對氧元素和氯元素的非金屬性強弱的探討

馬智雄

氧元素和氯元素是非金屬性僅次于氟元素的兩種元素，它們的非金屬性的強弱一直是中學化學教學中難以講清的問題。高中課本在介紹元素周期律和元素化合物性質時指出：“在同一周期中，各元素的原子從左到右失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強。因此金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。”“在同一主族元素中，元素的非金屬性是從上到下逐漸減弱的。”從元素周期表中可以看出，氯和氧既不同周期，又不同主族。那么，怎樣比較它們的非金屬性強弱呢？

首先，來分析一組標準電極電位的數據：

從標準電極電位可以看出，氟氣的氧化性最強，氯氣的氧化性比氧氣的要強，而臭氧的氧化性比氯氣的強。所以，氯氣確實比氧氣活潑，這從氯氣、氧氣跟氫氣的反應能力已經可以證明。氯氣能與松節油反應，而煤氣、松節油等在臭氧中能自燃，臭氧更加活潑。

下面我們從電子親和能及電負性來具體分析氧元素和氯元素的非金屬性：

1.電子親和能是元素的一個氣態原子在基態得到一個電子形成基態、氣態負離子所釋放的能量。符號E，單位是eV 。電子親和能取正值代表體系放出能量，而電離能取正值卻是體系吸收能量。

電子親和能的大小并不能直接反映氣態電中性原子得到電子變成氣態負離子的能力，而非金屬性的大小還取決于其他因素。 電子親和能數值越大，該原子生成氣態負離子的傾向性越大。同一周期，自左至右，第一電子親和能逐漸增大（IIA 、VA有特殊）。 元素具有較高的電離能，就傾向于具有較高的電子親和能。

從電子親和能來看氧元素比氯元素小，那是因為第二周期元素的電子親和能比第三周期的小，是由第二周期原子半徑小、軌道數目少、電子間排斥力大等因素造成的。

2.1932年，泡林提出了電負性的概念，用來確定化合物中的原子對電子吸引能力的大小。

電負性可以用多種實驗和理論方法來建立標度，最經典的是泡林標度。他通過熱化學方法建立由負性，并假定氟的電負性為4.0，作為確定其他元素電負性的標準。

氟的電負性最大，銫的電負性最小，氫的電負性為2.1，非金屬的電負性大多大于2.0，s區金屬的電負性大多小于1.2，而d、ds、p區的金屬在1.7左右。

1934年，馬利肯（R.S.Mulliken ，1896-1986）建議把元素的第一電離能和電子親和能的平均值[1/2（+E）/eV=c]作為電負性的標度。盡管由于電子親和能數值不齊全，馬利肯電負性數值不多，但馬利肯電負性（Mc）與泡林電負性（Pc）呈現很好的線性關系[Pc=（0.336Mc-0.207）]。可見，馬利肯對電負性的思考對人們理解電負性跟電離能與電子親和能的關系以及電負性的物理意義很有幫助。

1957年，阿萊（A.L.Allred）和羅周（E.Rochow）又從另一個角度建立了一套電負性的新標度：

元素電負性計算結果：氟的電負性為3.98，氧為3.44，氯為3.16（鮑林電負性標度）。電負性是元素的原子在分子中吸引電子的能力。也就是說，電負性表示的是元素的原子吸引電子能力的相對強弱，它的大小可以比較準確地反映出元素非金屬性的強弱。從電負性可以得出：氟的非金屬性最強，而氧的非金屬性比氯的強。

從以上所述的性質和數據可以證明：一方面，氧元素的非金屬性比氯元素的強；另一方面，氯氣比氧氣活潑。這就是說，元素的非金屬性和非金屬的活動性不一致。

下面，我們來分析比較非金屬性和非金屬活動性的概念。非金屬性是指元素的原子得到電子的能力強弱，是元素原子的本質屬性，它的強弱只與原子結構有關，而與外界因素無關。非金屬活動性是指非金屬單質在化學反應中的反應能力的大小。它的強弱不僅與原子結構有關，而且受非金屬單質的組成、狀態等其他外部條件的影響。

