非金屬元素：是元素 的一大類，
碳(非金屬元素) 化學(xué)元素 中，非金屬占了22種。非金屬元素是元素的一大類，在所有的一百多種化學(xué)元素中，非金屬占了22種。在周期表中，除氫以外，其它非金屬元素都排在表的右側(cè)和上側(cè)，屬于p區(qū)。包括氫 、硼 、碳 、氮 、氧 、氟 、硅 、磷 、硫 、氯 、砷 、硒 、溴 、碲 、碘 、砹 、氦 、氖 、氬 、氪 、氙 、氡 。80%的非金屬元素在現(xiàn)在社會(huì)中占有重要位置。
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元素 的金屬性是指元素的原子失電子的能力；元素的非金屬性是指元素的原子得電子的能力。元素的金屬性 、非金屬性 與元素在周期表中的位置關(guān)系，對(duì)于主族元素來說，同周期元素隨著原子序數(shù)的遞增，原子核 電荷數(shù)逐漸增大，而電子 層數(shù)卻沒有變化，因此原子核對(duì)核外電子的引力逐漸增強(qiáng)，隨原子半徑逐漸減小，原子失電子能力逐漸降低，元素金屬性逐漸減弱；而原子得電子能力逐漸增強(qiáng)，元素非金屬性逐漸增強(qiáng)。例如：對(duì)于第三周期元素的金屬性Na＞Mg＜Al，非金屬性Cl＞S＞P＞Si。 同主族元素，隨著原子序數(shù)
非金屬 磷 金屬性 H＜Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，鹵族元素的非金屬性F＞Cl＞Br＞I。 綜合以上兩種情況，可以作出簡(jiǎn)明的結(jié)論：在元素周期表 中，越向左、下方，元素金屬性越強(qiáng)，金屬性最強(qiáng)的金屬是Cs；越向右、上方，元素的非金屬越強(qiáng)，非金屬性最強(qiáng)的元素是F。例如：金屬性K＞Na＞Mg，非金屬性O(shè)＞S＞P。
元素的金屬性、非金屬性與元素在化學(xué)反應(yīng)3中的表現(xiàn)的關(guān)系，一般說來，元素的金屬性越強(qiáng)，它的單質(zhì)與水或酸反應(yīng)越劇烈，對(duì)于的堿的堿性也越強(qiáng)。例如：金屬性 Na＞Mg＞Al，常溫時(shí)單質(zhì)Na與水能劇烈反應(yīng) ，單質(zhì)Mg與水能緩慢地進(jìn)行反應(yīng)，而單質(zhì)Al與水在常溫時(shí)很難進(jìn)行反應(yīng)，它們對(duì)應(yīng)的氧化物的水化物的堿性 NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3。元素的非金屬性越強(qiáng)，它的單質(zhì)與H2反應(yīng)越劇烈，得到的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，元素的最高價(jià)氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物的酸也越強(qiáng)。例如：非金屬 Cl＞S＞P＞Si，Cl2與H2在光照或點(diǎn)燃時(shí)就可能發(fā)生爆炸而化合，S與H2須加熱才能化合，而Si與H2須在高溫下才能化合并且SiH4極不穩(wěn)定；氫化物的穩(wěn)定HCl＞H2S＞PH3＞SiH4；這些元素的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性 HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H4SiO4。 因此，在化學(xué)反應(yīng)中的表現(xiàn)可以作為判斷元素的金屬性或非金屬?gòu)?qiáng)弱的依據(jù)。另外，還可以根據(jù)金屬或非金屬單質(zhì)之間的相互置換反應(yīng)，進(jìn)行金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷。一種金屬把另一金屬元素從它的鹽溶液里置換出來，表明前一種元素金屬性較強(qiáng)；一種非金屬單質(zhì)能把另一種非金屬單質(zhì)從它的鹽溶液或酸溶液中置換出來，表明前一種元素的非金屬性較強(qiáng)。
