非金属元素
非金属元素是元素的一大类,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、碘、氦、氖、氩、氪、氙、氡、。[1]80%的非金属元素在现在社会中占有重要位置。
目录
1 性質
2 非金属性
3 单质
3.1 物理性质
3.2 化学反应
4 成键方式
5 化合物
5.1 分子氢化物
5.2 含氧酸及其盐
6 造字法
7 參考文獻
8 参见
性質
非金屬在室温下可以是氣體或固體(除了溴,惟一一個液體非金屬元素)。非金屬元素在固體時並沒有閃亮的表面,但是不同的元素會有不同的顏色,例如碳是黑色的,而硫是黃色的。非金屬的硬度有明顯的差別,例如硫是很軟的,但鑽石(碳的一種)卻是全世界最硬的。非金屬是易碎的,而且密度比金屬要低。非金屬不是好的導熱體,是電的絕緣體(除了碳在石墨的形態下)。
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- 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
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,但是硼、碳、磷、硫、碘、砷等可以被浓HNO3、浓H2SO4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
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键和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。
非金属元素碳是有机化合物的基础。
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、氧、氟元素以外,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。
參考文獻
^ 也有说非金属元素有16种的,这时7种稀有气体元素排除在外,也有說18種的,此時,5種類金屬元素(硼、矽、砷、碲、砈)被排除在外,或者有說11種的,這時7種稀有氣體元素跟5種類金屬元素(硼、矽、砷、碲、砈)都被排除在外。
参见
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| IA 1 | IIA 2 | IIIB 3 | IVB 4 | VB 5 | VIB 6 | VIIB 7 | VIIIB 8 | VIIIB 9 | VIIIB 10 | IB 11 | IIB 12 | IIIA 13 | IVA 14 | VA 15 | VIA 16 | VIIA 17 | VIIIA 18 | ||||||||||||||||||
1 | H | | He | |||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||
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