在中學化學教學中，通常用元素的非金屬活動性的大小來說明元素的非金屬性的強弱。但是，這兩個概念卻有著明顯的差異：

1.主體不同。非金屬性的主體是元素的原子；而非金屬的活動性的主體是非金屬單質。

2.影響因素不同。非金屬性是原子的本質屬性，它的強弱只與原子結構（如核電荷數、核外電子排布、外層電子數、原子半徑等）有關，而與外部因素無關。非金屬活動性不僅與原子結構有關，還受非金屬單質的組成、狀態以及濃度、溫度、壓強等其他外部條件的影響。

3.非金屬單質的活動性不一定是氧化性，有時也可以是還原性。例如，白磷比紅磷更活潑，通常是指白磷更易與氧氣反應。在這里白磷是失電子的。所以，不能說非金屬越活潑，它的元素的非金屬性就越強。例如，單質磷在所有的化學反應中比氮氣活潑得多。是不是磷的非金屬性比氮的強呢？不是。這是由于氮氣是雙原子分子，兩個氮原子之間有三個共用電子對（N≡N），鍵能很大，要參與化學反應，必須克服鍵能的阻力，因此，氮氣顯示出很強的化學惰性。決不能因此認為磷元素的非金屬性比氮元素的強。再如，硫粉與汞、銀等金屬反應不需要加熱，而氧氣與這些金屬反應需要加熱。這是由于濃度不同導致的，因此也不能說硫元素的非金屬性比氧元素的強。

同樣，氯氣比氧氣活潑，是由于它們單質的分子結構不同。氯氣分子中，兩個氯原子之間是單鍵結構（Cl-Cl）；而氧氣分子中，氧氧之間是雙鍵結構（O=O）。從鍵能來看：

可以看出，氧分子的鍵能較大，氯分子的鍵能很小。所以，氧氣較穩定，而氯氣較活潑。不能由此就得出結論：氯元素的非金屬性比氧元素強。此外，氧元素的另一種單質臭氧的電極電位比氯氣的大得多，在化學反應中，臭氧也顯示出更強的活潑性。這只能說明其非金屬活動性大，不能說明它的非金屬性強。

當然，在條件（如組成、結構等）相同的情況下，還是可以用非金屬的活動性來說明元素的非金屬性的。如，鹵族元素的非金屬性的比較等。

綜上所述，氯氣比氧氣活潑，而氧元素的非金屬性比氯元素的強。非金屬的活動性和元素的非金屬性是兩個不同的概念，應注意區分。

（責任編輯 羅艷）endprint

氧元素和氯元素是非金屬性僅次于氟元素的兩種元素，它們的非金屬性的強弱一直是中學化學教學中難以講清的問題。高中課本在介紹元素周期律和元素化合物性質時指出：“在同一周期中，各元素的原子從左到右失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強。因此金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。”“在同一主族元素中，元素的非金屬性是從上到下逐漸減弱的。”從元素周期表中可以看出，氯和氧既不同周期，又不同主族。那么，怎樣比較它們的非金屬性強弱呢？

首先，來分析一組標準電極電位的數據：

從標準電極電位可以看出，氟氣的氧化性最強，氯氣的氧化性比氧氣的要強，而臭氧的氧化性比氯氣的強。所以，氯氣確實比氧氣活潑，這從氯氣、氧氣跟氫氣的反應能力已經可以證明。氯氣能與松節油反應，而煤氣、松節油等在臭氧中能自燃，臭氧更加活潑。

下面我們從電子親和能及電負性來具體分析氧元素和氯元素的非金屬性：

1.電子親和能是元素的一個氣態原子在基態得到一個電子形成基態、氣態負離子所釋放的能量。符號E，單位是eV 。電子親和能取正值代表體系放出能量，而電離能取正值卻是體系吸收能量。

