Niemetale są pierwiastkami chemicznymi, które znajdują się w prawej części układu okresowego. Wyjątek stanowi wodór, leżący w pierwszej grupie i w pierwszym okresie. Niemetale występują we wszystkich stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Większość niemetali w temperaturze pokojowej (25ºC) oraz pod ciśnieniem atmosferycznym (1 atm) występuje jednak w gazowym stanie skupienia

Niemetalami, występującymi w stanie gazowym w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym, są: wodór, azot, tlen, gazy szlachetne (hel, neon, argon, krypton). Pierwiastki te są bezbarwnymi i bezwonnymi gazami. Z kolei do niemetali, które również są gazami, ale o zielonożółtej barwie i ostrym, duszącym zapachu, zaliczamy fluor oraz chlor.

Stan gazowy to nie jedyny stan, w jakim te niemetale mogą się znajdować. Występują także w stanie ciekłym. Jedynym niemetalem, występującym w stanie ciekłym w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym, jest brom. W tych warunkach przyjmuje on postać brunatnoczerwonej cieczy, o ostrym, drażniącym błony śluzowe zapachu.

RL1wqQAJEf1da

Ilustracja przedstawia roztwór bromu zamknięty w podłużnym naczyniu laboratoryjnym zwanym ampułą. Ampuła jest naczyniem szklanym i szczelnym.

Jako pierwsi w historii, ciekły tlen i azot, otrzymali badacze z Uniwersytetu Jagiellońskiego – Karol Olszewski i Zygmunt Wróblewski. Zarówno ciekły tlen, jak i azot można uzyskać w wyniku destylacjidestylacjadestylacji frakcyjnej skroplonego powietrza, jednak ich zachowanie w stanie ciekłym w warunkach ciśnienia atmosferycznego wymaga utrzymywania temperatur niższych niż temperatury ich wrzenia, tj. w przypadku tlenu -183°C, a w przypadku azotu −196°C.

R1DYmVqAdRYBF

Ilustracja przedstawia dwie zlewki, czyli płaskodenne naczynia laboratoryjne o kształcie cylindrycznym wypełnione cieczą. Zlewki znajdują się na blacie i są przykryte folią aluminiową. Wokół stołu unosi się nieznany gaz.

Ciekły tlen ma barwę niebieską. Pod ciśnieniem atmosferycznym jego temperatura wrzenia wynosi -183ºC, a temperatura krzepnięcia -219ºC. Aby ciekły ten nie zmienił stanu skupenia należy go przechowywać w bardzo niskich temperaturach.

R1MkL5jKG3Uoi

Ilustracja przedstawia diagram fazowy azotu. Na osi x znajduje się temperatura wyrażona w Celsjuszach, na osi y ciśnienie wyrażane w atmosferach. Na ilustracji wskazano, w jakich zakresach temperatury i ciśnienia azot występuje jako gaz, ciecz i ciało stałe. Do temperatury minus sto pięćdziesiąt znajduje się pionowa krzywa, obszar opisany jest jako ciało stałe. Dla ciśnienia równego około jednej dziesiątej atmosfery i około minus dwieście stopni Celsjusza znajduje się punkt potrójny. Punkt krytyczny odpowiada około dwudziestu atmosferom i temperaturze około minus sto pięćdziesiąt. Od ciśnienia równego zero przy temperaturze minus dwieście pięćdziesiąt poprowadzono krzywą do punku krytycznego. Po prawej stronie podpis: gaz. Ciecz znajduje się w zakresie temperatur od punktu potrójnego do punktu krytycznego, którym odpowiada zakres ciśnień, od jednej dziesiątej do około tysiąca atmosfer.

Podobnie jak w stanie gazowym, tak i w stanie ciekłym azot jest bezbarwny. Pod ciśnieniem atmosferycznym temperatura wrzenia azotu wynosi -195,8ºC, dlatego też ciekły azot należy przechowywać w niskiej temperaturze w naczyniach termostatycznychnaczynie termostatycznenaczyniach termostatycznych (np. naczynie Dewara).

Aby otrzymać stały azot, należy uzyskać ciśnienie atmosferyczne oraz temperaturę -210ºC, ponieważ temperatura krzepnięcia azotu pod ciśnieniem 1 atmosfery wynosi właśnie -210ºC. Wnioskując – stan skupienia, w jakim występuje niemetal, zależy od ciśnienia oraz temperatury.

R1WknmkEiUUNS

Zdjęcie przedstawia salę, w której odbywa się pokaz eksperymentów. Mężczyzna stoi obok stołu, na którym znajduje się wiadro, z którego ulatnia się gaz. Mężczyzna jest ubrany w garnitur i ma założone plastikowe okulary ochronne. W tle znajdują się książki, krzesła i plakaty na ścianach.

Innym niemetalem, który może występować w stanie ciekłym oraz stałym, jest wodór. Ciekły wodór należy przetrzymywać poniżej temperatury -240,18ºC (to temperatura punktu krytycznegopunkt krytycznypunktu krytycznego wodoru).

Węgiel, fosfor oraz siarka to niemetale, które w stanie standardowym występują jako ciała stałe.

Niemetalem, który w temperaturze pokojowej oraz pod ciśnieniem atmosferycznym występuje jako szaroczarne ciało stałe, jest jod. Po jego podgrzaniu pojawiają się fioletowe pary jodu. Dochodzi do przejścia tego pierwiastka ze stanu stałego w gazowy. W wyniku ochłodzenia par jodu, pojawiają się kryształki stałego jodu.

R1IYLJ7bfxsAE

Ilustracja przedstawia zlewkę – płaskodenne naczynie laboratoryjne o kształcie cylindrycznym, w którym znajdują się drobinki stałej substancji chemicznej. Zlewka została umieszczona na kracie, pod którą znajduje się palnik - rodzaj sprzętu z regulacją płomienia, umożliwiający podgrzewanie substancji chemicznych. Zlewka została przykryta kolbą okrągłodenną - szklane naczynie laboratoryjne z zaokrąglonym dnem. Wnętrze zlewki jest wypełnione barwnymi oparami.

Słownik

Bibliografia

Atkins P., Chemia fizyczna, Warszawa 2007.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Jelińska‑Kazimierczuk M., Megiel E., Teraz matura. Chemia. Vademecum, Warszawa 2018.