元素的金屬性、非金屬性與物質(zhì)的氧化性 、還原性 的關(guān)系，元素的金屬性越強(qiáng)，它的單質(zhì)還原性越強(qiáng)，而它陽離子的氧化性越弱。例如：金屬性Na＞Mg＞Al，單質(zhì)的還原性Na＞Mg＞Al，陽離子的氧化性Na+＜Mg2+＜Al3+。中學(xué)化學(xué)教材中金屬活動(dòng)順序表為K＞Ca＞Na＞Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Pt＞Au，而陽離子的氧化性為K+＜Ca2+＜Na+＜Mg2+＜Al3+＜Zn2+＜Fe2+＜Sn2+＜Pb2+＜H+＜Cu2+＜Hg2+＜Pt2+＜Au2+。元素的非金屬性越強(qiáng)，它的單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，還原性越弱，而它陰離子的還原性越越弱。例如：非金屬性Cl＞Br＞I＞S，它們的單質(zhì)的氧化性Cl2＞Br2＞I2＞S，還原性Cl2＜Br2＜I2＜S，它們的陰離子的還原性Cl-＜Br-＜I-＜S2-。 元素的金屬性強(qiáng)弱與金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等的關(guān)系，在金屬晶體 中，金屬原子的自由電子 在整個(gè)晶體中移動(dòng)，依靠此種流動(dòng)電子，使金屬原子相互結(jié)合成為晶體的鍵稱為金屬鍵。對(duì)于主族元素，隨原子序數(shù)的遞增，金屬鍵的強(qiáng)度逐漸減弱，因此金屬單的熔、沸點(diǎn)逐漸降低。
氫：符號(hào): H，原
高純氫
氫發(fā)展歷史 氣體 與其它氣體性質(zhì)不同，但由于他是燃素學(xué)說的虔誠(chéng)信徒，他不認(rèn)為這是一種新的氣體，他認(rèn)為這是金屬中含有的燃素在金屬溶于酸后放出，形成了這種“可燃空氣”。事實(shí)上是杰出的化學(xué)家拉瓦錫（Lavoisier A L,1743─1794）1785年首次明確地指出：水是氫和氧的化合物，氫是一種元素。并將“可燃空氣”命名為“Hydrogen”。這里的“Hydro”是希臘文中的“水”，“gene”是“源”，“Hydrogen”就是“水之源”的意思。它的化學(xué)符號(hào)為H。我們的“氫”字是采用“輕”的偏旁，把它放進(jìn)“氣”里面，表示“輕氣”。
氫在周期表中的位置 ：電子 而生成負(fù)離子；但氫只有在與失電子能力強(qiáng)的金屬反應(yīng)時(shí)才會(huì)獲得電子而生成負(fù)離子。氫的這些獨(dú)特性質(zhì)是由氫的獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)、氫原子特別小的半徑和低的電負(fù)性決定的。因?yàn)樗男再|(zhì)與堿金屬和鹵素的性質(zhì)都不相同，使得很難把它放在周期表中的一個(gè)合適位置上。在本課件中，按原子序數(shù)把氫放在第IA族元素的位置上。
氫的同位素 同一種元素的原子具有不同的質(zhì)量數(shù)，這些原子就叫同位素 。質(zhì)量數(shù)產(chǎn)生差異的原因是原子核中含有不同的中子。氫有三種同位素：(氕，符號(hào)H)，(氘，符號(hào)D)和(氚，符號(hào)T)。在它們的核中分別含有0、1和2個(gè)中子，它們的質(zhì)量數(shù)分別為1，2，3。自然界中普通氫內(nèi)H同位素的豐度最大，原子百分比占99.98%，D占0.016%,T的存在量?jī)H為H的10-17。氫的成鍵特征 氫 原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為，電負(fù)性為2.2，當(dāng)氫原子同其它元素的原子化合時(shí)，可以形成：離子鍵，共價(jià)鍵，特殊的鍵型。