電子親和能的大小并不能直接反映氣態電中性原子得到電子變成氣態負離子的能力，而非金屬性的大小還取決于其他因素。 電子親和能數值越大，該原子生成氣態負離子的傾向性越大。同一周期，自左至右，第一電子親和能逐漸增大（IIA 、VA有特殊）。 元素具有較高的電離能，就傾向于具有較高的電子親和能。

從電子親和能來看氧元素比氯元素小，那是因為第二周期元素的電子親和能比第三周期的小，是由第二周期原子半徑小、軌道數目少、電子間排斥力大等因素造成的。

2.1932年，泡林提出了電負性的概念，用來確定化合物中的原子對電子吸引能力的大小。

電負性可以用多種實驗和理論方法來建立標度，最經典的是泡林標度。他通過熱化學方法建立由負性，并假定氟的電負性為4.0，作為確定其他元素電負性的標準。

氟的電負性最大，銫的電負性最小，氫的電負性為2.1，非金屬的電負性大多大于2.0，s區金屬的電負性大多小于1.2，而d、ds、p區的金屬在1.7左右。

1934年，馬利肯（R.S.Mulliken ，1896-1986）建議把元素的第一電離能和電子親和能的平均值[1/2（+E）/eV=c]作為電負性的標度。盡管由于電子親和能數值不齊全，馬利肯電負性數值不多，但馬利肯電負性（Mc）與泡林電負性（Pc）呈現很好的線性關系[Pc=（0.336Mc-0.207）]。可見，馬利肯對電負性的思考對人們理解電負性跟電離能與電子親和能的關系以及電負性的物理意義很有幫助。

1957年，阿萊（A.L.Allred）和羅周（E.Rochow）又從另一個角度建立了一套電負性的新標度：

元素電負性計算結果：氟的電負性為3.98，氧為3.44，氯為3.16（鮑林電負性標度）。電負性是元素的原子在分子中吸引電子的能力。也就是說，電負性表示的是元素的原子吸引電子能力的相對強弱，它的大小可以比較準確地反映出元素非金屬性的強弱。從電負性可以得出：氟的非金屬性最強，而氧的非金屬性比氯的強。

從以上所述的性質和數據可以證明：一方面，氧元素的非金屬性比氯元素的強；另一方面，氯氣比氧氣活潑。這就是說，元素的非金屬性和非金屬的活動性不一致。

下面，我們來分析比較非金屬性和非金屬活動性的概念。非金屬性是指元素的原子得到電子的能力強弱，是元素原子的本質屬性，它的強弱只與原子結構有關，而與外界因素無關。非金屬活動性是指非金屬單質在化學反應中的反應能力的大小。它的強弱不僅與原子結構有關，而且受非金屬單質的組成、狀態等其他外部條件的影響。

在中學化學教學中，通常用元素的非金屬活動性的大小來說明元素的非金屬性的強弱。但是，這兩個概念卻有著明顯的差異：

1.主體不同。非金屬性的主體是元素的原子；而非金屬的活動性的主體是非金屬單質。

2.影響因素不同。非金屬性是原子的本質屬性，它的強弱只與原子結構（如核電荷數、核外電子排布、外層電子數、原子半徑等）有關，而與外部因素無關。非金屬活動性不僅與原子結構有關，還受非金屬單質的組成、狀態以及濃度、溫度、壓強等其他外部條件的影響。

3.非金屬單質的活動性不一定是氧化性，有時也可以是還原性。例如，白磷比紅磷更活潑，通常是指白磷更易與氧氣反應。在這里白磷是失電子的。所以，不能說非金屬越活潑，它的元素的非金屬性就越強。例如，單質磷在所有的化學反應中比氮氣活潑得多。是不是磷的非金屬性比氮的強呢？不是。這是由于氮氣是雙原子分子，兩個氮原子之間有三個共用電子對（N≡N），鍵能很大，要參與化學反應，必須克服鍵能的阻力，因此，氮氣顯示出很強的化學惰性。決不能因此認為磷元素的非金屬性比氮元素的強。再如，硫粉與汞、銀等金屬反應不需要加熱，而氧氣與這些金屬反應需要加熱。這是由于濃度不同導致的，因此也不能說硫元素的非金屬性比氧元素的強。

