基础:原子结构与周期性
金属性与非金属性
有些元素闪亮、能弯折、会导电——金属,如铁、铜、钠。另一些则黯淡、易碎、绝缘——非金属,如硫、氧、氯。金属性是一种把这一整束行为用周期表上的单一趋势概括起来的方式;还有第三类,准金属(如硅、锗),骑在两者之间的栅栏上。
归根结底,金属性关乎一个元素多愿意交出电子。金属的电离能低、电负性低,所以它的外层电子四处游走——这片「离域电子的海」正是金属闪亮、可锻、导电的原因,也使它们形成正离子和碱性氧化物。非金属的电离能和电负性都高:它紧抓电子,偏好得到或共享电子,形成负离子或共价键以及酸性氧化物。由于这些底层量都跟随有效核电荷,金属性沿一族向下增强(电子更易失去),沿一个周期从左到右减弱(电子更难失去)。结果是一道大致的对角阶梯,把金属(左下)与非金属(右上)分开,准金属则横跨在这条线上。
这一条趋势就组织起了大量描述性无机化学。它预测一个元素的氧化物会是碱性(金属)还是酸性(非金属),分界线附近还有像 Al2O3 这样的两性氧化物;它预测一个元素是形成离子还是共价化合物、是否导电、是否与酸反应。一个诚实的提醒:金属/非金属的边界是渐变,而非分明的栅栏——准金属表现出居中的半导体行为,有些元素(如锡或碳)甚至同时以金属和非金属的形态出现(同素异形体),所以「金属性」是一个有用的连续谱,而不是非此即彼的标签。
沿第 14 族向下:碳(非金属)→ 硅/锗(准金属)→ 锡/铅(金属)。同一纵列随着下行从非金属滑向金属。
金属性向下增强,向右减弱。
金属与非金属之间那条著名的「阶梯」线是教学辅助,不是自然律——骑在线上的元素(准金属)行为居中,而这条线的确切位置在不同教科书里并不一致。
又称
另见