11.01.23. Поширеність неметалічних елементів в природі, застосування неметалів. Явище адсорбції.

 Атоми неметалічних елементів становлять переважну більшість сполук у Всесвіті та верхніх шарах Землі. Вони більш поширені в природі, аніж метали. Деякі неметалічні елементи зустрічаються у природі у вигляді простих речовин: родовища самородної сірки в Прикарпатті; Заваллівське родовище графіту; існують поклади порід, що містять  алмази. До складу повітря входять: азот, кисень, інертні гази. Найпоширенішим елементом у космосі є Гідроген. Значно більше атомів неметалічних елементів утворюють різноманітні складні речовини. Так, значну частину літосфери становить кремнезем SiО₂, гідросфери – вода.

Оксиген один із найпоширеніших елементів на Землі. У земній корі в складі сполук 49% за масою. Він входить до складу води, гірських порід, мінералів, солей. Є обов’язковою складовою частиною рослинних, тваринних організмів: входить до складу білків, жирів, вуглеводів. У повітрі вільного кисню 21% за об’ємом.

Сульфур широко розповсюджений у природі як у вільному вигляді (з домішками гірських порід), так і у сполуках з різними металами (сульфіди), а також у вигляді солей. Сульфіди: залізний колчедан або пірит FeS2, цинкова обманка ZnS, мідний блиск CuS, кіновар HgS. Сульфати: гіпс CaSO₄•2H₂O, глауберова сіль Na₂SO₄•10H₂O, гірка сіль MgSO₄•7H₂O. Міститься в живих організмах, входить до складу білка, до складу органічних сполук у нафті.

Елемент Карбон входить до складу нафти, газу, вугілля, сланців, органічних сполук, вуглекислого та чадного газів. Важливий елемент живої природи – входить до складу білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, ферментів, гормонів. У вигляді простих речовин графіту та алмазу; складних речовин: CaCO₃ – крейда, вапняк, мармур, CaCO₃•MgCO₃ – доломіт, MgCO₃ – магнезит.

Чистий кремній у природі не існує, його добувають хімічним способом. За поширеністю займає друге місце після Оксигену. Оболонка Землі на 97% складається із сполук силіцію. Зустрічається у вигляді: SiO₂ –  пісок, кварц, кремнезем; мінералів – слюда, азбест, тальк, нефелін, польовий шпат. В стеблах рослин (хвощ, бамбук), в тілі птахів і тварин – пір’я, око, скелет, тіло губок.

Нітроген у вигляді простої речовини азоту входить до складу повітря, приблизно 78% за об’ємом. Вміст елементу у земній корі – 0,01% за масою у вигляді нітратів. Невелика кількість у складі нафти і кам’яному вугіллі. Входить до складу білкових речовин всіх живих організмів.

Фосфор у природі існує тільки в сполуках у вигляді фосфатів. Головні мінерали до складу яких входить Фосфор – Ca₃(PO₄)₂ – апатити і фосфорити (0,08%). Елемент Фосфор входить до складу кісткової, м’язової, нервової тканин людини і тварин, багато його у клітинах мозку.

Застосування неметалів

Сульфур являється життєво важливим елементом для живих організмів, є складовою частиною білка. Він сприяє нейтралізації в організмі отруйних речовин, росту хрящової і кісткової тканин, шкіри, волосся, нігтів. Разом з іншими компонентами приймає участь у формуванні структури сполучної тканини. Забезпечує її еластичність, покращує проникливість клітинних мембран. Дефіцит Сульфуру може призвести до порушення синтезу інсуліну. Шкіра стає сухою, зморшкуватою, появляються тріщини, наступає раннє старіння організму. Сірку використовують для добування сульфатної кислоти, виготовлення ґуми з каучуку, виробництва сірників, чорного пороху, лікарських препаратів.

Азот використовують для наповнення електролампочок, створення інертного середовища при зварюванні металів, у вакуумних установках, глибокого охолодження і замороження, добування амоніаку, нітратної кислоти, нітратів.

Фосфор в організмі є джерелом енергії. У промисловості для створення мийних засобів, для пом’якшення води. Фосфорорганічні сполуки для боротьби з бур’янами. Фосфіди – як напівпровідники. Утворення фарб (ґрунтовка). Білий фосфор для виробництва авіабомб, снарядів, раніше виготовляли статуетки, в годинниках, добування Н₃РО₄, добування твердого сплаву фосфористої бронзи. Червоний фосфор для виготовлення сірників, димових завіс, фосфорорганічних сполук, полімерів, проти корозії, напівпровідників, для знищення комах.

Вуглець. Алмаз для свердління твердих порід, виготовлення шліфувальних дисків, різців, свердел, різання скла. У приладобудуванні, радіотехніці, виготовленні ювелірних виробів (діаманти). Графіт для виготовлення вогнетривких тиглів, синтетичних алмазів, мастил, електродів, труб, теплообмінників, грифелів для олівців. В ядерних реакторах як уповільнювач нейтронів. Вугілля для виплавки чавуну і сталі, виробництво чорного пороху, фарб, для поглинання газів, очищення їх. Активоване вугілля – в медицині як адсорбент, для виготовлення протигазів, як каталізатор, для очистки цукру від домішок, вловлювання цінних органічних розчинників.

Адсорбція – це здатність деяких речовин (зокрема вуглецю) утримувати на своїй поверхні частинки інших речовин.

Сажа для виготовлення лаків, фарб, туші, ґуми (як наповнювач), стрічки для друкарських машин, гуталіну. Кокс як паливо в доменному процесі, відновник у металургії. Виготовлення електродів, легованих сталей.

Хлор для знезараження води, для виробництва хлорного вапна, органічних розчинників, засобів захисту рослин від хвороб і шкідників.

Кремній в електроніці й електротехніці для виготовлення діодів, фотоелементів, транзисторів, сплавів. Силіцій оксид широко використовується в будівництві, для виробництва цементу, кераміки, скла. Кварц дуже мало розширюється при нагріванні, тому кварцовий посуд, розжарений до білого, не тріскається, якщо його занурити в холодну воду. Кварц використовують у виготовленні моніторів комп’ютерів, лінз телескопів, кришталеві вироби, дзеркала, в радіотехніці, оптиці, в ювелірній справі.

Водень є сировиною для хімічної і нафтохімічної промисловості, як екологічно чисте паливо.

Домашнє завдання.

Дати відповіді на запитання.

1. Напишіть не менше п’яти формул природних сполук, які містять Карбон.

2. Складіть формули сполук із Карбоном таких елементів: К, Мg, Fe(ІІ, ІІІ), Zn. Назвіть їх.

3. За допомогою яких спостережень можна довести, що хліб, молоко, м’ясо містять Карбон?