ли 2005, с. 419
  141. ^ Приход 1977, стр. 37, 52–53, 112, 115, 145, 163, 182.
  142. ^ Веселый 1966, с. 20
  143. ^ Клагстон и Флемминг 2000, стр. 100–101, 104–105, 302.
  144. ^ Маошэн 2020, с. 962
  145. ^ Мажей 2020
  146. ^ Виберг 2001, стр. 4022.
  147. ^ Вернон 2013, с. 1706 г.
  148. ^ ab Greenwood & Earnshaw 2002, стр. 804
  149. ^ Рудольф 1973, с. 133: «Кислород и особенно галогены  ... поэтому являются сильными окислителями».
  150. ^ Дэниел и Рэпп 1976, с. 55
  151. ^ аб Коттон и др. 1999, с. 554
  152. ^ Вудворд и др. 1999, стр. 133–194.
  153. ^ Филлипс и Уильямс 1965, стр. 478–479.
  154. ^ Мёллер и др. 2012, с. 314
  155. ^ Лэнфорд 1959, с. 176
  156. ^ Эмсли 2011, с. 478
  157. ^ Гринвуд и Эрншоу 2002, с. 277
  158. ^ Аткинс и др. 2006, с. 320
  159. ^ Гринвуд и Эрншоу 2002, с. 482; Бергер 1997, с. 86
  160. ^ Мосс 1952, стр. 180, 202.
  161. ^ abcd Цао и др. 2021, с. 20
  162. ^ Чаллонер 2014, с. 5; Правительство Канады, 2015 г.; Гарго и др. 2006, с. 447
  163. ^ Крайтон 2012, с. 6; Шерри, 2013 г.; Лос-Аламосская национальная лаборатория 2021
  164. ^ Вернон 2020, с. 218
  165. ^ Вульфсберг 2000, 37, 273–274, 620.
  166. ^ Seese & Daub 1985, стр. 65
  167. ^ Маккей, Маккей и Хендерсон 2002, стр. 209, 211.
  168. ^ Казинс, Дэвидсон и Гарсиа-Виво, 2013, стр. 11809–11811.
  169. ^ Аб Цао и др. 2021, с. 4
  170. ^ Липтрот 1983, с. 161; Мэлоун и Долтер 2008, с. 255
  171. ^ Виберг 2001, стр. 255–257.
  172. ^ Скотт и Канда 1962, с. 153
  173. ^ Тейлор 1960, с. 316
  174. ^ abcd Эмсли 2011, проход
  175. ^ Кроуфорд 1968, с. 540; Беннер, Рикардо и Кэрриган, 2018, стр. 167–168: «Стабильность связи углерод-углерод  … сделала его элементом первого выбора для создания каркаса биомолекул. Водород необходим по многим причинам; по крайней мере, он разрывает Цепочки CC. Гетероатомы (атомы, которые не являются ни углеродом, ни водородом) определяют реакционную способность биомолекул, содержащих углерод. В  ... жизни это кислород, азот и, в меньшей степени, сера, фосфор, селен и иногда галоген. ."
  176. ^ Чжао, Ту и Чан, 2021 г.
  177. ^ Косанке и др. 2012, с. 841
  178. ^ Васевар 2021, стр. 322–323.
  179. ^ Месслер 2011, с. 10
  180. ^ Кинг и др. 1994, с. 1344; Пауэлл и Тимс 1974, стр. 189–191; Цао и др. 2021, стр. 20–21.
  181. ^ Вернон 2020, стр. 221–223; Рейнер-Кэнхем 2020, с. 216
  182. ^ Кокс 1997, стр. 130–132; Эмсли, 2011 г., проходной
  183. ^ Рамдор 1969, с. 371
  184. ^ Гиллхэм 1956, с. 338
  185. ^ Рентгеновский центр Чандра, 2018 г.
  186. ^ abc Нельсон 1987, с. 732
  187. ^ Fortescue 2012, стр. 56, 65.
  188. ^ Ostriker & Steinhardt 2001, стр. 46–53; Чжу 2020, с. 27
  189. ^ Кокс 1997, стр. 17–19.
  190. ^ Штойдель 2020, с. в
  191. ^ Шмедт, Мангстл и Краус 2012, с. 7847‒7849
  192. ^ Кокс 2000, стр. 258–259; Мёллер 2003, с. 173; Тренберт и Смит 2005, с. 864
  193. ^ Ли и Стейнле-Нойман 2006, стр. 1
  194. ^ Чжу и др. 2014, стр. 644–648.
  195. ^ abc Allcock 2020, стр. 61–63; Эмсли, 2011 г., прошедшее; Харбисон, Буржуа и Джонсон, 2015, с. 364; Обзоры минеральных ресурсов Геологической службы США за 2023 г.
