Элементы, из которых состоит жизнь, а не электрические проводники
Водород, углерод, азот, кислород, фосфор, сера и селен. Они плохо проводят электрический ток, в твёрдом состоянии хрупки и совершенно необходимы: более 99% массы всего живого приходится всего на четыре из них.
Выделено в периодической таблице
Каждый элемент
Что их определяет
Высокая электроотрицательность и высокая энергия ионизации означают, что неметаллы притягивают к себе электроны. С металлами они образуют ионные соединения, а друг с другом делятся электронами, образуя ковалентные молекулы, на которых построена биология.
Без моря делокализованных электронов нечему проводить тепло или электричество и нечему позволять атомам скользить относительно друг друга. Поэтому неметаллы являются изоляторами, хрупкими и часто газообразными.
Небольшие атомы неметаллов образуют прочные двойные и тройные связи — поэтому N₂ настолько малоактивен, а CO₂ является газом, тогда как SiO₂ — горной породой. Многие из них имеют несколько структурных форм: углерод встречается в виде алмаза, графита и графена; фосфор — в виде белого, красного и чёрного фосфора.
Периодические закономерности
Электроотрицательность и энергия ионизации возрастают к верхнему правому углу таблицы, достигая максимума у фтора и кислорода. Температуры плавления сильно различаются, потому что их определяет не только прочность связей, но и структура: углерод сублимирует при температуре выше 3 800 K, а азот кипит при 77 K.
В мире
Синтез аммиака, переработка нефти, ракетное топливо и, всё чаще, хранение энергии.
Сталь, пластмассы, топливо, волокна и каждая существующая органическая молекула. В виде алмаза он режет, а в виде графита смазывает.
Удобрения, получаемые по процессу Габера—Боша, обеспечивают пищей примерно половину населения мира. Жидкий азот — основной криогенный агент.
Производство стали, медицина, очистка воды и дыхание. Это самый распространённый по массе элемент в земной коре и в вашем организме.
Удобрения, моющие средства, спички — а также основа ДНК и АТФ, молекулы, снабжающей энергией каждую клетку.
Серная кислота — промышленное химическое вещество с наибольшим мировым объёмом производства, а также вулканизированная резина и фунгициды.
Обращение
Крайне разнообразны. Кислород и азот безопасны для дыхания в правильных пропорциях и опасны в неправильных — чистый кислород делает пожары неуправляемыми, а чистый азот вызывает удушье без предупреждения. Белый фосфор воспламеняется на воздухе и вызывает глубокие ожоги. Сероводород токсичен, как цианид, и при опасных концентрациях отключает обоняние.
Полезно знать
Часто задаваемые вопросы
Галогены и благородные газы — неметаллы; это просто два семейства, достаточно самобытных, чтобы их называли отдельно. Остальные называют «прочими неметаллами» или «реакционноспособными неметаллами»: водород, углерод, азот, кислород, фосфор, сера и селен.
Проводимость требует электронов, свободных для перемещения по материалу. В металле внешние электроны делокализованы по всей кристаллической решётке. В неметалле они связаны определёнными ковалентными связями или неподелёнными электронными парами. Графит — известное исключение: его слоистая структура оставляет по одному электрону на каждый атом углерода делокализованным в пределах каждого слоя, поэтому он проводит ток вдоль слоёв.
Шесть элементов составляют около 99% вашего тела: кислород, углерод, водород, азот, кальций и фосфор — четыре из них являются неметаллами. Сера и селен нужны в меньших количествах: сера входит в состав двух аминокислот, а селен — ферментов, нейтрализующих окислительные повреждения.
Продолжить