ПОЛУЧЕНИЕ НЕМЕТАЛЛОВ
Инертные газы (кроме радона) содержатся в атмосфере и их получают сжижением и перегонкой воздуха при очень низких температурах. В атмосфере, как вы знаете, содержатся O2 и N2. В земной коре в самородном состоянии встречаются также C и S. Остальные неметаллы можно получить только из сложных соединений.
Если в соединении неметалл находится в отрицательной степени окисления, то получить его в виде простого вещества можно действием окислителя:
N–3H3 + O2 → N2 + H2O,
H2S–2 + O2 → S + H2O,
KI–1 + FeCl3 → I2 + KCl + FeCl2,
HCl–1 + KMnO4 → Cl2 + KCl + MnCl2 + H2O,
KBr–1 + MnO2 + H2SO4 → Br2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
Если в соединении неметалл находится в положительной степени окисления, то получить его в виде простого вещества можно действием восстановителя:
Si+4O2 + Mg→ Si + MgO,
Na2S+4O3 + H2S + H2SO4 → S↓ + Na2SO4 + H2O,
KCl+5O3 + I2 → Cl2 + KIO3.
Восстановление и окисление можно проводить также, пропуская электрический ток через раствор или расплав –
1) анодное окисление (A+, анод):
2H2O–2 – e– → O2↑ + 4H+ (раствор),
2Cl– –2e– → Cl2↑ (раствор или расплав),
2F– – 2e–→ F2↑ (расплав);
2) катодное восстановление (K–, катод):
2H+12O + 2e–→ H2↑ + 2OH–.
Некоторые неметаллы могут быть получены термическим разложением сложных веществ:
H–H | 74 пм | 454 кДж/моль |
С–C в алмазе | 154 пм | 348 кДж/моль. |
C12H22O11 (сахар) → C + H2O,
KClO3 (катализатор MnO2) → O2↑ + KCl,
NH4NO2 → N2 + H2O.
В таблице описано природное сырьё для каждого из неметаллов.
Неметалл | Природные источники | Способ получения |
H2 | Метан CH4, H2O | Нагревание метана с водяным паром, электролиз воды, в лаборатории –реакция цинка с серной кислотой или алюминия со щёлочью. |
B | Бура Na2B4O7⋅10H2O | Перевод в борную кислоту, оксид бора, затем – его восстановление магнием. |
С | Уголь, углеводороды | Неполное сгорание горючих веществ, в лаборатории –обугливание древесины, углеводов. |
N2 | Воздух | Перегонка жидкого воздуха при низких температурах, в лаборатории – прокаливание твёрдого NH4NO2 или смеси NaNO2 + NH4Cl. |
O2 | Воздух | Перегонка жидкого воздуха при низких температурах, в лаборатории – прокаливание KMnO4 или KClO3 с катализатором MnO2. |
F2 | Фторапатит Ca5(PO4)3F или флюорит CaF2 | Обработка серной кислотой с отгонкой HF, перевод в K[HF2] и электролиз расплава. |
Si | SiO2 | Восстановление оксида магнием. |
P | Апатиты всех видов Ca5(PO4)3(1/2СO3, OH, F)2 | Обжиг с углем и песком и отгонка паров белого фосфора P4. |
S8 | Сульфиды и сероводород | Обработка сульфида железа сильной кислотой, затем – неполное окисление сероводорода. |
Cl2 | NaCl | Электролиз водного раствора или расплава, в лаборатории – реакция KMnO4 c HCl. |
As | Реальгар AsS, аурипигмент As2S3, арсенопирит FeAsS, изоморфная примесь в сульфидах и фосфатах металлов | Отгонка из кислых растворов в форме арсина AsH3с его последующим разложением при нагревании. |
Se | Изоморфная примесь в сульфидах и сульфатах металлов | Восстановление из кислородных соединений сернистым газом или сульфитом натрия. |
Br2 | KBr | Окисление хлором или электролиз, в лаборатории реакция с MnO2 в присутствии H2SO4. |
Te | Анодные шламы цветной металлургии. | Восстановление из кислородных соединений сернистым газом или сульфитом натрия. |
I2 | KIO3, морская водоросль ламинария. | Разложение соединений при нагревании, электролиз, в лаборатории – реакция KI с MnO2в присутствии H2SO4. |
He, Ne, Ar, Kr, Xe | Воздух | Фракционная перегонка при низких температурах. |