第三節 元素的性質

元素按其性質可大致分為金屬和非金屬。

金屬的性質
金、銀、銅和汞

在已發現的 \(100\) 多種元素中,金屬佔據了其中的絕大多數 (約 \(75\%\)),它們位於週期表的左側。金屬的一般性質如下:

  • 大多數金屬是呈銀白色的,但有少數例外,如金和銅。

  • 純淨的金屬表面都具有美麗的金屬光澤。

  • 大多數金屬的熔點和沸點比較高。例如,在常壓下,金 (\(\ce{Au}\)) 的熔點是 \(1064.2^{\circ}\text{C}\)。銀 (\(\ce{Ag}\)) 的熔點是 \(961.8^{\circ}\text{C}\),銅 (\(\ce{Cu}\)) 的熔點是 \(1084.4^{\circ}\text{C}\)。因此,在常溫常壓下,金屬通常是固體。

    但是,汞 (\(\ce{Hg}\)) 是一個例外,它的熔點只有 \(-38.8^{\circ}\text{C}\)。所以,汞是唯一一種在常溫常壓下呈液態的金屬。

  • 金屬都是熱和電的良導體。

  • 金屬具有延展性,能夠被彎曲或拉伸至各種不同形狀。

  • 金屬的硬度和強度通常比較高,例如鋁可用於建造高空電纜。但是,也有少數金屬很柔軟,例如鈉可以用刀切割。

金屬能夠導電和導熱
金屬具有延展性
金屬的硬度和強度較高
非金屬的性質
碳、硫、氯、溴以及碘

已發現的非金屬只有 \(20\) 多種。除氫外,它們都位於週期表的右側。非金屬的一般性質如下:

  • 固態非金屬的表面晦暗無光。

  • 不同的非金屬具有不同的顏色。例如,碳呈黑色,硫呈黃色,氯呈黃綠色,溴呈紅棕色,而碘呈紫黑色。

  • 非金屬的熔點和沸點通常比較低。在常溫常壓下,所有的氣體都是非金屬。

    但並不是所有的非金屬的熔點和沸點都很低。例如,石墨 (即鉛筆芯的主要化學成份,它是碳的一種天然存在形式) 的熔點極高,約為 \(3730^{\circ}\text{C}\)。

  • 非金屬是熱的不良導體。除石墨外,非金屬都不能導電。

  • 固態非金屬沒有延展性,十分易碎。

  • 非金屬的硬度和強度各不相同。 例如,金剛石是自然界中最堅硬的物質,但硫卻非常軟。

石墨是唯一一種能夠導電的非金屬
固態非金屬沒有延展性
金剛石和硫的硬度和強度差別很大
比較金屬與非金屬的一般物理性質
性質 金屬 非金屬
外觀 表面有光澤,大多呈銀白色 表面通常晦暗無光
常溫常壓下狀態 除汞外,均為固體 除溴外,均為氣體或固體
熔點和沸點 通常較高 通常較低
導電性 良好的導電體 除石墨外,均不能導電
導熱性 良好的導熱體 不良的導熱體
延展性 具有延展性 易碎,無延展性
硬度和強度 大多堅硬 各不相同
金屬和非金屬的一般性質

中對比了金屬和非金屬的一般性質。

請注意:其中大部分性質都會存在例外。例如,金屬的硬度通常很高,但金屬鈉卻很柔軟;金屬的熔點和沸點通常很高,但金屬汞的熔點卻很低。又如,非金屬通常表面晦暗無光、不能導電且熔點低,但身為非金屬的石墨 (碳的一種存在形式)的表面有光澤,能夠導電且熔點極高。

區別金屬和非金屬的方法

若要判斷一種元素是金屬還是非金屬,通過測試它的哪項性質最為簡單而有效?

答案是導電性。因為金屬都具有導電性,而除石墨外的非金屬都不具導電性。在測試時,將待測試的金屬或非金屬連接於如圖所示的裝置中,若燈泡變亮,則說明它很可能是金屬;若燈泡不亮,則說明它一定是非金屬。

測試物質導電性的實驗裝置圖
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