漫話金屬與非金屬

呂春艷

在元素周期表中，金屬種類占到4／5，而非金屬包括稀有氣體在內(nèi)才只有22種。在周期表中若把金屬比作沙漠，非金屬比作綠洲，隨著周期數(shù)的遞增，可看出沙漠在不斷地侵吞著綠洲。金屬和非金屬無明顯的界限，在梯子線附近的元素往往具有兩性，不過從漢字方面還可看出其性質(zhì)略傾向于金屬還是非金屬。

從原子結(jié)構(gòu)上看，金屬最外層電子一般小于4，但也有大于4的，如銻、鉍等。小于4的也未必都是金屬，如氫、氦。金屬單質(zhì)只有還原性，而非金屬單質(zhì)既有氧化性又有還原性。故金屬只能呈正價(jià)，而非金屬元素既可呈正價(jià)又可呈負(fù)價(jià)。若某元素只能為正價(jià)，則為金屬，若能呈負(fù)價(jià)，則為非金屬。金屬的兩性，體現(xiàn)在元素為單核時(shí)呈陽離子，多核時(shí)為酸根。金屬的活動(dòng)性和金屬性存在著一定的差異，金屬性是指金屬在氣態(tài)情況下失去電子的能力，而活動(dòng)性是指在水溶液中失去電子的能力。如Pb比Sn的金屬性強(qiáng)，但Sn比Pb的金屬活動(dòng)性強(qiáng)。

元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱比較都可以從元素在周期表的位置，單質(zhì)問的置換反應(yīng)，金屬陽離子的氧化性或非金屬陰離子的還原性來比較。金屬還可以從單質(zhì)與水或酸反應(yīng)產(chǎn)生Hz的難易進(jìn)行判斷，而非金屬從單質(zhì)與H。化合的難易及氫化物的穩(wěn)定性進(jìn)行判定。非金屬可從最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性強(qiáng)弱進(jìn)行判斷，而金屬從最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱來判斷。

金屬單質(zhì)只有金屬晶體，而非金屬單質(zhì)可為分子晶體或原子晶體。金屬都有金屬光澤和導(dǎo)電性，而非金屬個(gè)別單質(zhì)也有金屬光澤，如Si與1；非金屬個(gè)別單質(zhì)也有導(dǎo)電性，如石墨。金屬都有一定的延展性，而非金屬可表現(xiàn)出一定的硬度，但一般較脆。如金剛石、硅。由此可知，硬和脆的內(nèi)涵是不同的。常溫下為氣體的物質(zhì)，全部由非金屬元素組成，故常溫下某物質(zhì)若為氣體，則很易判定組成元素的存在范圍。

金屬單質(zhì)中存在金屬鍵，而非金屬單質(zhì)中存在共價(jià)鍵，也可不存在化學(xué)鍵，如稀有氣體。金屬與非金屬間大部分存在離子鍵，但也有共價(jià)鍵，如AlClz；非金屬與非金屬間大部分存在共價(jià)鍵，也有離子鍵，如銨鹽類。金屬不僅與金屬，也可與非金屬合在一起形成合金，合金的熔點(diǎn)往往低于組成的每一種物質(zhì)的熔點(diǎn)。合金的種類有很多，性能差異也很大。非金屬元素種類雖然遠(yuǎn)少于金屬，但非金屬不僅與金屬也可與非金屬形成化合物，故有關(guān)非金屬形成的化合物種類遠(yuǎn)多于金屬，尤其現(xiàn)代對(duì)新型無機(jī)非金屬和復(fù)合材料研究的不斷深入，使非金屬的利用尤顯生機(jī)。

金屬元素在自然界中存在的形態(tài)一般與其活潑性保持一致，而非金屬則往往不同，如活潑的非金屬元素氮、氧都有游離態(tài)，而欠活潑的非金屬元素磷、硅、碘卻都以化合態(tài)存在。非金屬與金屬冶煉的方法比較接近，都有相應(yīng)的熱分解、熱還原及電解法，但人們更多地采用物理分離法。在常見的置換反應(yīng)中，金屬可置換出金屬和非金屬，而非金屬也可置換出金屬和非金屬。