金屬、非金屬與類金屬的比較

金屬、非金屬與類金屬：有什麼不同？

金屬是有光澤、有延展性的元素，能良好地導熱和導電，傾向失去電子；非金屬通常無光澤、易碎或呈氣態，導電性差，傾向得到或共用電子。類金屬的性質介於兩者之間。在週期表上，金屬占據左側和中間，非金屬位於右上方，類金屬則沿著分隔兩者的鋸齒狀階梯線分布。

各類元素的位置

主表右側有一條階梯狀的線，從硼開始，向右下方階梯式延伸到釙和砈。線左邊的元素是金屬，右上方的元素是非金屬，沿著這條線的大多數元素是類金屬。

金屬是迄今為止最大的一類：118 種元素中有超過 80 種是金屬，包括鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬、鑭系元素和錒系元素，以及鋁、錫和鉛等後過渡金屬。氫是這種配置中的主要例外，它位於第 1 族的最上方，卻是非金屬。

鹼金屬鹼土金屬過渡金屬後過渡金屬類金屬反應性非金屬鹵素惰性氣體鑭系元素錒系元素性質未知

金屬通常有光澤、是熱和電的良導體，並具有展性和延性，也就是可以被鎚打成薄片、拉成細線。幾乎所有金屬在室溫下都是固體。汞是唯一在室溫下為液體的金屬，鎵的熔點約為 29.8 °C，只比室溫略高一點。

在化學上，金屬的價電子少、電負度低，所以傾向失去電子而形成陽離子，例如 Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺ 和 Fe³⁺。它們的氧化物通常是鹼性的：例如氧化鈣（CaO）與水反應會生成氫氧化鈣 Ca(OH)₂。

非金屬包括氫、碳、氮、氧、磷、硫和硒，以及鹵素和惰性氣體。其中有十一種在室溫下是氣體（氫、氮、氧、氟、氯，以及從氦到氡的惰性氣體），溴是液體，其餘的如碳、硫和碘則是固體。

固態非金屬通常沒有光澤而且易碎，非金屬整體而言是熱和電的不良導體。石墨是碳的一種形式，是明顯的例外，因為它能導電。非金屬的電負度高，所以與金屬反應時會得到電子，形成 O²⁻ 和 Cl⁻ 這類陰離子，或是彼此以共價鍵共用電子，如 H₂O 和 CO₂。它們的氧化物傾向呈酸性：二氧化碳溶於水會形成碳酸。

類金屬兼具金屬與非金屬的性質。最常被算作類金屬的六種元素是硼、矽、鍺、砷、銻和碲；有些資料來源也把釙或砈算進去。

矽看起來有金屬光澤但很易碎，它的導電性比非金屬好，卻遠遠不如金屬。這種中間性質使矽和鍺成為半導體，也就是電腦晶片和太陽能電池核心的材料。它們的導電性可以藉由加入微量的其他元素來調整，這個過程稱為摻雜。

電負度是很有用的指標。金屬的數值低，例如銫（0.79）和鈉（0.93）。非金屬的數值高，例如氧（3.44）和氟（3.98）。類金屬則落在中間，大約是 1.9 到 2.2，從矽（1.90）到砷（2.18）。

金屬性越往週期表的左下方越強，所以從金屬到非金屬的轉變是漸進的，而不是一道截然分明的牆。第 14 族在同一行中就展現了整個範圍：碳是非金屬，矽和鍺是類金屬，錫和鉛是金屬。

第 14 族

三道關於這堂課的小測驗。

1. 哪一種金屬在室溫下是液體？

顯示答案

汞 — 汞是唯一在室溫下為液體的金屬；鎵的熔點約為 29.8 °C，只比室溫略高。

2. 下列哪一種元素是類金屬？

顯示答案

矽 — 矽位於階梯線上，性質介於金屬和非金屬之間。

3. 金屬在反應時通常會怎麼做？

顯示答案

失去電子形成陽離子 — 金屬的價電子少、電負度低，所以會失去電子，形成 Na⁺ 和 Al³⁺ 這類陽離子。