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金属和非金属  

2008-07-12 21:21:41|  分类: 新材料(质)研讨 |  标签: |举报 |字号 订阅

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现在人们已经发现了109种元素,按照这些元素的原子结构和性质,把它们分为金属和非金属两大类。金属与非金属的不同点主要表现在以下几方面:

(l)从原子结构来看,金属元素的原子最外层电子数较少,一般小于4;而非金属元素的原子最外层电子数较多,一般大于4。

(2)从化学性质来看,在化学反应中金属元素的原子易失电子,表现出还原性,常做还原剂。非金属元素的原子在化学反应中易得电子,表现出氧化性,常做氧化剂。

(3)从物理性质来看,金属与非金属有着较多的差别,主要是:

①一般说来金属单质具有金属光泽,大多数金属为银白色;非金属单质一般不具有金属光泽,颜色也是多种多样。

②金属除汞在常温时为液态外,其他金属单质常温时都呈固态;非金属单质在常温时多为气态,也有的呈液态或固态。

③一般说来,金属的密度较大,熔点较高;而非金属的密度较小,熔点较低。

④金属大都具有延展性,能够传热、导电;而非金属没有延展性,不能够传热、导电。

必须明确上述各点不同,都是“一般情况”或“大多数情况”,而不是绝对的。实际上金属与非金属之间没有绝对的界限,它们的性质也不是截然分开的。有些非金属具有一些金属的性质,如石墨是非金属,但具有灰黑色的金属光泽,是电的良导体,在化学反应中可做还原剂;又如硅是非金属,但也具有金属光泽,硅既不是导体也不是绝缘体,而是半导体。也有某些金属具有一些非金属的性质,如锑虽然是金属,但它的性质非常脆,灰锑的熔点低、易挥发等,这些都属于非金属的性质。金属 金属元素的原子结构特征是最外层电子数较少,一般为1—3 个,且在化学反应中较易失去,从而使次外层变为最外层,通常达到8 个电子的稳定结构。原子结构的这一特征,决定了金属的性质特点。

物理性质方面:金属有金属光泽、不透明、容易传热、导电,可以被拉成细丝、展成薄片、塑成各种形状。不少金属(游离态及其化合态)在火焰上灼烧时,会使火焰呈现特殊的颜色,根据这种颜色可以判定某种金属或金属离子的存在。如钠呈黄色、钾呈浅紫色(透过蓝色的钴玻璃观察)、钙呈砖红色、铜呈绿色。金属也具有各自不同的密度、熔点、硬度等。如密度最小的锂Li(只0.534克/厘米3,20℃)、熔点最低的汞Hg 为-38.87℃、而钨的熔点高达3370℃。

化学性质方面:金属跟氧化合时,生成金属氧化物。活泼金属(如钾K、钙Ca、钠Na)跟活泼非金属(如氟F、氧O、氯Cl 等)化合时,金属原子失去电子变成阳离子,非金属原子夺得电子变成阴离子,阴阳离子通过静电的相互作用形成离子化合物。如NaCl、MgO 等。金属跟酸、盐溶液的置换反应遵循金属活动性顺序。即位于金属活动性顺序氢以前的金属跟盐酸、稀硫酸、磷酸等非氧化性酸起置换反应,产生氢气。反应中金属原子失去电子变成阳离子,酸中氢离子H+夺得电子变成氢原子,氢原子结合成H2 放出。金属跟盐溶液发生的置换反应中,位于金属活动性顺序前面的金属能够把后面的金属从它的盐溶液里置换出来。反应中前面金属的原子失去电子,变成阳离子,后面金属的离子夺得电子,变成原子,若干个原子聚集成金属而析出。如:

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

Fe+CuS4=FeSO4+Cu

目前发现的金属元素有80 多种。金属应用广泛,采用不同的方法分类。按密度大小的不同将它分为轻金属和重金属,密度小于4.5 克/厘米3 的叫轻金属,如KCa、Na、Mg、Al 等;密度大于4.5 克/厘米3 的叫重金属如Cu、Ni、Pb 等。按活动性强弱又可把金属分为活动金属和不活动金属。冶金工业上常把铁Fe、铬Cr、锰Mn 叫黑色金属,其余叫有色金属。此外还把金属分为常见金属和稀有金属,前者如Fe、Al,后者如锆Zr、铪Hf、铌Nb、钼Mo 等。



非金属目前已发现的109 种元素中,非金属元素占16 种。非金属元素原子结构的特征,最外层电子一般为4—7 个(氢为1 个,硼B 是3 个),所以在化学反应中,容易结合电子,达到8 个电子的相对稳定结构。由非金属元素组成的单质称为非金属。非金属一般没有金属光泽,不易传热导电(石墨除外),常温下为固体(如C、S、P、B、Si)、液体(如溴Br2)或气体(如H2、O2、N2、F2、Cl2),一般质脆(指固态),密度较小。非金属的化学性质是:易跟氧反应,生成非金属氧化物。多数非金属氧化物是酸性氧化物,其对应水化物为酸,如S—SO2—H2SO3。非金属元素间化合,形成共价化合物,如HCl、CO2。活动非金属与活动金属化合,形成离子化合物,如CaCl2。非金属跟氢气反应,生成气态的氢化物,如氯化氢HCl 气体,水蒸气等。



非金属和金属之间没有绝对的界限,如硅既有金属性质,又有非金属性质。

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