Теория:
Выбор способа получения вещества зависит от того, в каком виде встречается в природе химический элемент, который образует данное вещество. Это в полной мере относится и к выбору способа получения неметаллических простых веществ.
Некоторые неметаллы встречаются в природе в свободном виде. Такие неметаллы, как кислород \(O_2\), азот \(N_2\), инертные газы — \(He\) и др., серу \(S\), алмаз \(C\) и графит \(C\), можно выделить из смесей или очистить от примесей, используя физические методы.
Химически активные неметаллы встречаются в природе только в виде соединений. В первую очередь это относится к галогенам: фтору, хлору, брому и иоду.
Рис. \(1\). Минералы, образованные галогенами: флюорит \(CaF_2\) (слева) и галит \(NaCl\)
Химически менее активные неметаллы в природе встречаются как в самородном виде, так и в составе химических соединений.
Например, серу можно найти как в самородном состоянии, так и в виде соединений — сульфидов и сульфатов.
Рис. \(2\). Распространение серы природе. Слева направо: самородная сера \(S\), пирит \(FeS_2\) и гипс
Из химических соединений неметаллические простые вещества получают химическими методами в ходе различных химических превращений.
Физические методы получения неметаллов
В качестве сырья для получения ряда неметаллов в промышленности используют воздух.
Сначала при пониженной температуре и повышенном давлении воздух сжижают. Затем, используя перегонку (дистилляцию), из жидкого воздуха получают азот , кислород и аргон . В ходе перегонки первым испаряется азот (при температуре \(–196\) °C), потом — аргон (при \(–186\) °C) и последним — кислород (при температуре \(–183\) °C).
Химические методы получения неметаллов
Химические методы получения неметаллов связаны с проведением окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых неметаллические химические элементы могут как повышать, так и понижать степень окисления.
Например, хлор \(Cl_2\) в промышленности получают путём электролиза раствора хлорида натрия \(NaCl\). При пропускании постоянного электрического тока через раствор этого вещества протекает химическая реакция:
.
Для того чтобы получить кремний \(Si\), в промышленности в электрических печах прокаливают смесь песка \(SiO_2\) с коксом \(C\). При этом протекает химическая реакция:
.
Лабораторные способы получения неметаллов также связаны с проведением окислительно-восстановительных реакций. Чаще всего это либо реакции разложения, либо реакции замещения.
Например, кислород \(O_2\) в лабораторных условиях можно получить путём разложения пероксида водорода \(H_2O_2\). Протекает реакция разложения:
.
Водород \(H_2\) в лаборатории можно получить, используя цинк \(Zn\) и соляную кислоту \(HCl\). Протекает реакция замещения:
.
Применение неметаллов
Таблица. Применение неметаллов
Область применения | Примеры |
| Промышленность | Такие неметаллы, как сера \(S\), азот \(N_2\), фосфор \(P\) и хлор \(Cl_2\), используются в качестве сырья для получения кислот и другой продукции. Сера \(S\) используется в качестве сырья в производстве резин. Сажа \(C\) служит пигментом в производстве лаков и красок, а также пигментом и наполнителем в производстве пластмасс и резин |
| Транспорт | Водород \(H_2\) используется в качестве топлива. Важно, что продукт сгорания этого топлива не загрязняет среду |
| Сельское хозяйство | Сера \(S\) используется как эффективное средство борьбы с вредителями и болезнями растений |
| Медицина | Кислород \(O_2\) применяют в тех случаях, когда у больного затруднено дыхание. Активированный уголь \(C\) есть почти в каждой домашней аптечке. Точно так же, как иодная тинктура — спиртовой раствор иода \(I_2\). Мази, в состав которых входит сера \(S\), используются при лечении кожных заболеваний. Жидкий азот \(N_2\) используют не только для хранения биологического материала, но и в косметической медицине |
| Подготовка воды | Для дезинфекции воды используют хлор \(Cl_2\) и озон \(O_3\). |
| Получение высоких температур | В металлургии и металлообработке для того, чтобы, сжигая горючее вещество, создать среду с высокой температурой, используют кислород \(O_2\) |
| Пиротехника | В производстве спичек и другой пиротехнической продукции используют серу \(S\), фосфор \(P\) и уголь \(C\) |
| Пищевая промышленность | Для продления срока годности пищевых продуктов и для создания инертной атмосферы в упаковку закачивается азот \(N_2\) |
Источники:
Рис. 1. Минералы, образованные галогенами: флюорит и галит © ЯКласс
Рис. 2. Распространение серы природе: самородная сера, пирит © ЯКласс
Рис. 2. Распространение серы природе: гипс https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8f/WhiteSandsGypsum.jpg/1280px-WhiteSandsGypsum.jpg