高中化学教材中金属性与非金属性的正确表述

郑建锋

摘 要： 作为高中化学教材中最重要的内容，元素的金属性或非金属性相关知识对学生而言有极大的难度。本文主要以元素周期表中的元素为研究对象，对其元素金属性与非金属性的客观递变规律进行了深入研究。在阐述了高中化学教材中对这一知识点表达的基础上，针对其表达上的失误或不足进行了改正和调整，从而使得与之相关的表达更具正确性。

关键词： 高中化学教材 金属性 非金属性

在高中化学中，现代物质的结构理论不仅是整个学科的重要基础理论，更是整个高中化学教材内容的重中之重。通过分析可以发现，目前高中化学教材中，对于物质的性质和结构等的安排不甚合理，其最突出的问题就是元素金属性和非金属性的表达。该问题也是现阶段化学界人士广泛关注的。

一、元素金属与非金属特性的概念

从理论分析，不论是元素的金属性，还是其非金属性，都针对的是原子个体。简单而言，就是指该元素原子丢失或捕获电子的难易程度的性质。如果单个原子很容易就将电子失去，那么该原子具有的金属特性就会很强。反之，如果单个原子很容易就将电子捕获，那么该原子具有的非金属特性也一定很强。

二、高中化学教材对元素金属与非金属特性递变规律的表达

就元素而言，无论是其金属性，还是其非金属性，都存在客观的递变规律。在高中化学现阶段应用的教材中，对其进行的描述有两点。

第一点，相同周期内，虽然各个元素原子核的最外层电子在层数上普遍相同，但自左往右进行对比分析后可以发现，在元素原子的核电荷数持续增加的同时，其半径却刚好相反，呈现不断递减的态势。另外，当元素原子越来越容易失去电子时，其捕获电子的能力会与之相反，呈现不断变强的态势。因此，对元素原子而言，其金属与非金属特性呈现反比关系，前者不断变弱，则后者会不断变强。这一变化规律可以直接从元素周期表中的第三周期，即Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar等元素中得到证明。

第二点，相同主族元素内，针对元素进行自上而下的分析可以发现，元素的电子层数在递增的同时，其原子半径也在递增，相应地，其失去电子的能力递增，获得电子的能力却递减。所以，对元素原子而言，其金属与非金属特性之间呈现的是反比关系，前者不断增强，则后者不断减弱。该递变规律可从卤族元素（F、Cl、Br、I、At）和碱金属元素（Li、Na、K、Rb、Cs、Fr）的性质递变中获得验证。

三、金属与非金属特性变化规律的正确表达

针对高中教材中描述的金属性与非金属性递变规律，可以发现，虽然这一表述基本上没有问题，但是其全面性和针对性都不足。也就是说，这一表述只是简单地反映了元素金属性和非金属性的变化规律，并没有具体反映出普遍变化中个别元素的非规律性变化。

就原子落空电子的难易程度而言，可以利用电离能辅助解释。当原子处于基础状态时，如果想要变成气体状 态的阳性离子，就必须落空至少一个电子。故此，该原子的第一电离能，便是该过程中的原子落空一个电子所需的能量。其中，电离子能力越小，原子就越有可能落空电子，与此同时，其金属性就愈强。从客观角度分析，影响原子电离能大小的因素很多，不仅包括自身核电荷数，还包括自身原子半径，以及原子核的最外层电子布局情况。一般情况下，相同周期内的元素原子，其电离能会跟随自身原子序数的变化而变化，即原子序数从左往右增加，则电离能也随之增加。但是，当相同能量的轨道电子填充出现结构稳定的原子，如全空时，前面元素的原子电离能就很有可能比后面相邻元素的高。例如，第二周期内的Be元素和N元素，以及第三周期的Mg元素和P元素，其原子的电离能都高于其相同周期内后面相邻的元素原子。另外，在相同族内，电离能的变化规律大多跟相同周期内一样，与原子的序数直接相关，即原子的序数不断变大，其电离能随之不断变大。但是，对周期表中的镧系元素及其后续元素而言，这一规律并不成立。受“镧系收缩”效应的影响，这些元素和第五周期中与之同一主族的元素在其自身原子半径上没有明显差别，而在电离能大小上，却有超越的可能性。表1为元素周期表中第五、六周期中各项成分的第一电能数据统计。

表1 第Ⅴ、Ⅵ周期中各项元素的第一电离能数据统计

由上可知，第Ⅵ周期中，自铬开始，一直到铅，其电离能变化规律都相悖于惯律，即均高于第Ⅴ周期中与之对应的同一主族元素。由此可以认为，Pb的金属性弱于Sn。

就元素原子捕获电子的难易程度而言，可以用电子亲和力进行比较阐述。当原子处于气态的基础状态时，想要形成气体状态的阴离子，就必须捕获一个电子，而电子的第一亲和能，便是该过程中捕获一个电子所需要的能量。与其第一电离能相似，在各周期中都有个别特殊情况发生。表2为第Ⅱ、Ⅲ期中各主族成分电子的亲和能数据统计。

表2 第Ⅱ、Ⅲ周期中各主族成分电子的亲和能数据统计

由上表可知，电子亲和能最小的，并不是每一主族中出现在第二周期的元素，而是第三周期或是周期更大的元素。例如第三周期中的Cl元素和S元素的电子亲和能就比第二周期中的同族F元素和O元素的大。因此，不能盲目认为该周期中非金属性最强的是F元素。

结语

本文仅针对元素金属性及非金属性中递变规律进行了研究和分析，举例证明了高中教材中对于该知识点的表述不足。故此，希望在之后的教材选编中，针对这一知识点的表述更加正确、全面。

参考文献：

[1]李秀红.高中化学教学中应用范例教学的作用探讨[J].赤子（上中旬），2015，21：315.

[2]刘应.高中化学非金属及其化合物教学实例分析[J].信息化建设，2015，06：178.