Список альтернативных классов неметаллов

Неметаллические элементы

В химии , после того как неметаллические элементы, такие как кремний , хлор и гелий , классифицируются как металлоиды , галогены или благородные газы , остаются неклассифицированные неметаллические элементы: водород , углерод , азот , кислород , фосфор , сера и селен .

Вместо этого неметаллические элементы иногда делят на два-семь альтернативных классов или наборов в соответствии, например, с электроотрицательностью ; относительной однородностью галогенов; молекулярной структурой; особой природой водорода ; коррозионной природой кислорода и галогенов; их соответствующими группами; и их вариациями.

Классификационная наука

Классы обеспечивают экономию описания и полезны для структурирования знаний и понимания науки. ^[1] Различие между классами не является абсолютным. Граничные перекрытия могут возникать, когда внешние элементы в каждом классе показывают или начинают показывать менее отчетливые, гибридные или нетипичные свойства. Как выразился Нельсон: ^[2]

«…необходимо помнить, что…[эта схема классификации] является лишь приближением и может использоваться только в качестве приблизительного руководства по свойствам элементов. Однако при условии, что это сделано, она представляет собой очень полезную классификацию, и хотя пуристы часто презирают ее из-за ее приблизительной природы, факт заключается в том, что практикующие химики широко используют ее, пусть и подсознательно, при размышлении о химии различных элементов».

Два класса

Рудакия. Неметаллы просто классифицируются по их склонности образовывать химические соединения. Галогены не различаются. ^[3]

Три класса

Вульфсберг. Неметаллы делятся на основе слабой корреляции между электроотрицательностью и окислительной способностью. Очень электроотрицательные неметаллы имеют значения электроотрицательности более 2,8; электроотрицательные неметаллы имеют значения от 1,9 до 2,8. ^[4]

Беттельгейм и др. Неметаллы различаются на основе молекулярных структур их наиболее термодинамически стабильных форм в условиях окружающей среды. ^[5] Многоатомные неметаллы образуют структуры или молекулы, в которых каждый атом имеет двух или трех ближайших соседей (углерод: C _x ; фосфор: P ₄ ; сера: S ₈ ; селен: Se _x ); двухатомные неметаллы образуют молекулы, в которых каждый атом имеет одного ближайшего соседа (водород: H ₂ ; азот: N ₂ ; кислород: O ₂ ; фтор: F ₂ ; хлор: Cl ₂ ; бром: Br ₂ ; йод: I ₂ ); а одноатомные благородные газы существуют в виде изолированных атомов (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон) без фиксированного ближайшего соседа. Это постепенное уменьшение числа ближайших соседей соответствует (приблизительно) уменьшению металлического характера. Подобная прогрессия наблюдается и среди металлов. Металлическая связь имеет тенденцию включать плотно упакованные центросимметричные структуры с большим числом ближайших соседей. Постпереходные металлы и металлоиды, зажатые между истинными металлами и неметаллами, имеют тенденцию иметь более сложные структуры с промежуточным числом ближайших соседей

Четыре класса

Field & Gray. Водород помещен отдельно, поскольку он «настолько отличается от всех других элементов». ^[6] Остальные неметаллы делятся на неметаллы , галогены и благородные газы , причем неназванный класс отличается тем, что включает неметаллы с относительно прочными межатомными связями, а металлоиды фактически рассматриваются как третий суперкласс наряду с металлами и неметаллами.

Динвиддл. Вариант метода Филда и Грея, в котором углерод, азот, кислород, фосфор, сера и селен классифицируются как углерод и другие неметаллы . ^[7]

Вернон. Неметаллы делятся на четыре класса, которые дополняют четырехкратное деление металлов, причем благородные металлы рассматриваются как подмножество переходных металлов . Металлоиды рассматриваются как химически слабые неметаллы, аналогично их химически слабым пограничным металлическим аналогам. ^[8]

Пять классов

Дюпаскье. Благородные газы не были известны в 1844 году, когда была опубликована эта классификация. Водород, углерод, азот и кислород были сгруппированы вместе из-за их присутствия в живых организмах. Фосфор, сера и селен характеризовались как твердые; летучие при средней температуре от 100 градусов до красного каления; и горючие и воспламеняющиеся. ^[9]

Майерс и др. Металлоиды обозначены как полупроводники , а углерод, азот, кислород, фосфор, сера, селен — как другие неметаллы. ^[10]

Дингл. Водород снова помещен сам по себе из-за своей уникальности. Остальные неметаллы делятся на металлоиды, неметаллы (называемые «квинтэссенциальными неметаллами»), галогены и благородные газы. Поскольку металлоиды примыкают к постпереходным или «бедным» металлам, их можно переименовать в «бедные неметаллы». ^[11]

Шесть или семь классов

Общий. После того, как соответствующие неметаллы классифицируются как благородные газы или галогены, остальные рассматриваются по группам. Это приводит к шести или семи наборам неметаллов, в зависимости от обработки бора, который в некоторых случаях рассматривается как металлоид. Размер набора группы 14 и наборов неметаллических пниктогенов, халькогенов и галогенов будет варьироваться в зависимости от того, как обрабатываются кремний, германий, мышьяк, сурьма, селен, теллур и астат. В некоторых случаях 2p-неметаллы углерод, азот и кислород, а также другие неметаллы ^[12] считаются достаточно отличными от своих более тяжелых сородичей, чтобы оправдать отдельную обработку. ^{[n 1]}

