非金属元素

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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。^[1]80%的非金属元素在现在社会中占有重要位置。

[编辑] 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）。

[编辑] 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。）

[编辑] 单质

[编辑] 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

1. 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
2. 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
3. 大分子单质，金刚石、晶态硅等：原子晶体，熔沸点高

[编辑] 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

[编辑] 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。

[编辑] 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。

[编辑] 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。

[编辑] 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。

[编辑] 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。

[编辑] 注释

1. ^ 也有说非金属元素有16种的，这时6种稀有气体元素排除在外。