非金属
fēi jīn shǔ
非金属通常无光泽、质地脆、导电性差;非金属通过得到或共享电子成键,包括氧、碳和卤素等。
Definition
非金属是没有光泽、不易弯曲、不导电的一类元素,许多非金属在常温下是气体。非金属位于周期表的右上方(外加氢),缺乏金属光泽,导热导电性差,固态时质地脆;在室温下,$11$ 种非金属是气体,一种(溴)是液体,其余都是固体。非金属价电子较多,倾向于获得或共享电子,与金属结合形成负离子,或与其他非金属结合形成共价键,因为它们的高电离能和高电负性使它们成为氧化剂。非金属的固体是分子晶体或原子晶体,而不是金属晶体,没有离域电子,因此导电性差、质地脆;像 $CO_2$、$SO_2$、$NO_2$ 这样的非金属氧化物具有酸性,溶于水形成酸,这与金属氧化物的碱性形成对比。
Example
空气中的氧气和氮气都是非金属,硫是一种黄色、易碎的非金属固体,铅笔芯中的碳也是非金属。氯得到一个电子,在离子化合物 $NaCl$ 中形成 $Cl^-$;两个氯原子共享电子,形成共价分子 $Cl_2$;碳则在甲烷 $CH_4$ 中共享四个电子。燃煤产生的二氧化硫溶于大气中的水生成亚硫酸,进一步氧化则生成硫酸:$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$;非金属氧化物的这种成酸行为,正是酸雨背后的化学原理。
Key Insight
非金属数量虽少,却无处不在于生物体内,因为碳、氢、氧、氮几乎构成了你身体的全部。石墨是个例外,它虽是非金属却能导电,因为其碳原子层中存在可自由移动的电子,这也是铅笔铅芯能接通电路的原因。电负性最高的八种元素全部是非金属,氟在鲍林标度上高达 $3.98$;比起任何其他物理性质,电负性才是区分非金属化学与金属化学的关键所在。