氧化性与还原性、金属性与非金属性概念辨析

王仁花 陈　辉

在现行中学化学课本中，并没有金属性与非金属性、氧化性与还原性的严格界定.然而这两对概念在中学化学教材中使用频率却较高，不少学生往往误认为金属性就是还原性、氧化性就是非金属性，甚至于有的年轻教师也有混淆的情况,因此有必要将这两对概念加以澄清.

一、两对概念

氧化性、还原性是指物质（单质或化合物）得失电子的情况：得电子体现氧化性，失电子体现还原性；而具体得失电子是由组成物质的某种元素来实现的.金属性与非金属性是指元素的原子本身得失电子的能力，得电子能力体现非金属性，而失电子能力体现金属性.

二、概念间的区别

氧化性与还原性是指物质在一定温度、压强等外界条件下发生氧化还原反应时表现出来的性质，得失电子能力如何，具体体现在某种元素上.氧化性与还原性不但与元素本身得失电子能力相关，还与元素所在物质中的成键情况有关，以及温度、压强等外因有关.氧化性与还原性是物质在一定温度、压强条件下其性质上的内外因素的综合体现.

金属性与非金属性是元素的固有属性，它只与原子本身的结构相关，属内部因素.金属性通常可用电离能来衡量，非金属性通常可用电负性来衡量.元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即元素在气态时的金属性越强；元素的电离能越大，表示气态时越难失去电子，即元素在气态时的金属性越弱.元素的电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越大，即元素的非金属性越强；元素的电负性越小，原子在化合物中吸引电子的能力越小，即元素的非金属性越弱.电负性的大小以氟元素的电负性为4.0和锂元素的电负性为1.0作为相对标准，金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8.

因此，元素的金属性与非金属性强弱是由元素种类所决定的，只要种类不变，其金属性与非金属性强弱是不变的；而物质的氧化性与还原性强弱是可以改变的，外因（物质所处的外部条件）通过内因（物质的结构）使得物质在不同条件下表现出氧化性或还原性的强弱差异.所以，元素的非金属性不等同于其组成物质的氧化性，元素的金属性也不等同于其组成物质的还原性.

三、概念间的联系

1.金属性、非金属性强弱的判断原则

元素金属性、非金属性强弱的本质是元素的原子得失电子的能力，该能力常取决于原子半径、核电荷数、最外层电子数等结构因素，故金属性、非金属性强弱的判断原则如下：

(1)根据元素周期表的知识进行判断

在同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强.最活泼的金属是Fr，天然存在的最活泼的金属是Cs；最活泼的非金属元素是F.

在同一主族中，从上到下，随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱.元素周期表左边为活泼的金属元素，右边为活泼的非金属元素（稀有气体除外）；中间的第ⅢA~ⅥA族则是从非金属元素过渡到金属元素，具有十分明显的递变性.当一种元素所在的周期序数与其所在的主族序数相等时，该元素则为金属元素（H除外），但它既表现一定的金属性，也表现一定的非金属性，如Be、Al等元素.

(2)根据元素的单质及其化合物的性质进行判断

金属性越强，则：①其单质与水（或酸）反应时放出氢气的速度越快；②其最高价氧化物的水化物碱性越强；③其单质还原性越强；④对应阳离子的氧化性越弱；⑤活泼金属置换出不活泼金属.

如已知元素金属性强弱：Na＞Mg＞Al，则与水的反应速度：Na>Mg>Al；碱性强弱：NaOH＞Mg(OH)₂＞Al(OH)₃；单质还原性强弱：Na＞Mg＞Al.再如元素金属性强弱：Na＞Fe＞Cu，对应阳离子氧化性强弱：Na⁺＜Fe²⁺＜Cu²⁺；单质Fe可置换出Cu，Na与溶剂水会发生剧烈反应，熔融状态下单质Na可置换出Fe和Cu.

非金属性越强，则：①其单质与氢气化合时越容易，气态氢化物的稳定性越强；②气态氢化物的还原性越弱；③气态氢化物水溶液的酸性越弱；④单质的氧化性越强,对应阴离子的还原性越弱；⑤最高价氧化物的水化物的酸性越强；⑥活泼非金属置换出不活泼非金属；⑦与变价金属反应时，金属被氧化的程度（或金属所呈现的价态）越高.

如已知元素非金属性强弱：F＞Cl＞Br＞I，则其单质与氢气化合时的难易：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂；气态氢化物稳定性顺序：HF＞HCl＞HBr＞HI；气态氢化物还原性顺序：HF＜HCl＜HBr＜HI；气态氢化物水溶液酸性强弱：氢氟酸＜盐酸＜氢溴酸＜氢碘酸；氧化性强弱：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂,对应阴离子还原性强弱：F-＜Cl-＜Br-＜I-；最高价氧化物的水化物的酸性强弱：HClO₄＞HBrO₄＞HIO₄；活泼的Cl₂可置换出较不活泼的Br₂、I₂,F₂与溶剂水会发生剧烈反应，熔融状态下单质F₂可置换出Cl₂、Br₂、I₂.再如元素非金属性强弱：Cl＞S，单质Cl₂、S与变价金属Fe、Cu反应时分别生成FeCl₃、CuCl₂和FeS、Cu₂S.

2.金属性、非金属性与氧化性、还原性的联系

利用元素的金属性强弱可以预测单质的还原性强弱，利用元素的非金属性强弱可以预测单质的氧化性强弱.一般来说，元素的金属性强，其单质的还原性就强，对应阳离子的氧化性就弱；元素的非金属性强，其单质的氧化性就强，对应阴离子的还原性就弱.

如金属性顺序：Na＞Mg＞Al，单质的还原性顺序：Na＞Mg＞Al，阳离子的氧化性顺序：Na⁺＜Mg²⁺＜Al³⁺；再如非金属性顺序：F＞Cl＞Br＞I＞S，单质的氧化性顺序：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂＞S；阴离子的还原性顺序：F-＜Cl-＜Br-＜I-＜S^2-.

但是，这一结论也不是绝对的，如N元素的非金属性很强，而其对应单质N₂的氧化性却很弱，这主要是因为氮氮三键的键能太大的缘故.

总之，金属性与非金属性是元素的原子在没有形成化学键时表现出来的内在属性，而氧化性与还原性是元素的原子在形成化学键后发生化学变化时表现出来的外在性质，二者既有一定联系，又有本质区别.