同樣，氯氣比氧氣活潑，是由于它們單質的分子結構不同。氯氣分子中，兩個氯原子之間是單鍵結構（Cl-Cl）；而氧氣分子中，氧氧之間是雙鍵結構（O=O）。從鍵能來看：

可以看出，氧分子的鍵能較大，氯分子的鍵能很小。所以，氧氣較穩定，而氯氣較活潑。不能由此就得出結論：氯元素的非金屬性比氧元素強。此外，氧元素的另一種單質臭氧的電極電位比氯氣的大得多，在化學反應中，臭氧也顯示出更強的活潑性。這只能說明其非金屬活動性大，不能說明它的非金屬性強。

當然，在條件（如組成、結構等）相同的情況下，還是可以用非金屬的活動性來說明元素的非金屬性的。如，鹵族元素的非金屬性的比較等。

綜上所述，氯氣比氧氣活潑，而氧元素的非金屬性比氯元素的強。非金屬的活動性和元素的非金屬性是兩個不同的概念，應注意區分。

（責任編輯 羅艷）endprint

氧元素和氯元素是非金屬性僅次于氟元素的兩種元素，它們的非金屬性的強弱一直是中學化學教學中難以講清的問題。高中課本在介紹元素周期律和元素化合物性質時指出：“在同一周期中，各元素的原子從左到右失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強。因此金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。”“在同一主族元素中，元素的非金屬性是從上到下逐漸減弱的。”從元素周期表中可以看出，氯和氧既不同周期，又不同主族。那么，怎樣比較它們的非金屬性強弱呢？

首先，來分析一組標準電極電位的數據：

從標準電極電位可以看出，氟氣的氧化性最強，氯氣的氧化性比氧氣的要強，而臭氧的氧化性比氯氣的強。所以，氯氣確實比氧氣活潑，這從氯氣、氧氣跟氫氣的反應能力已經可以證明。氯氣能與松節油反應，而煤氣、松節油等在臭氧中能自燃，臭氧更加活潑。

下面我們從電子親和能及電負性來具體分析氧元素和氯元素的非金屬性：

1.電子親和能是元素的一個氣態原子在基態得到一個電子形成基態、氣態負離子所釋放的能量。符號E，單位是eV 。電子親和能取正值代表體系放出能量，而電離能取正值卻是體系吸收能量。

電子親和能的大小并不能直接反映氣態電中性原子得到電子變成氣態負離子的能力，而非金屬性的大小還取決于其他因素。 電子親和能數值越大，該原子生成氣態負離子的傾向性越大。同一周期，自左至右，第一電子親和能逐漸增大（IIA 、VA有特殊）。 元素具有較高的電離能，就傾向于具有較高的電子親和能。

從電子親和能來看氧元素比氯元素小，那是因為第二周期元素的電子親和能比第三周期的小，是由第二周期原子半徑小、軌道數目少、電子間排斥力大等因素造成的。

2.1932年，泡林提出了電負性的概念，用來確定化合物中的原子對電子吸引能力的大小。

電負性可以用多種實驗和理論方法來建立標度，最經典的是泡林標度。他通過熱化學方法建立由負性，并假定氟的電負性為4.0，作為確定其他元素電負性的標準。

氟的電負性最大，銫的電負性最小，氫的電負性為2.1，非金屬的電負性大多大于2.0，s區金屬的電負性大多小于1.2，而d、ds、p區的金屬在1.7左右。

1934年，馬利肯（R.S.Mulliken ，1896-1986）建議把元素的第一電離能和電子親和能的平均值[1/2（+E）/eV=c]作為電負性的標度。盡管由于電子親和能數值不齊全，馬利肯電負性數值不多，但馬利肯電負性（Mc）與泡林電負性（Pc）呈現很好的線性關系[Pc=（0.336Mc-0.207）]。可見，馬利肯對電負性的思考對人們理解電負性跟電離能與電子親和能的關系以及電負性的物理意義很有幫助。

