氧化性與還原性、金屬性與非金屬性概念辨析

王仁花 陳　輝

在現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)課本中，并沒有金屬性與非金屬性、氧化性與還原性的嚴(yán)格界定.然而這兩對概念在中學(xué)化學(xué)教材中使用頻率卻較高，不少學(xué)生往往誤認(rèn)為金屬性就是還原性、氧化性就是非金屬性，甚至于有的年輕教師也有混淆的情況,因此有必要將這兩對概念加以澄清.

一、兩對概念

氧化性、還原性是指物質(zhì)（單質(zhì)或化合物）得失電子的情況：得電子體現(xiàn)氧化性，失電子體現(xiàn)還原性；而具體得失電子是由組成物質(zhì)的某種元素來實(shí)現(xiàn)的.金屬性與非金屬性是指元素的原子本身得失電子的能力，得電子能力體現(xiàn)非金屬性，而失電子能力體現(xiàn)金屬性.

二、概念間的區(qū)別

氧化性與還原性是指物質(zhì)在一定溫度、壓強(qiáng)等外界條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出來的性質(zhì)，得失電子能力如何，具體體現(xiàn)在某種元素上.氧化性與還原性不但與元素本身得失電子能力相關(guān)，還與元素所在物質(zhì)中的成鍵情況有關(guān)，以及溫度、壓強(qiáng)等外因有關(guān).氧化性與還原性是物質(zhì)在一定溫度、壓強(qiáng)條件下其性質(zhì)上的內(nèi)外因素的綜合體現(xiàn).

金屬性與非金屬性是元素的固有屬性，它只與原子本身的結(jié)構(gòu)相關(guān)，屬內(nèi)部因素.金屬性通?？捎秒婋x能來衡量，非金屬性通?？捎秒娯?fù)性來衡量.元素的電離能越小，表示氣態(tài)時(shí)越容易失去電子，即元素在氣態(tài)時(shí)的金屬性越強(qiáng)；元素的電離能越大，表示氣態(tài)時(shí)越難失去電子，即元素在氣態(tài)時(shí)的金屬性越弱.元素的電負(fù)性越大，其原子在化合物中吸引電子的能力越大，即元素的非金屬性越強(qiáng)；元素的電負(fù)性越小，原子在化合物中吸引電子的能力越小，即元素的非金屬性越弱.電負(fù)性的大小以氟元素的電負(fù)性為4.0和鋰元素的電負(fù)性為1.0作為相對標(biāo)準(zhǔn)，金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)性一般大于1.8.

因此，元素的金屬性與非金屬性強(qiáng)弱是由元素種類所決定的，只要種類不變，其金屬性與非金屬性強(qiáng)弱是不變的；而物質(zhì)的氧化性與還原性強(qiáng)弱是可以改變的，外因（物質(zhì)所處的外部條件）通過內(nèi)因（物質(zhì)的結(jié)構(gòu)）使得物質(zhì)在不同條件下表現(xiàn)出氧化性或還原性的強(qiáng)弱差異.所以，元素的非金屬性不等同于其組成物質(zhì)的氧化性，元素的金屬性也不等同于其組成物質(zhì)的還原性.

三、概念間的聯(lián)系

1.金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的判斷原則

元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的本質(zhì)是元素的原子得失電子的能力，該能力常取決于原子半徑、核電荷數(shù)、最外層電子數(shù)等結(jié)構(gòu)因素，故金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的判斷原則如下：

(1)根據(jù)元素周期表的知識進(jìn)行判斷

在同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng).最活潑的金屬是Fr，天然存在的最活潑的金屬是Cs；最活潑的非金屬元素是F.

在同一主族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱.元素周期表左邊為活潑的金屬元素，右邊為活潑的非金屬元素（稀有氣體除外）；中間的第ⅢA~ⅥA族則是從非金屬元素過渡到金屬元素，具有十分明顯的遞變性.當(dāng)一種元素所在的周期序數(shù)與其所在的主族序數(shù)相等時(shí)，該元素則為金屬元素（H除外），但它既表現(xiàn)一定的金屬性，也表現(xiàn)一定的非金屬性，如Be、Al等元素.

