Интересные факты о неметаллах

Все вещества, которые есть на нашей планете, можно разделить на две большие группы: металлы и неметаллы. Неметаллы отличаются от металлов тем, что могут быть в жидком, газообразном или твердом состоянии. Они плохо проводят электричество и тепло, у них нет характерного блеска, но есть собственный цвет.

Всего открыто двадцать четыре неметалла, шесть из них — инертные газы. При этом 2/3 массы Земли — это всего два элемента: кислород и кремний. Все живые молекулы имеют в своем составе углерод.  99% массы растений и 97% массы человека — неметаллы.

Интересные факты о неметаллах человеческого тела

Основа жизни на земле углерод. Именно из него состоят все органические молекулы, а значит и живые организмы, в том числе и тело человека. Неметаллы организма принято разделять на три группы:

• органогенные элементы, из которых состоят все ткани человеческого тела;

• макроэлементы: ежедневно человеку необходимы граммы, десятки граммов серы, фосфора, хлора;
• микроэлементы: их дозировка, нужная для нормальной работы организма, измеряется десятым, сотыми долями грамма или милиграмма.

Необходимых микроэлементов-неметаллов всего четыре: йод, кремний, фтор и селен. Из 24 элементов таблицы Менделеева в организме человека почти половина: одиннадцать неметаллов, без которых невозможна жизнь.

Углерод

Шестой элемент периодической системы входит в состав всех живых молекул. Его способность образовывать длинные цепочки незаменима для создания молекул ДНК, сложных белков. Число отдельных атомов углерода в молекулах доходит до десятков, сотен миллионов.

Человечеству известно несколько десятков миллионов веществ, которые образованы с участием углерода. Это в несколько раз больше, чем количество веществ, образованных всеми остальными элементами таблицы Менделеева. Этому макроэлементу посвящен отдельный раздел химии — органическая.

Интересные факты об углероде:

• Образует самое большое количество простых веществ с разной кристаллической решеткой, химическими и физическими свойствами. Это свойство называется аллотропией. В природе встречается в виде графита и алмаза, человек создал еще несколько модификаций кристаллической решетки: графен (в миллион раз лучше проводит электричество, чем медь), лондейслит, фуллерен (на 50% тверже алмаза), нанотрубки (имеют массу в 6 раз меньше стали, а прочность выше в десятки раз). В этом веке из смеси графена и нанотрубок создали аэрогель, который легче воздуха, способен растягиваться и сжиматься, не меняя свойств. Впитать объем жидкости в 900 раз, превышающий собственную массу.
• Самый тугоплавкий из всех: плавится при 3700 ºC, что на 300 ºC выше, чем температура плавления вольфрама, из которого сделаны нити накаливания в лампах. Большая температура (до 5000 ºC) нужна только для плавления соединений углерода.
• Способен в естественных условиях, под действием азота и космического излучения, образовывать радиоактивное соединение углерод-14. Благодаря ему люди могут определять возраст археологических, палеонтологических, антропологических находок.
• Делает прочнее металлы, если небольшой процент углерода добавлять во время выплавки. Этот процесс получил названия легирования.

Несмотря на то, что свойства углерода изучают более трехсот лет, он до сих пор остается одним из самых загадочных элементов.

Водород

Самый маленький и легкий атом, составляющий 88% всех атомов вселенной. Если объединить сто миллионов атомов водорода в цепочку, то ее длина будет всего один сантиметр. Простое вещество, которое образуется из двух атомов, — бесцветный газ в 14 раз легче воздуха.

Это свойство использовали в начале ХХ века, когда дирижабли, наполненные водородом, курсировали из Германии по всему миру. Воздушные гиганты развивали скорость до 135 км/ч, поднимали до 100 тонн груза и 50 пассажиров. Крупнейшая катастрофа с участием дирижабля случилась 3 мая 1937 года, когда «Гинденбург» загорелся во время посадки в Нью-Джерси. Погибли 13 из ста пассажиров, 22 члена команды.

При отрицательной температуре -253 ºC водород становится жидкостью, которая используется как ракетное топливо.

Внутри планеты макроэлемент находится в виде плазмы, а при воздействии высоким давлением становится твердым, образуя «металлический водород».

Кислород

Это третий по распространенности во вселенной элемент после водорода и гелия. Чистый кислород — газ, в котором каждая молекула состоит из двух атомов, не имеет цвета, запаха. Под действием электрических разрядов образует аллотропное соединение из трех атомов: озон, обладающее свежим, приятным запахом, который мы чувствуем после грозы. Озон в высоких концентрациях ядовит, на этом свойстве базируется работа озонаторов, которые обеззараживают воздух, поверхности, внутри медицинских или промышленных боксов.

Кислород в чистом виде тоже токсичен для человека. Если во вдыхаемой смеси количество углекислого газа упадет ниже 4%, мы перестанем дышать. Откажется работать дыхательный центр продолговатого мозга. В чистом кислороде горит все, даже железо. А в магнитном поле элемент может намагничиваться, притягивать к себе металлы.

