Przeczytaj
Niemetale – stany skupienia
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.
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 destylacjidestylacji 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.
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.
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 termostatycznychnaczyniach 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.
Innym niemetalem, który może występować w stanie ciekłym oraz stałym, jest wodór. Ciekły wodór należy przetrzymywać poniżej temperatury -240,18ºC (to temperatura punktu krytycznegopunktu 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.
Słownik
rozdzielanie ciekłej mieszaniny poprzez odparowanie, a następnie skroplenie poszczególnych składników
naczynie o podwójnych ścianach, pomiędzy którymi występuje przestrzeń o niskim ciśnieniu (np. termos)
wartość temperatury, powyżej której, niezależnie od wartości ciśnienia, nie da się skroplić danej substancji
wartość temperatury i ciśnienia, przy której trzy stany skupienia substancji są w równowadze
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.