非金属元素小结

[ 教学要求 ]
1 ．理解并掌握非金属元素的单质、无氧酸、含氧酸和含氧酸盐的主要性质。
2 ．了解 p 区元素的次级周期性。
[ 教学重点 ]
1 ．分子型氢化物的热稳定型、还原性及水溶液的酸碱性的递变规律及其解释。
2 ．非金属含氧酸盐的溶解性、水解性、热稳定性、氧化还原性的递变规律及其解释。
[ 教学难点 ]
非金属元素的单质、无氧酸、含氧酸和含氧酸盐的性质递变规律的原因。
[ 教学时数 ] 4 学时
[ 主要内容 ]
1 ．非金属单质的结构和性质。
2 ．分子型氢化物的热稳定型、还原性及水溶液的酸碱性。
3 ．非金属最高氧化态氢氧化物的酸碱性及其强度。
4 ．非金属含氧酸盐的溶解性、水解性、热稳定性、氧化还原性。
5 ． p 区元素的次级周期性。
[ 教学内容 ]
在所有的化学元素中，非金属占 22 种。它为数不多，但涉及的面却很广。
18-1 非金属单质的结构和性质
 
非金属元素与金属元素的根本区别在于原子的价电子层结构不同。多数金属元素的最外电子层上只有 1 、 2 个 s 电子，而非金属元素比较复杂。 H 、 He 有 1 、 2 个电子， He 以外的希有气体的价电子层结构为 ns ² np ⁶ ，共有 8 个电子，第 IIIA 族到 VIIA 族元素的价电子层结构为 ns ² sp ^1-5 ，即有 3 — 7 个价电子。金属元素的价电子少，它们倾向于失去这些电子；而非金属元素的价电子多，它们倾向于得到电子。
在单质结构上，金属的特点是以金属键形成球状紧密堆积，既没有饱和性又没有方向性，所以金属具有光泽、延展性、导电和导热等通性。非金属单质大都是由 2 或 2 个以上的原子以共价键相结合的，分子中的键既有饱和性又有方向性。如以 N 代表非金属元素在周期表中的族数，则该元素在单质分子中的共价数等于 8-N 。对于 H 则为 2-N 。
希有气体的共价数等于 8-7 ＝ 0 ，其结构单元为单原了分子。这些单原子分子借范德华引力结合成分子型晶体。
策 VIIA 族，卤素原子的共价等于 8-7 ＝ 1 。每两个原子以一个共价键形成双原子分子，然后获范德华力形成分子型属体。 H 的共价为 2-1 ＝ 1 ，也属于同一类型。
第 VIA 族的氧、硫、硒等元素的共价数为 8-6 ＝ 2 。第 VA 族的氮、磷、砷等元素的共价为 8-5 ＝ 3 。在这两族元素中处于第 2 周期的氧和氮，由于内层只有 1 电子，每两个原子之间除了形成 σ 键外，还可以形成 p-p π 键，所以它们的单质为多重键组成的双原于分子。第 3 、 4 周期的非金属元素如 S 、 Se 、 P 、 As 等，则因内层电子较多，最外层的 p 电子云难于重叠为 p-p π 键，而倾向于形成尽可能多的 σ 单键，所以它们的单质往往是由一些原子以共价单键形成的多原于分子，然后由这些分了形成分子型晶体。
第 IVA 族，碳族的共价为 8-4 ＝ 4 ，这一族的非金属 C 和 Si 的单质基本上属于原于晶体。在这些晶体中，原子通过由 sp ³ 杂化轨道所形成的共价单键而结合成庞大的分子。
非金属元素按其单质的结构和性质大致可以分成三类。第一类是小分子物质，如单原子分子的希有气体及双原子分子的 X 2 ( 卤素 )O ₂ ：、 N 2 及 H 2 等。在通常状况下，它们是气体。其固体为分子型晶体，熔点、沸点都很低。第二类为多原子分子物质，如 S ₈ 、 P ₄ 和 As ₄ 等。在通常状况下，它们是固体，为分子型晶体，熔点、沸点都很高，且不容易挥发。第三类为大分子物质，如金刚石、晶态硅和硼等都系原子型晶体，熔点、沸点都很高，且不容易挥发。在大分子物质中还有一类过渡型晶体，如石墨，它也是由无数的原于结合而成的巨大分子，但键型复杂，晶体属于层型。
总之，绝大多数非金属单质不是分子型晶体就是原子型晶体，所以它们的熔点或沸点的差别都较大。
非金属元素和金属元素的区别，还反映在生成化合物的性质上。例如金属元素一般都易形成阳离子，而非金属元素容易形成单原子或多原子阴离子。在常见的非金属元素中， F 、 Cl 、 Br 、 O 、 P 、 S 较活泼，而 N 、 B 、 C 、 Si 在常温下不活泼。活泼的非金属容易与金属元素形成卤化物、氧化物、硫化物、氢化物或含氧酸盐等等。非金属元素彼此之间也可以形成卤化物、氧化物、氮化物、无氧酸和含氧酸等。绝大部分非金属氧化物显酸性，能与强碱作用。准金属的氧化物既与强酸又与强碱作用而显两性。大部分非金属单质不与水作用，卤素仅部分地与水反应，碳、磷、硫、碘等被浓硝或浓硫酸所氧化。有不少非金属单质在碱性水溶液中发生歧化反应，或者与强碱反应，但非歧化反应。例如：
              3C1 ₂ +6NaOH=5NaCl+NaClO₃ +3H₂O
              3S+ 6NaOH=2Na₂S+ Na₂SO₃ +3H₂O
              4P+3NaOH+3H₂O ＝ 3NaH ₂PO₂ +PH₃
              Si+2NaOH+H₂O ＝ Na₂SiO₃ +2H₂
              2B+2NaOH+ 2H₂O ＝ 2NaBO₂ +3H₂
碳、氮、氧、氟等单质无此反应。
关于卤化物、氧化物、硫化物在元素各论中都有所叙述。下面仅就分子型氢化物、含氧酸及其盐的某些性质加以归纳和小纳。