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非金属元素本文重定向自 非金属

非金属元素元素的一大类,在所有的118种化学元素中,非金属占了23种。在周期表中,除以外,其它非金属元素都排在表的右侧和上侧。包括(注音:ㄠˋ,拼音:ào)。大部分非金属属于P区。则是S区元素。大部分的非金属元素在现在社会中占有重要位置。

性质

非金属在室温下可以是气体或固体(除了溴,惟一一个液体非金属元素)。非金属元素在固体时并没有闪亮的表面,但是不同的元素会有不同的颜色,例如碳是黑色的,而硫是黄色的。非金属的硬度有明显的差别,例如硫是很软的,但钻石(碳的一种)却是全世界最硬的。非金属是易碎的,而且密度比金属要低。非金属不是好的导热体(除了碳在钻石的形态下),是电的绝缘体(除了碳在石墨的形态下)。

非金属性

非金属性是非金属元素的通性,它指某种非金属元素的原子得到电子的能力。某元素原子非金属性越强,即其得电子能力越强。

由元素周期表上看,靠右的元素非金属性比靠左的元素非金属性要强,靠上的元素非金属性比靠下的元素非金属性要强。

对于元素的单质,非金属性体现在单质的氧化性上。(参见元素周期律。)

单质

物理性质

非金属单质大多是分子晶体,少部分为原子晶体和过渡型的层状晶体。

单质共价键数大部分符合8-N规则

  • 稀有气体:8-8=0(2-2=0),为单原子分子
  • 卤素、氢:8-7=1(2-1=1),为双原子分子
  • ⅥA族的硫、硒、碲:8-6=2,为二配位的链形与环形分子
  • ⅤA族的磷、砷:8-5=3,为三配位的有限分子P4,As4,灰砷和黑磷为层状分子
  • ⅣA族的碳、硅:8-4=4,为四配位的金刚石型结构。

少数分子由于形成π键、大Π键或d轨道参与成键,键型发生变化,于是不遵守8-N规则。如N2、O2分子中的原子间的键不是单键;硼单质和石墨结构中,键的个数也不等于8-N个。

物理性质可分为三类

  1. 稀有气体及O2、N2、H2、F2、Cl2:一般状态下为气体,固体为分子晶体,沸点很低
  2. 多原子分子,S8、P4等:一般状态下为固体,分子晶体,熔沸点低,但比第一类高
  3. 大分子单质,金刚石、晶态等:原子晶体,熔沸点高

化学反应

活泼非金属元素,如F2、Cl2、Br2、O2、P、S等,能与金属形成简单阴离子化合物(如硫化物)或含氧酸盐等。非金属元素之间也能形成卤化物氧化物无氧酸含氧酸等。

大部分单质不与反应,仅卤素与高温下的碳能与水发生反应。

非金属一般不与非氧化性稀发生反应,但是硼、碳、磷、硫、碘、砷等可以被浓HNO3、浓H2SO4王水氧化

除碳、氮、氧外,一般可以和溶液发生反应,对于有变价的主要发生歧化反应;Si、B则是从碱溶液中置换出氢气;浓碱时,F2能氧化出O2

成键方式

非金属原子之间主要成共价键,而非金属元素与金属元素之间主要成离子键

非金属原子之间成共价键的原因是,两种原子均有获得电子的能力,都倾向于获得对方的电子使自己达到稳定的构型,于是两者就共用电子对以达此目的。

而金属原子失去电子的能力较强,与非金属相遇时就一者失电子、一者得电子,双方均达到稳定结构。

多原子的共价分子常常出现的一种现象是轨道杂化,这使得中心原子更易和多个原子成键。

非金属原子之间形成的共价键中,除了一般的σ键π键,还有一种大Π键。大Π键是离域的,可以增加共价分子或离子的稳定性。

化合物

由于非金属元素复杂的成键方式,几乎所有的化合物中都含有非金属元素。

如果非金属元素与金属元素一同形成无机化合物,则可以形成无氧酸盐、含氧酸盐及配合物这几类物质。如果只由非金属元素形成无机物,则可以形成一系列共价化合物,如酸等。

非金属元素有机化合物的基础。

分子氢化物

除稀有气体以外,所有非金属元素都能形成最高价态的共价型简单氢化物。

  • 熔沸点:同一族的熔点、沸点从上到下递增。但NH3、H2O、HF的沸点因为存在氢键而特别高。
  • 热稳定性:同一周期自左向右依次增加,同一族自上而下减少,与非金属元素电负性变化规律一样。
  • 还原性:除HF外都具有还原性,其变化规律与稳定性相反,稳定性大的还原性小。

此外C、Si、B能分别形成碳烷、硅烷、硼烷一系列非金属原子数≥2的氢化物。

含氧酸及其盐

除稀有气体外,所有非金属元素都能形成含氧酸,且在酸中呈正氧化态。同一族从下到上、同一周期从左到右,非金属最高价含氧酸的酸性逐渐增强。但其他价含氧酸不遵循此规律。

非金属含氧酸中,高氧化态的强酸常具有氧化性,如硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)等;一些弱酸如次氯酸也是氧化性酸。还原性酸包括亚硫酸、亚磷酸等。

造字法

在中文中,非金属元素的名称都没有金字旁,而是以它们在常温下的状态分别加气字头三点水石字旁

参见


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