1957年，阿萊（A.L.Allred）和羅周（E.Rochow）又從另一個角度建立了一套電負性的新標度：

元素電負性計算結果：氟的電負性為3.98，氧為3.44，氯為3.16（鮑林電負性標度）。電負性是元素的原子在分子中吸引電子的能力。也就是說，電負性表示的是元素的原子吸引電子能力的相對強弱，它的大小可以比較準確地反映出元素非金屬性的強弱。從電負性可以得出：氟的非金屬性最強，而氧的非金屬性比氯的強。

從以上所述的性質和數據可以證明：一方面，氧元素的非金屬性比氯元素的強；另一方面，氯氣比氧氣活潑。這就是說，元素的非金屬性和非金屬的活動性不一致。

下面，我們來分析比較非金屬性和非金屬活動性的概念。非金屬性是指元素的原子得到電子的能力強弱，是元素原子的本質屬性，它的強弱只與原子結構有關，而與外界因素無關。非金屬活動性是指非金屬單質在化學反應中的反應能力的大小。它的強弱不僅與原子結構有關，而且受非金屬單質的組成、狀態等其他外部條件的影響。

在中學化學教學中，通常用元素的非金屬活動性的大小來說明元素的非金屬性的強弱。但是，這兩個概念卻有著明顯的差異：

1.主體不同。非金屬性的主體是元素的原子；而非金屬的活動性的主體是非金屬單質。

2.影響因素不同。非金屬性是原子的本質屬性，它的強弱只與原子結構（如核電荷數、核外電子排布、外層電子數、原子半徑等）有關，而與外部因素無關。非金屬活動性不僅與原子結構有關，還受非金屬單質的組成、狀態以及濃度、溫度、壓強等其他外部條件的影響。

3.非金屬單質的活動性不一定是氧化性，有時也可以是還原性。例如，白磷比紅磷更活潑，通常是指白磷更易與氧氣反應。在這里白磷是失電子的。所以，不能說非金屬越活潑，它的元素的非金屬性就越強。例如，單質磷在所有的化學反應中比氮氣活潑得多。是不是磷的非金屬性比氮的強呢？不是。這是由于氮氣是雙原子分子，兩個氮原子之間有三個共用電子對（N≡N），鍵能很大，要參與化學反應，必須克服鍵能的阻力，因此，氮氣顯示出很強的化學惰性。決不能因此認為磷元素的非金屬性比氮元素的強。再如，硫粉與汞、銀等金屬反應不需要加熱，而氧氣與這些金屬反應需要加熱。這是由于濃度不同導致的，因此也不能說硫元素的非金屬性比氧元素的強。

同樣，氯氣比氧氣活潑，是由于它們單質的分子結構不同。氯氣分子中，兩個氯原子之間是單鍵結構（Cl-Cl）；而氧氣分子中，氧氧之間是雙鍵結構（O=O）。從鍵能來看：

可以看出，氧分子的鍵能較大，氯分子的鍵能很小。所以，氧氣較穩定，而氯氣較活潑。不能由此就得出結論：氯元素的非金屬性比氧元素強。此外，氧元素的另一種單質臭氧的電極電位比氯氣的大得多，在化學反應中，臭氧也顯示出更強的活潑性。這只能說明其非金屬活動性大，不能說明它的非金屬性強。

當然，在條件（如組成、結構等）相同的情況下，還是可以用非金屬的活動性來說明元素的非金屬性的。如，鹵族元素的非金屬性的比較等。

綜上所述，氯氣比氧氣活潑，而氧元素的非金屬性比氯元素的強。非金屬的活動性和元素的非金屬性是兩個不同的概念，應注意區分。

（責任編輯 羅艷）endprint