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 , оставшимися неклассифицированными неметаллическими элементами являются водород , углерод , азот , кислород , фосфор , сера и селен .

Вместо этого неметаллические элементы иногда делят на два-семь альтернативных классов или наборов, например, в зависимости от электроотрицательности ; относительная однородность галогенов; молекулярная структура; своеобразная природа водорода ; коррозионная природа кислорода и галогенов; их соответствующие группы; и вариации на его основе.

Классификационная наука

Занятия обеспечивают экономию описания и полезны для структурирования знаний и понимания науки. ^[1] Различие между классами не является абсолютным. Перекрытия границ могут возникать, когда отдаленные элементы в каждом классе проявляют или начинают проявлять менее отчетливые, гибридные или нетипичные свойства. Как выразился Нельсон: ^[2]

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

Два класса

Рудакия. Неметаллы просто классифицируются в зависимости от их склонности к образованию химических соединений. Галогены не выделяются . ^[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]

Беттельхейм и др. Неметаллы различают по молекулярному строению их наиболее термодинамически устойчивых форм в условиях окружающей среды. ^[5] Многоатомные неметаллы образуют структуры или молекулы, в которых каждый атом имеет два или три ближайших соседа (углерод: Cx _; фосфор: P4 _; сера: S8 _; селен: Sex ₎ ; 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. Аналогичная прогрессия наблюдается и среди металлов. Металлическая связь имеет тенденцию включать плотноупакованные центросимметричные структуры с большим количеством ближайших соседей. Постпереходные металлы и металлоиды, зажатые между настоящими металлами и неметаллами, имеют тенденцию иметь более сложную структуру с промежуточным числом ближайших соседей.

Четыре класса

Поле и Грей. Водород помещен сам по себе, поскольку он «настолько отличается от всех других элементов». ^[6] Остальные неметаллы делятся на неметаллы , галогены и благородные газы , причем безымянный класс выделяется тем, что включает неметаллы с относительно прочными межатомными связями, а металлоиды эффективно рассматриваются как третий суперкласс наряду с металлами и неметаллами.

Динвиддл. Вариант Field & Grey, 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, при этом благородные металлы рассматриваются как подгруппа 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 по причине их присутствия в живых существах. Фосфор, сера и селен характеризовались как твердые; летуч при средней температуре от 100 градусов до красного каления; и горючие и легковоспламеняющиеся. ^[9]

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

Дингл. Водород снова помещен отдельно ввиду его уникальности. Остальные неметаллы делятся на металлоиды, неметаллы (называемые «типичными неметаллами»), галогены и благородные газы. Поскольку металлоиды примыкают к постпереходным или «бедным» металлам, их можно было бы переименовать в «бедные неметаллы». ^[11]

Шесть или семь классов

Общий. После того как соответствующие неметаллы классифицируются либо как благородные газы, либо как галогены, остальные рассматриваются по группам. В результате получается шесть или семь наборов неметаллов, в зависимости от обработки бора, который в некоторых случаях рассматривается как металлоид. Размер набора группы 14, а также наборов неметаллических пниктогенов, халькогенов и галогенов будет варьироваться в зависимости от того, как обрабатывают кремний, германий, мышьяк, сурьму, 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 собратьев, чтобы требовать отдельного лечения. ^{[n 1]}

Примечания

1. Гринвуд и Эрншоу, например, посвящены химии 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; (х) сера; (xi) селен и теллур (и полоний); (xii) галогены (F, Cl, Br, I, At); и (xiii) благородные газы. ^[13]

Рекомендации

Цитаты

1. Джонс 2010, с. 169
2. Нельсон 2011, с. 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, с. 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 год
13. Гринвуд и Эрншоу, 2002 г.

Библиография

• Берковиц Дж. 2012, Революция звездной пыли: новая история нашего происхождения среди звезд , Prometheus Books, Амхерст, Нью-Йорк, ISBN  978-1-61614-549-1
• Беттельхейм Ф.А., Браун У.Х., Кэмпбелл М.К., Фаррелл С.О. 2010, Введение в общую, органическую и биохимию , 9-е изд., Брукс/Коул, Бельмонт, Калифорния, 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 
• Кроуфорд Ф.Х. 1968, Введение в физику , Harcourt, Brace & World, Нью-Йорк.
• Кресси 2010, «Химики дают новое определение водородной связи», блог новостей Nature, по состоянию на 23 августа 2017 г.
• Кронин М.В. 2003, "Пропеллер
• Дингл А. 2017, Элементы: энциклопедический тур по таблице Менделеева , 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 & Grey 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. (ред.) 2006, Лекции по астробиологии, том. 1, часть 1: Ранняя Земля и другие космические среды обитания жизни , Springer, Берлин, ISBN 3-540-29005-2 
• Правительство Канады, 2015 г., Периодическая таблица элементов , по состоянию на 30 августа 2015 г.
• Иваненко Н.Б., Ганеев А.А., Соловьев Н.Д., Москвин Л.Н. 2011, «Определение микроэлементов в биологических жидкостях», Журнал аналитической химии , вып. 66, нет. 9, стр. 784–799 (784), doi : 10.1134/S1061934811090036.
• Джонс BW 2010, Плутон: страж внешней солнечной системы, Кембриджский университет, Кембридж, ISBN 978-0-521-19436-5 
• Йоргенсен К.К. 2012, Числа окисления и степени окисления , Springer-Verlag, Берлин, ISBN 978-3-642-87760-5 
• Йоргенсен, SE; Митч, У.Дж., ред. (1983). Применение экологического моделирования в управлении окружающей средой, часть А. Научное издательство Эльзевир. ISBN 0-444-42155-6.
• Майерс RT, Oldham KB и Tocci S 2004, Химия Холта , преподаватель, Холт, Райнхарт и Уинстон, Орландо, ISBN 0-03-066463-2 
• Нельсон П.Г. 2011, Введение в неорганическую химию: ключевые идеи и их экспериментальная основа, Ventus Publishing ApS.
• Рудакия Д.М. и Патель Ю., «Биоремедиация металлов, металлоидов и неметаллов», в Панпатте Д.Г. и Джала Ю.К. (ред.), в « Микробном омоложении загрязненной окружающей среды», том. 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, номер документа : 10.1007/s10698-020-09356-6 (открытый доступ)
• Ван и др. 2020, «Понимание уникальности 2p-элементов Периодической таблицы», Химия - Европейский журнал, том. 26, нет. 67, номер :10.1002/chem.202003920
• Вульфсберг, Г. (1987). Основы описательной неорганической химии . Монтерей, Калифорния: Издательская компания Brooks/Cole. ISBN 0-534-07494-4.