Примечания

1. Гринвуд и Эрншоу, например, рассматривают химию неметаллов в тринадцати главах: (i) водород; (ii) бор; (iii) углерод; (iv) кремний; (v) германий (а также олово и свинец); (vi) азот; (vii) фосфор; (viii) мышьяк и сурьма (и висмут); (ix) кислород; (x) сера; (xi) селен и теллур (и полоний); (xii) галогены (F, Cl, Br, I, At); и (xiii) благородные газы. ^[13]

Ссылки

Цитаты

1. Джонс 2010, стр. 169
2. Нельсон 2011, стр. 57
3. Рудакия и Патель 2021, с. 37
4. Вульфсберг 1987, стр. 159–160.
5. Беттельхейм и др. 2016, с. 33—34
6. Филд и Грей 2011, стр. 12
7. Динвиддл и др. 2018, стр. 34–35
8. Вернон 2020
9. Дюпаскье 1844, стр. 66–67.
10. Майерс, Олдхэм и Точчи, 2004, стр. 120–121.
11. Дингл 2017, стр. 9, 101, 179
12. Ван и др. 2020
13. Гринвуд и Эрншоу 2002

Библиография

• Берковиц Дж. 2012, Революция звездной пыли: Новая история нашего происхождения в звездах , Prometheus Books, Амхерст, Нью-Йорк, ISBN  978-1-61614-549-1
• Беттельгейм FA, Браун WH, Кэмпбелл MK, Фаррелл SO 2010, Введение в общую, органическую и биохимию , 9-е изд., Brooks/Cole, Belmont California, ISBN 978-0-495-39112-8 
• Catling DC 2013, Астробиология: очень краткое введение , Oxford University Press, Оксфорд, ISBN 978-0-19-958645-5 
• Чаллонер Дж. 2014, Элементы: новое руководство по строительным блокам нашей Вселенной , Carlton Publishing Group, ISBN 978-0-233-00436-5 
• Crawford FH 1968, Введение в науку физики , Harcourt, Brace & World, Нью-Йорк
• Cressey 2010, «Химики переосмысливают водородную связь», новостной блог Nature, дата обращения 23 августа 2017 г.
• Кронин М.В. 2003, "Собственность
• Дингл А. 2017, Элементы: энциклопедический тур по периодической таблице , Quad Books, Брайтон, ISBN 978-0-85762-505-2 
• Динвиддл Р., Лэмб Х., Франческетти Д.Р. и Вини М. (редакторы) 2018, Как работает наука, Дорлинг Киндерсли, Лондон
• Дюпаскье А 1844, Traité élémentaire de chiemie industrielle, Шарль Сави Жюэн, Лион
• Field SQ & Gray T 2011, хранилище элементов Теодора Грея, Black Dog & Leventhal Publishers, Нью-Йорк, ISBN 978-1-57912-880-7 
• Гарго М., Барбье Б., Мартин Х. и Рейсс Дж. (редакторы) 2006, Лекции по астробиологии, т. 1, часть 1: Ранняя Земля и другие космические среды обитания жизни , Springer, Берлин, ISBN 3-540-29005-2 
• Правительство Канады 2015, Периодическая таблица элементов , доступ 30 августа 2015 г.
• Иваненко Н.Б., Ганеев А.А., Соловьев Н.Д. и Москвин Л.Н. 2011, «Определение микроэлементов в биологических жидкостях», Журнал аналитической химии , т. 66, № 9, стр. 784–799 (784), doi :10.1134/S1061934811090036
• Джонс Б.В. 2010, Плутон: Страж внешней Солнечной системы, Кембриджский университет, Кембридж, ISBN 978-0-521-19436-5 
• Йоргенсен CK 2012, Степени окисления и степени окисления , Springer-Verlag, Берлин, ISBN 978-3-642-87760-5 
• Йоргенсен, С.Е.; Митч, В.Дж., ред. (1983). Применение экологического моделирования в управлении окружающей средой, часть А. Elsevier Science Publishing. ISBN 0-444-42155-6.
• Майерс РТ, Олдхэм КБ и Точчи С 2004, Холт Химия , преподавательская ред., Холт, Райнхарт и Уинстон, Орландо, ISBN 0-03-066463-2 
• Нельсон ПГ 2011, Введение в неорганическую химию: ключевые идеи и их экспериментальная основа, Ventus Publishing ApS
• Rudakiya DM и Patel Y, «Биоремедиация металлов, металлоидов и неметаллов», в Panpatte DG и Jhala YK (редакторы), в Microbial Rejuvenation of Polluted Environment, т. 2, Springer Nature, Сингапур, стр. 33–50, ISBN 978-981-15-7455-9 
• Вернон RE 2020, «Организация металлов и неметаллов», Основы химии, стр. 1−17, doi :10.1007/s10698-020-09356-6 (открытый доступ)
• Ван и др. 2020, «Понимание уникальности 2p-элементов в Периодической таблице», Химия — Европейский журнал, т. 26, № 67, doi : 10.1002/chem.202003920
• Вульфсберг, Г. (1987). Принципы описательной неорганической химии . Монтерей, Калифорния: Brooks/Cole Publishing Company. ISBN 0-534-07494-4.