Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

Таблица к статье «Неметаллы»

В твердом поверхностном слое Земли из каждой 1000 атомов 820 — атомы двух неметаллов: кисло­рода и кремния. Лишь 126 атомов принадлежат четырем самым распространенным металлам — алю­минию, железу, магнию и натрию. Подавляющее большинство атомов других неметаллов сосредото­чено также в верхних оболочках Земли — лито­сфере, атмосфере, гидросфере. Вселенная в целом более чем на 90% состоит из атомов водорода.

Таблица к статье «Неметаллы»

...Зеленые деревья и бурые водоросли, черви, выс­шие животные и человек — как бы ни были раз­личны эти проявления жизни, они тесно связаны с одинаковой в своей основе структурой, изобра­женной в центре рисунка. Это — порфин. В состав гемоглобина — красящего вещества крови чело­века и высших животных — входит скелет порфина с боковыми цепями, содержащий в центре молекулы ион железа. Такую структуру называют гем (слева вверху). А незначительное изменение лишь одной боковой цепи молекулы гема приводит к красящему веществу крови некоторых червей. Цвет такой кро­ви зеленый (справа вверху). Магний — цент­ральный атом зеленого хлорофилла, в основе кото­рого лежит несколько измененный порфиновый ске­лет (внизу). В состав синей крови некоторых моллю­сков входит медь, а некоторые обитатели морей собирают в крови ванадий...

Однако поведение аммиака, воды и фтористого водорода нарушает общую логику: температура кипения и плавления этих соединений аномаль­но высока.

Дело в том, что их молекулы ассоциированы и не отвечают их простейшей формуле. Так, даже в кипящем фтористом водороде (+20°) средний состав его отвечает формуле (HF)4 и лишь при 90° пары состоят из молекул HF. Аналогично, хотя и в меньшей степени, ассо­циированы молекулы жидкого аммиака. Вода в обычных условиях, кроме простейших моле­кул Н2О, содержит молекулы (Н2O)2, (Н2O)3...

Связь между молекулами воды в таких «двойных» и «тройных» молекулярных агрега­тах из-за ее относительной прочности нельзя объяснить лишь обычной ориентацией диполей.

Как происходит такая ассоциация молекул?

Чтобы это было ясно, вспомним, что каждая валентная черточка символизирует общую пару электронов ковалентно связанных атомов. Кро­ме того, атом кислорода имеет и «свободную», только ему принадлежащую пару электронов. Поэтому атом водорода имеет возможность связаться не только со «своим» атомом кислорода, но и с «чужим». Правда, такая связь менее проч­на, чем обычная ковалентная связь. Называют ее водородной связью.

Таким же образом происходит ассоциация мо­лекул фтористого водорода:

В этом случае водородная связь оказывается особенно прочной, так что в растворах фтори­стоводородной кислоты, кроме привычных нам ионов:

H2O+HF«H3O++F-,

образуются также и ассоциированные ионы: Н2O+2HF«H3O++HF2-.

Водородная связь похожа на уже знакомую нам координационную связь, образованную за счет «чужой» пары электронов. Такая связь образуется не обязательно между одинаковыми молекулами. Вот что происходит, например, при растворении аммиака в воде:

В.: свойствах гидридов отчетливо проявляет­ся периодичность. Возьмем, к примеру, гидри­ды неметаллов второго периода. Метан — ве­щество совершенно нейтрального характера, своеобразный «инертный» газ. Далее следует аммиак, способный присоединять ионы водоро­да и потому обладающий основными свойствами. Фтористый водород, как известно, кислота, а вода, стоящая в нашей таблице между аммиа­ком и фтористым водородом, в определенном смысле является амфотерным электролитом. В самом деле, в реакции с аммиаком вода ведет себя как кислота (отдает протон):

NH3+H2O«NH4++OH-.

При взаимодействии же с фтористым водородом она связывает протон, т. е. ведет себя как осно­вание:

H2O+HF«H3O++F-.

Чем ниже стоит гидрид в нашей таблице, тем слабее становятся его основные свойства, если измерять их способностью реагировать с кислотами. Действительно, широко известны соли аммония, образующиеся из аммиака и кислот. А гидрид фосфора РН3, который в принципе тоже способен присоединять протон, давая ион фосфония РН4+, образует лишь не­сколько устойчивых солей с самыми сильными кислотами, например (PH4)+ClO4-.

Кислотные же свойства гидридов, наоборот, увеличиваются сверху вниз. Так, кислотные свойства у сероводорода выше, чем у воды,

433