Граница между металлами и неметаллами

7 июня 2015
Граница между металлами и неметаллами

Все неметаллы помимо отличия от металлов по первым трем свойствам, отличаются от них и по атомным структурам. Для классификации минералов в качестве свойств ПСХЭ целесообразнее использовать свойства соответствующих простых веществ, а не самих химических элементов (см. соответствующие определения, т. к. многие простые вещества в обычных условиях сами являются, как и все минералы, кристаллическими веществами (медь, железо, серебро, золото, сера, мышьяк, графит, алмаз и др.). Структуры большинства неметаллов подчиняются правилу Юма-Розери. В их атомных структурах координационное число равно 8-N, где N — номер группы в ПСХЭ. Это объясняется тем, что атомы в этих структурах образуют соответствующее число ковалентных связей. Так у трех элементов IV- b группы — алмаза, кремния и германия структуры действительно имеют к.ч. 4. Углерод, как известно, имеет еще модификацию графита, кристаллическая структура которого имеет к.ч. 3. Структура олова имеет к.ч. 6, а соседний с углеродом бор вместо к.ч. 5 имеет структуру с координационными числами 4 и 6. В структурах простых веществ элементов V- b группы к.ч. 3 кроме азота, в структуре которого расположены двухатомные молекулы, аналогичная структура у кристаллов кислорода. Более тяжелые элементы lV-b группы имеют к.ч. 2. Их структуры построены из кольцевых молекул или из бесконечных цепочек. У элементов VII группы к.ч. 1, т. к. все они, включая и водород, построены из двухатомных молекул. Благородные газы имеют структуры плотнейших упаковок. Формально можно считать, что они тоже подчиняются правилу Юма-Розери, т. к. на ковалентном расстоянии у них нет ни одного атома 8-8=0. Связи между атомами во всех этих структурах только вандерваальсовские.

Итак, Z-граница в ПСХЭ делит все элементы на две части: металлы, даже те, при обработке которых необходимы системы контроля высоты резака, которые имеют кристаллические структуры с к.ч. 8 и больше, и неметаллы, у которых структуры имеют к.ч. 6 и меньше.

Вторая идея Берцелиуса о том, что минералы надо классифицировать по электроотрицательным элементам могла быть полностью реализована только в наше время. Не все химические элементы встречаются в природе (например, искусственные элементы, находящиеся в ПСХЭ за ураном). Часть элементов не встречается в качестве существенной части химического состава минералов. Они присутствуют в минералах только в виде очень небольших изоморфных примесей. Подобные случаи в разделе металлов мы рассматривать не будем, т. к. всю классификацию ведем по неметаллам. Среди неметаллов часть элементов в минералах не встречаются (например, благородные газы). Поэтому эти элементы не фигурируют в минералогических классификациях.

Резюмируя все, сказанное выше, можно констатировать, что все начальные таксоны предлагаемой классификации минералов основываются на 19 неметаллических химических элементах, а вся классификация на ПСХЭ. Ниже все эти 19 элементов переписаны в ряд слева-направо сверху-вниз по ПСХЭ:

В. С, Si, Ge, Sn, N, P, As, Sb, Bi, O. S, Se. Те, (H)OH, F, CI, Br, 1.

Водород, в отличие от всех других элементов Vll-b подгруппы, в качестве аниона Н в минералах не встречается, но химические соединения такого состава хорошо известны, например LiH, NaH и др. В составе же гидро-ксильного иона ОН" водород чрезвычайно распространен в минералах. И в этом виде кристаллохимически он очень сходен как с ионом фтора и другими галогенами, так и с ионом кислорода — О2", поэтому в ряду неметаллов гидроксил целесообразно помещать первым в VII-L подгруппе.

Говоря о неметаллической части состава минералов, будем использовать три термина: соответствующий химический элемент в составе минерала единственный, преобладающий или предпочитаемый. Первый термин ясен без объяснений. Преобладать элемент может, находясь в комплексном ионе (например, в составе кальцита — СаС03, кислород преобладает над углеродом), по оба неметаллических элемента могут быть и свободными.

Приведенный выше ряд неметаллов можно назвать рядом предпочтения. В том случае, когда два неметалла присутствуют в составе минерала в равном количестве, а нам надо отнести в соответствующее место классификации по одному из них, то всегда предпочитается тот элемент, который стоит в упомянутом ряду раньше. Так если выбор предполагается между О и CI, выбирается О; если между О и ОН, тоже выбирается О [терлингуаит -Hg2OCl, диаспор АЮ(ОН). Оба относятся к классу оксидов, (6100)]. (Числовые индексы см. ниже). Могут быть случаи, когда соответствующий выбор должен быть сделан независимо от относительного числа того или иного элемента. В этом случае предпочтение специально оговаривается.

При разработке классификации надо иметь в виду, что атомы неметаллов могут быть в составе минерала не только одиночными анионами, но и образовывать комплексные анионы типа С032 S042' и т.п. Кроме того, некоторые тяжелые неметаллы могут играть роль металла. В химии хорошо известны, например, соединения олова Mg2Sn и Sn02. Эти случаи чаще всего приводят к недоразумениям в классификации. При сочетании в составе минералов одновременно легких наиболее электроотрицательных (О, S и др.) и тяжелых атомов неметаллов (например, Sb, Те, Sn и др.) тяжелые неметаллы являются катионами. По той же причине подобные минералы в подавляющем числе учебников минералогии рассматриваются в одном разделе (оксидов) (цинкит — ZnO и ромаркит — SnO, рутил — ТЮ2 и теллурид — Те02, корунд — А1203 и валентинит — Sb203). Иногда даже тяжелые неметаллы в составе минералов изоморфно замещаются обычными металлами. См. например бисмутостибиконит — Bi(Sb5+,FeJ+).

Похожие статьи:

Еда и кулинарияПолезные свойства имбиря

ОбществоИмпортная бытовая химия попала под санкции РФ

ИнтересноеНеобычные свойства огурца



Похожие записи:

Из-за плохой погоды закрыта трасса Оренбург-Челябинск
Из-за плохой погоды закрыта трасса Оренбург-Челябинск
В разделе: Происшествия
Трасса Оренбург-Челябинск, где в начале января из-за ураганного ветра и метели пострадали 14 человек, в четверг закрыта из-за плохой погоды, сообщается 4 февраля ГУ МЧС по Оренб...
Поисковик Google обновил карту
Поисковик Google обновил карту
В разделе: Общество
 Поисковик Google обновил свою карту, в которой Крым теперь отмечен как территория Российской Федерации. На картах maps.google.ru и maps.google.com появилась линия границы между Крымом и Украи...
Я не знаю, зачем нужны эти кнопки. А ты? Давай понажимаем
Марина Шулева, журналист, служба новостей
Рейтинг: 0 Голосов: 0 649 просмотров