Азот

Каждая молекула белка или аминокислоты на Земле на 15 — 20% состоит из азота. Воздух, которым дышит все живое на Земле, — на 75%. Без него жизнь невозможна, но превышение концентрации газа вызывает отравления. Азот воздуха одна из причин кессонной болезни: при резком падении давления он начинает высвобождаться в виде пузырьков, кровь как бы закипает, человек может погибнуть.

При обычных условиях элемент может быть в виде газа или жидкости, которую используют как хладагент в кондиционерах, холодильниках. Из литра жидкого вещества, если его нагреть до 20 ºC, получится 700 литров газа. Это свойство положено в основу работы азотных средств пожаротушения.

Самый большой миф о жидком азоте в том, что за доли секунды он способен заморозить объект любого размера (вспомните «Терминатор 2: Судный день»). Но это не так. Понадобится несколько тонн жидкого азота, специальное оборудование, чтобы заморозить, например, тушу свиньи. Те не менее, жидкий азот используют в медицине для хранения биологических культур, материалов, удаления мелких новообразований. При -209 ºC азот становится твердым.

Сера

В природе это минерал желтого цвета, не имеющий запаха, который составляет около 3% массы нашей планеты. Если взять всю серу, имеющуюся на Земле, ее хватит, чтобы получилось еще две Луны. Порошок серы используют для обезвреживания ртути, во время реакции получается киноварь — безопасны пигмент, которым пользовались как красителем.

При соединении серы с кислородом или водородом, образуются газы, имеющий резкий гнилостный запах. Особенно много их выделяется во время извержения вулкана. Сера входит в состав белков, аминокислот, гормонов, витаминов. Ежедневно взрослому человеку надо до 5 грамм этого макроэлемента. Содержится в мясе, яйцах, бобовых культурах, молоке, гречке и морепродуктах.

Фосфор

Пятнадцатый элемент таблицы Менделеева никогда не бывает в природе в виде простого вещества из-за своей феноменальной химической активности. Есть белый, красный, желтый, черный, и даже металлический фосфор, который получается при обработке порошка высоким давлением. Именно ему обязано своим появлением все живое на Земле. Благодаря фосфору 750 миллионов лет назад океаническая вода стала насыщаться кислородом, появились условия для образования простейших организмов.

В организме человека фосфор входит в состав костной и зубной ткани, участвует в синтезе нуклеотидов, нуклеиновых кислот. Регулирует обмен веществ и проводит нервные импульсы.  Ежедневно нужно получать до 1,5 грамм фосфора, который содержится в зерновых, мясе, рыбе.

Хлор

Еще один супер активный элемент, который никогда не бывает в природе в свободной форме. Люди научились получать чистый хлор, делать зеленовато-желтый газ, вызывающий удушье, стал первым отравляющим веществом, использованным в Первую мировую.

Позже отравляющие свойства хлора нашли мирное применение: на его основе стали делать дезинфицирующие средства, отбеливатели. В сочетании с кислородом и калием хлор входит в состав салютов, фейерверков.

Без хлора невозможен ни один процесс, проходящий внутри живых клеток. Он участвует в жизнедеятельности в виде ионов и соединений, например, соляной кислоты, которая переваривает пищу в желудке. Ежедневно человеку необходимо до 2,5 грамм хлора. Правда получить суточную норму просто: галоген содержится во всех продуктах. Поваренная соль вообще соединение натрия и хлора.

Йод

Получил свое название за цвет кристаллов: фиолетовый (фиалковый) с металлическим блеском. В виде простого вещества минерал в природе встречается крайне редко. Его получают из морских водорослей, при сжигании чилийской селитры, из буровой нефтяной воды.

Спиртовый раствор йода используют для обеззараживания, а организме человека он входит в состав гормонов щитовидной железы. При его недостатке развивается тиреотоксический диффузный зоб. Большая часть Советского Союза располагалась в районах с низким содержанием йода в воде. Поэтому в магазинах продавали йодированную соль. Это была одна из мер профилактики зоба. Нехватка йода вызывает уродства, умственную отсталость, неврологические заболевания.

Радиоактивный изотоп йдода-131 попадает в атмосферу после аварий на атомных реакторах (Чернобыль, Фукусима). Радиоактивный изотоп накапливается в щитовидной железе, вызывая злокачественные заболевания. Чтобы этого не случилось, надо принимать препараты йода как заместительную терапию. Три грамма чистого йода убьют человека, а 0,15 — 0,2 мг/сутки сделают здоровым, активным, жизнерадостным.

Фтор

Оранжево-желтый ядовитый газ с резким запахом. При его высокой концентрации загораются даже вода, платина, другие металлы. Человеку надо около 1 миллиграмма фтора в сутки, который входит в состав костей, зубной эмали (концентрация в эмали его 0,01%, а в зубной коре 0,02%), но его переизбыток смертельно опасен. Фтор — самый сильный окислитель на нашей планете, способный окислить даже стекло.

Селен

Крепкий, блестящий неметалл, названный в честь вечного спутника Земли — Луны. При разном строении кристаллической решетки, количестве атомов, бывает разных цветов: от красного, до черного. Более 200 ферментов организма человека содержат в своем составе этот микроэлемент, хотя общая масса его не превышает 14 мг. Селен предотвращает образование свободных радикалов, развитие рака. Содержится в морепродуктах и морской соли. Большие дозы смертельно опасны.