氫氣球機(jī) 離子鍵 ：當(dāng)H與電負(fù)性很小的活潑金屬,如Na,K,Ca等形成氫化物時(shí),H獲得1個(gè)電子形成氫負(fù)離子。這個(gè)離子因具有較大的半徑208pm，僅存在于離子型氫化物的晶體中。共價(jià)鍵 ：①、兩個(gè)H原子能形成一個(gè)非極性的共價(jià)單鍵，如H2分子。②、H原子與非金屬元素的原子化合時(shí)，形成極性共價(jià)鍵，例如HCl分子。鍵的極性隨非金屬元素原子的電負(fù)性增大而增強(qiáng)。
物理性質(zhì) 水 和巖石）里以原子百分比計(jì)占17%，僅次于氧而居第二位。
化學(xué)性質(zhì) 氫氣 燃燒時(shí)火焰可以達(dá)到3273K左右，工業(yè)上常利用此反應(yīng)切割和焊接金屬。
氫化合鍵 甲醇 等等。
碳：CARBON，源自carbo，也就是木炭，這
碳銨 汽油 、香水 和塑料 ，一直到鞋油、滴滴涕和炸藥等，范圍廣泛種類繁多。
發(fā)現(xiàn)史 法國(guó) )1789年編制的《元素表 》中可以看出，碳是作為元素出現(xiàn)的。碳在古代的燃素理論的發(fā)展過程中起了重要的作用，根據(jù)這種理論，碳不是一種元素而是一種純粹的燃素，由于研究煤和其它化學(xué)物質(zhì)的燃燒，拉瓦錫首先指出碳是一種元素。碳在自然界中存在有三種同素異形體──金剛石 、石墨 、C60 。金剛石和石墨早已被人們所知，拉瓦錫做了燃燒金剛石和石墨的實(shí)驗(yàn)后，確定這兩種物質(zhì)燃燒都產(chǎn)生了CO2，因而得出結(jié)論，即金剛石和石墨中含有相同的“基礎(chǔ)”，稱為碳 。正是拉瓦錫首先把碳列入元素周期表中。C60是1985年由美國(guó)休斯頓賴斯大學(xué) 的化學(xué)家哈里可勞特等人發(fā)現(xiàn)的，它是由60個(gè)碳原子組成的一種球狀的穩(wěn)定的碳分子，是金剛石和石墨之后的碳的第三種同素異形體。碳元素的拉丁文名稱Carbonium來自Carbon一詞，就是“煤”的意思，它首次出現(xiàn)在1787年由拉瓦錫等人編著的《化學(xué)命名法》 一書中。碳的英文名稱是Corbon。
碳單質(zhì)
碳鋼管 石油 、天然氣 、動(dòng)植物體、石灰石 、白云石 、二氧化碳等。截止1998年底，在全球最大的化學(xué)文摘——美國(guó)化學(xué)文摘上登記的化合物總數(shù)為18.8百萬種，其中絕大多數(shù)是碳的化合物。眾所周知，生命的基本單元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架變化而來的。先是一節(jié)碳鏈一節(jié)碳鏈地接長(zhǎng)，演變成為蛋白質(zhì) 和核酸；然后演化出原始的單細(xì)胞，又演化出蟲、魚 、鳥、獸、猴子、猩猩、直至人類。這三四十億年的生命交響樂，它的主旋律是碳的化學(xué)演變?？梢哉f，沒有碳，就沒有生命。碳，是生命世界的棟梁之材。純凈的、單質(zhì)狀態(tài)的碳有三種，它們是金剛石、石墨、C60。它們是碳的三種同素異形體。
金剛石 晶瑩美麗，光彩奪目，是自然界最硬的礦石
金剛石
由于金剛石晶體 中C─C鍵很強(qiáng)，所有價(jià)電子都參與了共價(jià)鍵的形成，晶體中沒有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點(diǎn)高，而且不導(dǎo)電。室溫下，金剛石對(duì)所有的化學(xué)試劑都顯惰性，但在空氣中加熱到1100K左右時(shí)能燃燒成CO2。金剛石俗稱鉆石 ，除用作裝飾品外，主要用于制造鉆探用的鉆頭和磨削工具，是重要的現(xiàn)代工業(yè)原料，價(jià)格十分昂貴。
石墨烏黑柔軟，是世界上最軟的礦石 。石墨
石墨
