漫話金屬與非金屬

呂春艷

在元素周期表中，金屬種類占到4／5，而非金屬包括稀有氣體在內才只有22種。在周期表中若把金屬比作沙漠，非金屬比作綠洲，隨著周期數的遞增，可看出沙漠在不斷地侵吞著綠洲。金屬和非金屬無明顯的界限，在梯子線附近的元素往往具有兩性，不過從漢字方面還可看出其性質略傾向于金屬還是非金屬。

從原子結構上看，金屬最外層電子一般小于4，但也有大于4的，如銻、鉍等。小于4的也未必都是金屬，如氫、氦。金屬單質只有還原性，而非金屬單質既有氧化性又有還原性。故金屬只能呈正價，而非金屬元素既可呈正價又可呈負價。若某元素只能為正價，則為金屬，若能呈負價，則為非金屬。金屬的兩性，體現在元素為單核時呈陽離子，多核時為酸根。金屬的活動性和金屬性存在著一定的差異，金屬性是指金屬在氣態情況下失去電子的能力，而活動性是指在水溶液中失去電子的能力。如Pb比Sn的金屬性強，但Sn比Pb的金屬活動性強。

元素的金屬性和非金屬性的強弱比較都可以從元素在周期表的位置，單質問的置換反應，金屬陽離子的氧化性或非金屬陰離子的還原性來比較。金屬還可以從單質與水或酸反應產生Hz的難易進行判斷，而非金屬從單質與H。化合的難易及氫化物的穩定性進行判定。非金屬可從最高價氧化物對應水化物酸性強弱進行判斷，而金屬從最高價氧化物對應水化物的堿性強弱來判斷。

金屬單質只有金屬晶體，而非金屬單質可為分子晶體或原子晶體。金屬都有金屬光澤和導電性，而非金屬個別單質也有金屬光澤，如Si與1；非金屬個別單質也有導電性，如石墨。金屬都有一定的延展性，而非金屬可表現出一定的硬度，但一般較脆。如金剛石、硅。由此可知，硬和脆的內涵是不同的。常溫下為氣體的物質，全部由非金屬元素組成，故常溫下某物質若為氣體，則很易判定組成元素的存在范圍。

金屬單質中存在金屬鍵，而非金屬單質中存在共價鍵，也可不存在化學鍵，如稀有氣體。金屬與非金屬間大部分存在離子鍵，但也有共價鍵，如AlClz；非金屬與非金屬間大部分存在共價鍵，也有離子鍵，如銨鹽類。金屬不僅與金屬，也可與非金屬合在一起形成合金，合金的熔點往往低于組成的每一種物質的熔點。合金的種類有很多，性能差異也很大。非金屬元素種類雖然遠少于金屬，但非金屬不僅與金屬也可與非金屬形成化合物，故有關非金屬形成的化合物種類遠多于金屬，尤其現代對新型無機非金屬和復合材料研究的不斷深入，使非金屬的利用尤顯生機。

金屬元素在自然界中存在的形態一般與其活潑性保持一致，而非金屬則往往不同，如活潑的非金屬元素氮、氧都有游離態，而欠活潑的非金屬元素磷、硅、碘卻都以化合態存在。非金屬與金屬冶煉的方法比較接近，都有相應的熱分解、熱還原及電解法，但人們更多地采用物理分離法。在常見的置換反應中，金屬可置換出金屬和非金屬，而非金屬也可置換出金屬和非金屬。