非金属元素

非金属元素是元素的一大类,在所有的一百多种化学元素中,非金属占了22种。在周期表中,除氢以外,其它非金属元素都排在表的右侧和上侧,属于p区。包括氢、硼、碳、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯、砷、硒、溴、碲、碘、砹、氦、氖、氩、氪、氙、氡。80%的非金属元素在现在社会中占有重要位置。

非金属元素关系性质

最外层电子数大于等于4,所以其原子容易得到电子,常以阴离子形态存在于离子化合物中,或形成分子晶体、原子晶体。它们的氧化物和氢氧化物一般呈酸性。

元素的金属性是指元素的原子失电子的能力;元素的非金属性是指元素的原子得电子的能力。

周期表中的位置关系

对于主族元素来说,同周期元素随着原子序数的递增,原子核电荷数逐渐增大,而电子层数却没有变化,因此原子核对核外电子的引力逐渐增强,随原子半径逐渐减小,原子失电子能力逐渐降低,元素金属性逐渐减弱;而原子得电子能力逐渐增强,元素非金属性逐渐增强。例如:对于第三周期元素的金属性Na>Mg>Al,非金属性Cl>S>P>Si。同主族元素,随着原子序数的递增,电子层逐渐增大,原子半径明显增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,元素的原子失电子逐渐增强,得电子能力逐渐减弱,所以元素的金属性逐渐增强,非金属性减弱。例如:第一主族元素的金属性H<Li<Na<K<Rb<Cs,卤族元素的非金属性F>Cl>Br>I。

综合以上两种情况,可以作出简明的结论:在元素周期表中,越向左、下方,元素金属性越强,金属性最强的金属是Cs;越向右、上方,元素的非金属越强,非金属性最强的元素是F。例如:金属性K>Na>Mg,非金属性O>S>P。

化学反应中表现关系

一般说来,元素的金属性越强,它的单质与水或酸反应越剧烈,对于的碱的碱性也越强。例如:金属性Na>Mg>Al,常温时单质Na与水能剧烈反应,单质Mg与水能缓慢地进行反应,而单质Al与水在常温时很难进行反应,它们对应的氧化物的水化物的碱性 NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。元素的非金属性越强,它的单质与H₂反应越剧烈,得到的气态氢化物的稳定性越强,元素的最高价氧化物所对应的水化物的酸也越强。例如:非金属Cl>S>P>Si,Cl₂与H₂在光照或点燃时就可能发生爆炸而化合,S与H₂须加热才能化合,而Si与H₂须在高温下才能化合并且SiH4极不稳定;氢化物的稳定HCl>H2S>PH3>SiH4;这些元素的最高价氧化物的水化物的酸性HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4。

因此,在化学反应中的表现可以作为判断元素的金属性或非金属强弱的依据。另外,还可以根据金属或非金属单质之间的相互置换反应,进行金属性和非金属性强弱的判断。一种金属把另一金属元素从它的盐溶液里置换出来,表明前一种元素金属性较强;一种非金属单质能把另一种非金属单质从它的盐溶液或酸溶液中置换出来,表明前一种元素的非金属性较强。

性质关系对比

元素的性质与物质的化学性质的关系

元素的金属性越强,它的单质还原性越强,而它阳离子的氧化性越弱。例如:金属性Na>Mg>Al,单质的还原性Na>Mg>Al,阳离子的氧化性Na+<Mg2+<Al3+。中学化学教材中金属活动顺序表为K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au,而阳离子的氧化性为K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<Sn2+Br>I>S,它们的单质的氧化性Cl2>Br2>I2>S,还原性Cl2

非金属元素物理性质

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VI A族的硫、硒、碲:8-6=2,为二配位的链形与环形分子V A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IV A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

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

非金属元素化学性质

活泼非金属元素,如F2,Cl2,Br2,O2,P S等,能与金属形成卤化物、氧化物、硫化物,氢化物或含氧酸盐等。非金属元素之间也能形成卤化物、氧化物、无氧酸、含氧酸等。

大部分单质不与水反应,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酸发生反应,硼、碳、磷、硫、碘、砷等才能被浓硝酸、浓硫酸及王水氧化。

除碳、氮、氧外,一般可以和碱溶液发生反应,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

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