石墨的層與層之間是以分子間力結(jié)合起來的，因此石墨容易沿著與層平行的方向滑動(dòng)、裂開。石墨質(zhì)軟具有潤(rùn)滑性。由于石墨層中有自由的電子存在，石墨的化學(xué)性質(zhì)比金剛石稍顯活潑。由于石墨能導(dǎo)電，有具有化學(xué)惰性，耐高溫，易于成型和機(jī)械加工，所以石墨被大量用來制作電極、高溫?zé)犭娕肌?a class="innerlink" title="坩堝" jquery1266337967281="69">坩堝、電刷、潤(rùn)滑劑和鉛筆芯。
20世紀(jì)80年代中期，人們發(fā)現(xiàn)了碳元素的第三種同素異形體 ──C60。從以下三個(gè)方面介紹C60，碳六十的發(fā)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，1996年10月7日，瑞典皇
碳六十棒狀模型 諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 授予Robert FCurl，Jr(美國(guó))、Harold WKroto(英國(guó))和Richard ESmalley(美國(guó))，以表彰他們發(fā)現(xiàn)C60。1995年9月初，在美國(guó)得克薩斯州Rice大學(xué) 的Smalley實(shí)驗(yàn)室里，Kroto等為了模擬N型紅巨星附近大氣中的碳原子簇的形成過程，進(jìn)行了石墨 的激光氣化實(shí)驗(yàn)。他們從所得的質(zhì)譜圖中發(fā)現(xiàn)存在一系列由偶數(shù)個(gè)碳原子所形成的分子，其中有一個(gè)比其它峰強(qiáng)度大20~25倍的峰，此峰的質(zhì)量數(shù)對(duì)應(yīng)于由60個(gè)碳原子所形成的分子。
C60分子結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定 金剛石 完全不同的結(jié)構(gòu)。由于受到建筑學(xué)家Buckminster Fuller用五邊形和六邊形構(gòu)成的拱形圓頂建筑的啟發(fā)，Kroto等認(rèn)為C60是由60個(gè)碳原子組成的球形32面體，即由12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形組成，只有這樣C60分子才不存在懸鍵。在C60分子中，每個(gè)碳原子以sp2雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子相連，剩余的未參加雜化的一個(gè)p軌道在C60球殼的外圍和內(nèi)腔形成球面大∏鍵，從而具有芳香性。為了紀(jì)念Fuller，他們提出用Buckminsterfullerene來命名C60，后來又將包括C60在內(nèi)的所有含偶數(shù)個(gè)碳所形成的分子通稱為Fuller，中譯名為富勒烯。
碳六十的制備 用純石墨 作電極，在氦氣氛中放電，電弧中產(chǎn)生的煙炱沉積在水冷反應(yīng)器的內(nèi)壁上，這種煙炱中存在著C60、C70等碳原子簇的混合物。用萃取法從煙炱中分離提純富勒烯，將煙炱放入索氏(Soxhlet)提取器中，用甲苯 或苯提取，提取液中的主要成分是C60和C70，以及少量C84和C78。再用液相色譜分離法對(duì)提取液進(jìn)行分離，就能得到純凈的C60溶液。C60溶液是紫紅色的，蒸發(fā)掉溶劑就能得到深紅色的C60微晶。
碳六十的用途 化學(xué) 、材料學(xué) 、電子學(xué) 、生物學(xué) 、醫(yī)藥學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，極大地豐富和提高了科學(xué)理論，同時(shí)也顯示出有巨大的潛在應(yīng)用前
碳六十 金屬 原子摻進(jìn)C60分子的籠內(nèi)，就能使其具有超導(dǎo)性能。用這種材料制成的電機(jī) ，只要很少電量就能使轉(zhuǎn)子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。再有C60H60這些相對(duì)分子質(zhì)量很大地碳?xì)浠衔餆嶂禈O高，可做火箭的燃料。
碳(非金屬元素)
