在一百多種化學(xué)元素中,非金屬元素只有二十多種,數(shù)量并不多,可是涉及的面卻極廣。因?yàn)樗鼈兂艘詥钨|(zhì)形態(tài)存在以外,還同金屬元素生成化合物,被此之間也生成許多化合物,如氫化物、氧化物、鹵化物、硫化物和多種多樣的含氧酸鹽等。它們的單質(zhì)、氫化物、含氧酸及其鹽的一些規(guī)律性無疑地是它們結(jié)構(gòu)的反映,或者是用熱力學(xué)等理論概括出來的。認(rèn)識這些規(guī)律性有助于加深理解、記憶并便于運(yùn)用所學(xué)的知識。但是我們決不能指望用幾條規(guī)律去解釋一切問題。因?yàn)槭挛锸菑?fù)雜的,至今還有許多問題未被我們所認(rèn)識。運(yùn)用時(shí)不能牽強(qiáng)附會(huì)而要實(shí)事求是。
非金屬單質(zhì)大都是由2或2個(gè)以上的原子以共價(jià)鍵相結(jié)合的,分子中的鍵既有飽和性又有方向性。分子中的共價(jià)數(shù)服從8-N規(guī)律,對于氫則為2-N(N代表非金屬元素在周期表中的族數(shù))。例如:
第ⅦA族,鹵素原子結(jié)合為分子的共價(jià)數(shù)為8-7=1;
第ⅥA族,氧族元素的共價(jià)數(shù)為8-6=2;
第ⅤA族,氮族元素的共價(jià)數(shù)為8-5=3;
第ⅣA族,碳族元素的共價(jià)數(shù)為8-4=4。
共價(jià)數(shù)為1的鹵素單質(zhì)為雙原子分子。共價(jià)數(shù)在2和2以上的情況則較復(fù)雜,其中處于第二周期的氧、氮除形成σ鍵以外,還能形成p-pπ鍵,所以它們的單質(zhì)為多重鍵的雙原子分子。而第三及三后周期的元素只能形成σ單鍵,如P4、S8都是多原子分子。
所以總的說來,非金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)可分成三類:(1)小分子物質(zhì):包括單原子分子的稀有氣體,雙原子分子的鹵素、氧、氮、氫。它們的固體為分子型晶體,熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都很低,在常溫常壓下為氣體。(2)多原子分子物質(zhì):如S8、P4、AS4等。在通常情況下,它們是固體,屬分子型晶體,熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也不高,但比第一類物質(zhì)的高,容易揮發(fā)。(3)大分子物質(zhì):如金剛石、晶態(tài)硅、晶態(tài)硼,均為原子型晶體。熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都很高,通常狀況下為固體。
分子晶型的物質(zhì),在通常狀況下不是氣體,就是易揮發(fā)的固體;原子晶型的物質(zhì)一般為熔點(diǎn)高的固體。
周期系中哪些元素為典型的類金屬?它們在周期表中的位置?它們同典型金屬和非金屬有什么異同點(diǎn)?
典型類金屬有硼、硅、鍺、砷、碲,它們在周期表中位于右上角,金屬與非金屬的分界斜線上。它們有介于金屬和非金屬之間的性質(zhì)。
一般說來,金屬具有金屬光澤,有延展性,能導(dǎo)電和傳熱,且導(dǎo)電性隨溫度升高而減小。它們的氧化物的水合物為堿,與酸作用生成鹽。非金屬的晶體脆易裂,不導(dǎo)電,氧化物的水合物為酸,與堿作用生成鹽。而Ge、As等也有金屬光澤,但脆性大于金屬,為半導(dǎo)體,導(dǎo)電性小且隨溫度升高而增大。它們的氧化物或氧化物的水合物大都為兩性,與酸、堿作用都生成鹽。它們都有分子型氫化物,但這些氫化物不及典型非金屬元素的氫化物穩(wěn)定。