Активные неметаллы

Элементы, из которых состоите вы

Около 96 процентов массы человеческого тела приходится всего на четыре элемента: кислород, углерод, водород и азот. Добавьте фосфор и серу — и получите шесть элементов, из которых построены почти все молекулы живых организмов, от ДНК и белков до жиров и сахаров. Селен, седьмой член этой группы, нужен в крошечных количествах ферментам, защищающим клетки от повреждений.

Не отдавать, а делиться

Металлы склонны отдавать электроны. Активные неметаллы поступают наоборот: их внешние оболочки почти заполнены, и они достраивают их, присоединяя электроны или, что бывает чаще, обобществляя их в ковалентных связях. Два атома с общей электронной парой прочно удерживают друг друга, поэтому эти элементы образуют отдельные молекулы — O₂, N₂, H₂O и CO₂.

Чемпион здесь — углерод. Имея четыре электрона для связей, он соединяется сам с собой в цепи, кольца и слои практически неограниченной длины, порождая миллионы соединений, которые изучает органическая химия.

Один элемент — много форм

Некоторые активные неметаллы существуют в нескольких структурных формах — аллотропных модификациях — с поразительно разными свойствами.

• Углерод: алмаз — самый твёрдый природный материал; мягкий и скользкий графит; графен и фуллерены
• Кислород: O₂, которым мы дышим, и озон O₃, защищающий нас от ультрафиолета
• Фосфор: белый фосфор светится и воспламеняется на воздухе; красный достаточно устойчив для спичечных коробков
• Сера: жёлтые кристаллы или резиноподобная бурая масса, если вылить расплавленную серу в воду

Круговороты, поддерживающие планету

Эти элементы постоянно перемещаются между воздухом, водой, горными породами и живыми организмами. Растения извлекают углекислый газ из воздуха и превращают его в сахара, а животные и процессы разложения возвращают его обратно. Бактерии связывают атмосферный азот в формы, доступные растениям, а с начала XX века то же самое в промышленных масштабах делает процесс Габера, более чем удвоивший количество пищи, которое способен вырастить мир. Сегодня деятельность человека меняет эти круговороты в глобальном масштабе — заметнее всего за счёт выбросов углекислого газа в атмосферу.