金属的化学性质

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介绍

目前，已知的元素有118种，其中92种是自然存在的。其余的金属是通过人工方法制备的。然而，元素根据其各自的性质被分为几类，包括金属、准金属和非金属，并与其在元素周期表中的位置相关。在金属中，可以观察到几种物理和化学性质。

什么是金属？

金属和非金属都存在于我们周围的环境中，它们的存在至关重要。金属可以定义为具有独特特征性质的物质，例如声响性、固态性、导电性、延展性和展性 (Bedassa & Desalegne, 2020)。

一些金属的例子包括锌、铝、铁、锡、钛、铜等等。通常情况下，金属是热和电的良导体。然而，根据元素周期表，金属的性质是已知的，它们根据其性质以独特的方式排列。

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图1：矿石的起源

金属的物理和化学性质

金属的物理性质包括物质状态，即它们在室温下的状态、延展性和硬度。金属的密度相当高，它们在外层壳层的化合价为1到3；它们似乎也具有高熔点和沸点 (Proshad *et al.*, 2021)。

金属本质上具有光泽，例如金和铜。另一方面，金属的化学性质包括与金属和非金属形成合金。金属在空气中与氧气燃烧会产生金属氧化物。高反应性金属，例如钠和钾，储存在油中，因为它们在任何化学反应中的反应速度都很快 (Geeksforgeeks, 2022)。然而，金属在与水反应时也会产生金属氧化物和氢气。

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图2：金属的性质

当金属与酸性元素反应时，会产生盐和氢气。然而，在金属盐溶液中，金属往往会取代性质较不活泼的其他金属。

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图3：金属和非金属的性质

什么是非金属？

非金属是不能够产生电和热的天然元素。非金属的结构在本质上是脆性的，它们不能容易地被轧制、压制、模压和挤压。非金属包括元素周期表中的氢、砷、磷、氮、氧和硒。

与金属的反应

• 金属与氧气的反应

在与氧气反应时，金属倾向于产生金属氧化物，因为它们倾向于在反应时将孤对电子捐献给氧原子。例如，${4K+O_2\rightarrow 2K_2O}$。然而，需要注意的是，金属氧化物本质上是碱性的，并且经常表现出两性行为 (Tutormate, 2022)。两性行为表现出酸性和碱性特征。

• 金属与水的反应

在与水反应时，金属倾向于产生金属氢氧化物，但是，需要注意的是，有些金属对水不反应。因此，水的反应速率因金属而异。例如，${Ca+2H_2O\rightarrow Ca(OH)_2+H_2}$

• 与稀酸的反应

在与稀酸反应时，金属由于产生氢气而发出爆裂声。然而，在与酸反应时也会产生金属盐。例如，这些反应是，${Na+HCl\rightarrow H_2+NaCl\:and\:Zn(s)+2HCl(aq)\rightarrow ZnCl_2(aq)+H_2(g)}$。在反应活性系列中位于氢以下的金属倾向于与稀酸反应 (Chem.libretexts, 2022)。然而，这些金属完全无法取代氢，也无法与非金属的阴离子形成键。

• 金属与其他金属盐的反应

值得注意的是，反应活性高的金属在进行反应时会取代反应活性低的金属。此类例子包括较不活泼的金属，如硫化物和氯化物。例如，这种反应是，${Zn+CuSO_4\rightarrow ZnSO_4+Cu}$

结论

在本教程中，重点是识别金属中观察到的化学性质。然而，对金属和非金属都进行了区分，讨论了它们的固有性质，例如金属显示出高导电性，而非金属则无法显示这种特性。另一方面，金属往往具有固体结构，而非金属则具有脆性。讨论了某些化学反应，这将有助于更好地理解金属所具有的化学性质。

常见问题 (FAQs)

Q1. 金属和非金属的例子是什么？

在元素周期表中，金属和非金属都有许多例子。金属的例子包括钾、钠、铁、钍、铀、钨、铯、铝、镉、锌等等。另一方面，一些非金属的例子包括几种类型的聚合物和弹性体，例如云母、聚碳酸酯、石榴石、玛瑙和各种橡胶。氟、氦、氙和碘等元素及其相关元素被称为非金属。

Q2. 在元素周期表中存在的金属有哪些明显的物理性质？

金属表现出几种物理性质，通过这些性质，可以很容易地区分金属和非金属。这些性质包括高熔点、延展性、展性和高密度。此外，金属是热和电的良导体。

Q3. 什么是熔点？

熔点定义为金属开始熔化并显示纯金属的温度。例如，铝的熔点为 **660°C**，黄铜为 **930°C**，不锈钢为 **1375°C** 到 **1530°C**，等等。

参考文献

期刊

Bedassa, T., & Desalegne, M. (2020). Assessment of Selected Physico-Chemical Properties and Metals in Qeera Stream Water, Bakkee-Jamaa, Nekemte, Ethiopia. International Journal of New Chemistry, 7(1), 47-59. Retrieved from: http://www.ijnc.ir/&url=http://www.ijnc.ir/article_37717.html

Proshad, R., Zhang, D., Idris, A. M., Islam, M., Kormoker, T., Sarker, M. N. I., ... & Islam, M. (2021). Comprehensive evaluation of chemical properties and toxic metals in the surface water of Louhajang River, Bangladesh. Environmental science and pollution research, 28(35), 49191-49205. Retrieved from: https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-021-14160-6

网站

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Geeksforgeeks, (2022), Chemical properties of metals and non-metals, Retrieved from: https://www.geeksforgeeks.org/chemical-properties-of-metals-and-non-metals/ [Retrieved on, ${27^{th}}$ June 2022]

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Tutormate, (2022), Chemical properties of metals and non-metals, Retrieved from: https://tutormate.in/cbse-class-10-chemistry/chemical-properties-of-metals/ [Retrieved on, ${27^{th}}$ June 2022]