  196. ^ Берк 2020, с. 262; Челе 2016; Имберти и Сэдлер 2020, с. 8
  197. ^ Кииски и др. 2016 год; Король 2019, с. 408
  198. ^ Бирд и др. 2021 год; Бхувалка и др. 2021, стр. 10097–10107; Болин 2017, с. 2-1; Рейнхардт и др. 2015 год
  199. ^ Allcock 2020, стр. 61–63; Эмсли, 2011 г., прошедшее; Гаффни и Марли, 2017, с. 23; Обзоры минеральных ресурсов Геологической службы США за 2023 г.
  200. ^ Уиттен и др. 2014, с. 133
  201. ^ Уорд 2010, с. 250
  202. ^ Weeks ME и Лестер 1968, с. 550
  203. ^ Чжун и Нсенгиюмва, с. 19
  204. ^ Анджело и Рависанкар, стр. 56–57
  205. ^ Гринвуд и Эрншоу 2002, с. 482
  206. ^ Султана и др. 2022 год
  207. ^ аб Халлер 2006, стр. 3
  208. ^ Шанкс и др. 2017, стр. I2–I3.
  209. ^ Эмсли 2011, с. 611
  210. ^ Баха, Каселла и Боргер 2022; Уэбб-Мак 2019
  211. ^ Роджерс 2012, с. 571
  212. ^ Грегер 2023
  213. ^ Павлицкий, Скандербег и Старкшалл 2016, стр. 228
  214. ^ Лабингер 2019, с. 305
  215. ^ Эмсли 2011, стр. 42–43, 219–220, 263–264, 341, 441–442, 596, 609.
  216. ^ Мульт 2011
  217. ^ Эмсли 2011, стр. 84, 128, 180–181, 247.
  218. ^ Кук 1923, с. 124
  219. ^ Weeks ME и Лестер 1968, с. 309
  220. ^ Эмсли 2011, стр. 113, 363, 378, 477, 514–515.
  221. ^ Уикс и Лестер 1968, стр. 95, 97, 103.
  222. ^ Лавуазье 1790, с. 175
  223. ^ Иордания, 2016 г.
  224. ^ Стиллман 1924, с. 213
  225. ^ де Л'Оне 1566, с. 7
  226. ^ Лемери 1699, с. 118; Дежонге 1998, с. 329
  227. ^ Стратерн 2000, с. 239
  228. ^ Крисвелл с. 1140
  229. ^ Зальцберг 1991, с. 204
  230. ^ Берцелиус 1811, с. 258
  231. ^ Партингтон 1964, с. 168
  232. ^ аб Баче 1832, с. 250
  233. ^ Голдсмит 1982, с. 526
  234. ^ Роско и Шормлеммер 1894, с. 4
  235. ^ Глинка 1959, с. 76
  236. ^ Герольд 2006, стр. 149–150.
  237. ^ abc The Chemical News and Journal of Physical Science 1864 г.
  238. ^ Оксфордский словарь английского языка, 1989 г.
  239. ^ Кемсхед 1875, с. 13
  240. ^ Кендалл 1811, стр. 298–303.
  241. ^ Бранде 1821, с. 5
  242. ^ Херцфельд 1927; Эдвардс 2000, стр. 100–03.
  243. ^ Эдвардс и Сиенко 1983, с. 693
  244. ^ Кубашевский 1949, стр. 931–940.
  245. ^ Реми 1956, с. 9
  246. ^ Уайт 1962, с. 106: При ударе издает звонкий звук.
  247. ^ Джонсон 1966, стр. 3–4.
  248. ^ Хорват 1973, стр. 335–336.
  249. ^ Майерс 1979, с. 712
  250. ^ Рао и Гангули, 1986 г.
  251. ^ Смит и Дуайер 1991, стр. 65: Разница между температурой плавления и температурой кипения.
  252. ^ аб Герман 1999, с. 702
  253. ^ Суреш и Кога 2001, стр. 5940–5944.
  254. ^ аб Эдвардс 2010, стр. 941–965.
  255. ^ Хилл, Холман и Халм 2017, стр. 182: Атомная проводимость — это электропроводность одного моля вещества. Она равна электропроводности, деленной на молярный объем .
  256. ^ Повх и Розин 2017, с. 131
  257. ^ Пляж 1911 г.
  258. ^ Стотт 1956, стр. 100–102.
  259. ^ Приход 1977, с. 178
  260. ^ Сандерсон 1957, с. 229
  261. ^ Заяц и Бач 1836, с. 310
  262. ↑ Чемберс 1743: «То, что отличает металлы от всех других тел… это их тяжесть…»
  263. ^ Эрман и Саймон 1808 г.
  264. ^ Заяц 1836, с. 310
  265. ^ Эдвардс 2000, с. 85
  266. ^ Рассел и Ли 2005, с. 466
  267. ^ Аткинс и др. 2006, стр. 320–21.
  268. ^ Жигальский и Джонс 2003, с. 66
  269. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, стр. 218–219.
  270. ^ Эмсли 1971, с. 1
  271. ^ Джонс 2010, с. 169
  272. ^ Джонсон 1966, стр. 3–6, 15.
