氧化性與還原性、金屬性與非金屬性概念辨析

王仁花 陳　輝

在現行中學化學課本中，并沒有金屬性與非金屬性、氧化性與還原性的嚴格界定.然而這兩對概念在中學化學教材中使用頻率卻較高，不少學生往往誤認為金屬性就是還原性、氧化性就是非金屬性，甚至于有的年輕教師也有混淆的情況,因此有必要將這兩對概念加以澄清.

一、兩對概念

氧化性、還原性是指物質（單質或化合物）得失電子的情況：得電子體現氧化性，失電子體現還原性；而具體得失電子是由組成物質的某種元素來實現的.金屬性與非金屬性是指元素的原子本身得失電子的能力，得電子能力體現非金屬性，而失電子能力體現金屬性.

二、概念間的區別

氧化性與還原性是指物質在一定溫度、壓強等外界條件下發生氧化還原反應時表現出來的性質，得失電子能力如何，具體體現在某種元素上.氧化性與還原性不但與元素本身得失電子能力相關，還與元素所在物質中的成鍵情況有關，以及溫度、壓強等外因有關.氧化性與還原性是物質在一定溫度、壓強條件下其性質上的內外因素的綜合體現.

金屬性與非金屬性是元素的固有屬性，它只與原子本身的結構相關，屬內部因素.金屬性通常可用電離能來衡量，非金屬性通常可用電負性來衡量.元素的電離能越小，表示氣態時越容易失去電子，即元素在氣態時的金屬性越強；元素的電離能越大，表示氣態時越難失去電子，即元素在氣態時的金屬性越弱.元素的電負性越大，其原子在化合物中吸引電子的能力越大，即元素的非金屬性越強；元素的電負性越小，原子在化合物中吸引電子的能力越小，即元素的非金屬性越弱.電負性的大小以氟元素的電負性為4.0和鋰元素的電負性為1.0作為相對標準，金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8.

因此，元素的金屬性與非金屬性強弱是由元素種類所決定的，只要種類不變，其金屬性與非金屬性強弱是不變的；而物質的氧化性與還原性強弱是可以改變的，外因（物質所處的外部條件）通過內因（物質的結構）使得物質在不同條件下表現出氧化性或還原性的強弱差異.所以，元素的非金屬性不等同于其組成物質的氧化性，元素的金屬性也不等同于其組成物質的還原性.

三、概念間的聯系

1.金屬性、非金屬性強弱的判斷原則

元素金屬性、非金屬性強弱的本質是元素的原子得失電子的能力，該能力常取決于原子半徑、核電荷數、最外層電子數等結構因素，故金屬性、非金屬性強弱的判斷原則如下：

(1)根據元素周期表的知識進行判斷

在同一周期中，從左到右，隨著原子序數的遞增，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強.最活潑的金屬是Fr，天然存在的最活潑的金屬是Cs；最活潑的非金屬元素是F.

在同一主族中，從上到下，隨著原子序數的遞增，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱.元素周期表左邊為活潑的金屬元素，右邊為活潑的非金屬元素（稀有氣體除外）；中間的第ⅢA~ⅥA族則是從非金屬元素過渡到金屬元素，具有十分明顯的遞變性.當一種元素所在的周期序數與其所在的主族序數相等時，該元素則為金屬元素（H除外），但它既表現一定的金屬性，也表現一定的非金屬性，如Be、Al等元素.

(2)根據元素的單質及其化合物的性質進行判斷

金屬性越強，則：①其單質與水（或酸）反應時放出氫氣的速度越快；②其最高價氧化物的水化物堿性越強；③其單質還原性越強；④對應陽離子的氧化性越弱；⑤活潑金屬置換出不活潑金屬.

如已知元素金屬性強弱：Na＞Mg＞Al，則與水的反應速度：Na>Mg>Al；堿性強弱：NaOH＞Mg(OH)₂＞Al(OH)₃；單質還原性強弱：Na＞Mg＞Al.再如元素金屬性強弱：Na＞Fe＞Cu，對應陽離子氧化性強弱：Na⁺＜Fe²⁺＜Cu²⁺；單質Fe可置換出Cu，Na與溶劑水會發生劇烈反應，熔融狀態下單質Na可置換出Fe和Cu.

非金屬性越強，則：①其單質與氫氣化合時越容易，氣態氫化物的穩定性越強；②氣態氫化物的還原性越弱；③氣態氫化物水溶液的酸性越弱；④單質的氧化性越強,對應陰離子的還原性越弱；⑤最高價氧化物的水化物的酸性越強；⑥活潑非金屬置換出不活潑非金屬；⑦與變價金屬反應時，金屬被氧化的程度（或金屬所呈現的價態）越高.

如已知元素非金屬性強弱：F＞Cl＞Br＞I，則其單質與氫氣化合時的難易：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂；氣態氫化物穩定性順序：HF＞HCl＞HBr＞HI；氣態氫化物還原性順序：HF＜HCl＜HBr＜HI；氣態氫化物水溶液酸性強弱：氫氟酸＜鹽酸＜氫溴酸＜氫碘酸；氧化性強弱：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂,對應陰離子還原性強弱：F-＜Cl-＜Br-＜I-；最高價氧化物的水化物的酸性強弱：HClO₄＞HBrO₄＞HIO₄；活潑的Cl₂可置換出較不活潑的Br₂、I₂,F₂與溶劑水會發生劇烈反應，熔融狀態下單質F₂可置換出Cl₂、Br₂、I₂.再如元素非金屬性強弱：Cl＞S，單質Cl₂、S與變價金屬Fe、Cu反應時分別生成FeCl₃、CuCl₂和FeS、Cu₂S.

2.金屬性、非金屬性與氧化性、還原性的聯系

利用元素的金屬性強弱可以預測單質的還原性強弱，利用元素的非金屬性強弱可以預測單質的氧化性強弱.一般來說，元素的金屬性強，其單質的還原性就強，對應陽離子的氧化性就弱；元素的非金屬性強，其單質的氧化性就強，對應陰離子的還原性就弱.

如金屬性順序：Na＞Mg＞Al，單質的還原性順序：Na＞Mg＞Al，陽離子的氧化性順序：Na⁺＜Mg²⁺＜Al³⁺；再如非金屬性順序：F＞Cl＞Br＞I＞S，單質的氧化性順序：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂＞S；陰離子的還原性順序：F-＜Cl-＜Br-＜I-＜S^2-.

但是，這一結論也不是絕對的，如N元素的非金屬性很強，而其對應單質N₂的氧化性卻很弱，這主要是因為氮氮三鍵的鍵能太大的緣故.

總之，金屬性與非金屬性是元素的原子在沒有形成化學鍵時表現出來的內在屬性，而氧化性與還原性是元素的原子在形成化學鍵后發生化學變化時表現出來的外在性質，二者既有一定聯系，又有本質區別.