元素的分类

下列元素均可在学校的实验室里找到：

铝、溴、钙、碳、铜、氢、碘、铁、铅、镁、汞、氮、氧、磷、钾、钠、硫、锌。

如何将这些元素进行分类呢？按固体、液体和气体将它们进行分类是很明显的方法。与这一出发点相联系，还可按元素的熔点或沸点来分类。但图10.1却表明，这些元素的沸点相差很大，故很难按沸点将这些元素分成几类。在图10.1中，一种极限情况是铝、铜和铁具有很高的沸点；另一种极限情况是氮、氢和氧的沸点却很低，而大部分元素的沸点介于这两种极限情况之间。

一个比较简单且较重要的元素分类方法是把元素分成金属和非金属两大类。下面的实验可帮助我们按这种分类方法把一些元素分类。

实验1  金属和非金属的一些性质

利用下列元素：碳（石墨棒）、硫（块）、铜、铅、锌和铝（二者均为箔）、碘（晶体）。

·将全部实验结果填入具有下列表头的表格中。

为找出导电的元素，可按图10.2制作一套装置进行实验。

·如果元素导电，会发生什么现象？

·哪几种元素可称为金属？哪几种元素可称为非金属？根据实验结果，将金属和非金属的主要性质归纳成一个表。有两种很危险的元素难以进行实验，表10.1列出了它们的一些性质，红磷显然是一种非金属，但对钠进行归类却不太容易，因为通常情况下金属不会软到可以用小刀切割的程度，但钠表面有光泽，并导电，根据这两方面的情况可肯定钠是一种金属。

金属和非金属在性质上的一些区别列于表10.2中，在其它方面，尤其是参与化学反应的性质，金属和非金属还有区别。例如，金属往往可与稀酸反应，而非金属却不与稀酸反应；此外，金属物质和非金属物质燃烧后生成的氧化物也不同。

表10.1

表10.2

碳——一种特殊的非金属

碳精棒是一种导电性能良好的导体，因此常将其用作电极，将导

表10.3

线上的电流传给正在进行电解的物质（§16）。然而，从其它方面来看，碳显然是一种非金属。

碳精棒中的碳称为石墨。同许多非金属一样，石墨也是一种很脆的物质，并且用小刀刮削亦不费力。但另一种形式的纯碳在外观上完全不同于石墨，这就是金刚石（表10.3）。

可以说碳表现出了同素异形现象，即有同素异形的碳存在。金刚石和石墨就是碳的两种同素异形体。两种同素异形体的一些主要性质列入表10.3。

二者的性质差异之大简直令人不能想象金刚石和石墨是由同种原子构成的。然而，二者可发生同样的化学反应，如金刚石和石墨都可在氧气中燃烧生成同一种氧化物——二氧化碳。二者出现差别的原因在于碳原子在两晶体中的排列方式不同。

习题

1.钠质地软但它是金属。写出钠与其它金属共有的两种金属性质。

2.下面是部分固体元素的熔点：

这些元素的熔点间有何联系？每种元素是金属还是非金属？哪种元素的熔点最出乎你的预料？

3.（a）列出金刚石和石墨性质不同的三个方面。

（b）解释名词“同素异形体”的意义