  273. ^ Школьников 2010, с. 2127
  274. ^ Эйлуорд и Финдли, 2008, стр. 6–13; 126
  275. ^ Даффус 2002, с. 798
  276. ^ Аб Рам, Зенг и Хоффманн, 2019, стр. 345
  277. ^ Hein & Arena 2011, стр. 228, 523; Тимберлейк 1996, стр. 88, 142; Книн, Роджерс и Симпсон 1972, с. 263; Бейкер 1962, стр. 21, 194; Меллер 1958, стр. 11, 178.
  278. ^ Уайт и Спилман 1984, с. 130
  279. ^ Одерберг 2007, с. 97
  280. ^ Бертомеу-Санчес, Гарсия-Бельмар и Бенсауде-Винсент 2002, стр. 248–249.
  281. ^ Дюпаскье 1844, стр. 66–67.
  282. ^ Баче 1832, стр. 248–276.
  283. ^ Ренуф 1901, стр. 268.
  284. ^ Бертомеу-Санчес и др. 2002, с. 249
  285. ^ Бертомеу-Санчес и др. 2002, с. 249
  286. ^ Хофер 1845, с. 85
  287. ^ Дюма 1828; Дюма 1859 г.
  288. ^ Эмсли 2011, стр. 80, 485.
  289. ^ Менделеев 1897, стр. 180, 186–187.
  290. ^ Химические новости и журнал физических наук 1864 г.
  291. ^ Эмсли 2011, с. 530
  292. ^ Менделеев 1897, с. 274
  293. ^ Ньют 1894, стр. 7–8; Friend 1914, стр.9: «Обычно металлоиды имеют форму или внешний вид металлов, но по своему химическому поведению более тесно связаны с неметаллами».
  294. ^ Лундгрен и Бенсауд-Винсент 2000, стр. 409
  295. ^ Гринберг 2007, с. 562
  296. ^ Полинг 1947, стр. 65, 160.
  297. ^ Полинг 1947, с. 160
  298. ^ Чедд 1969
  299. ^ Голдсмит 1982
  300. ^ Вернон 2020, стр. 217–225.
  301. ^ ab Welcher 2009, с. 3–32: «Элементы изменяются от  … металлоидов до умеренно активных неметаллов, очень активных неметаллов и благородного газа».
  302. ^ Вернон 2020, стр. 224.
  303. ^ Маккей, Маккей и Хендерсон, 2002, стр. 195–196.
  304. ^ Байнум, Браун и Портер 1981, стр. 318
  305. ^ abc Рохов 1966, с. 4
  306. ^ Виберг 2001, с. 780; Эмсли 2011, с. 397; Рохов 1966, стр. 23, 84.
  307. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, стр. 321, 404, 436.
  308. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, с. 439
  309. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, с. 465
  310. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, с. 308
  311. ^ Трегартен 2003, с. 10
  312. ^ Льюис 1993, стр. 28, 827.
  313. ^ Льюис 1993, стр. 28, 813.
  314. ^ Виберг 2001, стр. 505, 681, 781; Глинка 1958, с. 355
  315. ^ Годфрин и Лаутер 1995, стр. 216–218.
  316. ^ Виберг 2001, с. 416
  317. ^ Десаи, Джеймс и Хо 1984, стр. 1160; Матула 1979, с. 1260
  318. ^ Шефер 1968, с. 76; Карапелла 1968, стр. 29–32.
  319. ^ Книн, Роджерс и Симпсон 1972, с. 264
  320. ^ Рейнер-Кэнхэм 2018, стр. 203
  321. ^ Маккин 2014, с. 80
  322. ^ Джонсон 1966, стр. 105–108.
  323. ^ Штейн 1969, стр. 5396–5397; Питцер 1975, стр. 760–761.
  324. ^ Рохов 1966, с. 4; Аткинс и др. 2006, стр. 8, 122–123.
  325. ^ Виберг 2001, с. 750
  326. ^ Сандерсон 1967, с. 172; Мингос 2019, с. 27
  327. ^ Дом 2008, с. 441
  328. ^ Мингос 2019, с. 27; Сандерсон 1967, с. 172
  329. ^ Виберг 2001, с. 399
  330. ^ Кленинг и Аппельман 1988, с. 3760
  331. ^ Аб Рао 2002, с. 22
  332. ^ Сидоров 1960, стр. 599–603.
  333. ^ Макмиллан 2006, с. 823
  334. ^ Уэллс 1984, с. 534
  335. ^ ab Puddephatt & Monaghan 1989, стр. 59
  336. ^ Кинг 1995, с. 182
  337. ^ Риттер 2011, с. 10
  338. ^ Ямагути и Шираи 1996, стр. 3
  339. ^ Вернон 2020, с. 223
  340. ^ Вудворд и др. 1999, с. 134
  341. ^ Далтон 2019

Библиография

Внешние ссылки