(2)根據(jù)元素的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)進(jìn)行判斷

金屬性越強(qiáng)，則：①其單質(zhì)與水（或酸）反應(yīng)時(shí)放出氫氣的速度越快；②其最高價(jià)氧化物的水化物堿性越強(qiáng)；③其單質(zhì)還原性越強(qiáng)；④對應(yīng)陽離子的氧化性越弱；⑤活潑金屬置換出不活潑金屬.

如已知元素金屬性強(qiáng)弱：Na＞Mg＞Al，則與水的反應(yīng)速度：Na>Mg>Al；堿性強(qiáng)弱：NaOH＞Mg(OH)₂＞Al(OH)₃；單質(zhì)還原性強(qiáng)弱：Na＞Mg＞Al.再如元素金屬性強(qiáng)弱：Na＞Fe＞Cu，對應(yīng)陽離子氧化性強(qiáng)弱：Na⁺＜Fe²⁺＜Cu²⁺；單質(zhì)Fe可置換出Cu，Na與溶劑水會發(fā)生劇烈反應(yīng)，熔融狀態(tài)下單質(zhì)Na可置換出Fe和Cu.

非金屬性越強(qiáng)，則：①其單質(zhì)與氫氣化合時(shí)越容易，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)；②氣態(tài)氫化物的還原性越弱；③氣態(tài)氫化物水溶液的酸性越弱；④單質(zhì)的氧化性越強(qiáng),對應(yīng)陰離子的還原性越弱；⑤最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)；⑥活潑非金屬置換出不活潑非金屬；⑦與變價(jià)金屬反應(yīng)時(shí)，金屬被氧化的程度（或金屬所呈現(xiàn)的價(jià)態(tài)）越高.

如已知元素非金屬性強(qiáng)弱：F＞Cl＞Br＞I，則其單質(zhì)與氫氣化合時(shí)的難易：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂；氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性順序：HF＞HCl＞HBr＞HI；氣態(tài)氫化物還原性順序：HF＜HCl＜HBr＜HI；氣態(tài)氫化物水溶液酸性強(qiáng)弱：氫氟酸＜鹽酸＜?xì)滗逅幔細(xì)涞馑?；氧化性?qiáng)弱：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂,對應(yīng)陰離子還原性強(qiáng)弱：F-＜Cl-＜Br-＜I-；最高價(jià)氧化物的水化物的酸性強(qiáng)弱：HClO₄＞HBrO₄＞HIO₄；活潑的Cl₂可置換出較不活潑的Br₂、I₂,F₂與溶劑水會發(fā)生劇烈反應(yīng)，熔融狀態(tài)下單質(zhì)F₂可置換出Cl₂、Br₂、I₂.再如元素非金屬性強(qiáng)弱：Cl＞S，單質(zhì)Cl₂、S與變價(jià)金屬Fe、Cu反應(yīng)時(shí)分別生成FeCl₃、CuCl₂和FeS、Cu₂S.

2.金屬性、非金屬性與氧化性、還原性的聯(lián)系

利用元素的金屬性強(qiáng)弱可以預(yù)測單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱，利用元素的非金屬性強(qiáng)弱可以預(yù)測單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱.一般來說，元素的金屬性強(qiáng)，其單質(zhì)的還原性就強(qiáng)，對應(yīng)陽離子的氧化性就弱；元素的非金屬性強(qiáng)，其單質(zhì)的氧化性就強(qiáng)，對應(yīng)陰離子的還原性就弱.

如金屬性順序：Na＞Mg＞Al，單質(zhì)的還原性順序：Na＞Mg＞Al，陽離子的氧化性順序：Na⁺＜Mg²⁺＜Al³⁺；再如非金屬性順序：F＞Cl＞Br＞I＞S，單質(zhì)的氧化性順序：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂＞S；陰離子的還原性順序：F-＜Cl-＜Br-＜I-＜S^2-.

但是，這一結(jié)論也不是絕對的，如N元素的非金屬性很強(qiáng)，而其對應(yīng)單質(zhì)N₂的氧化性卻很弱，這主要是因?yàn)榈I的鍵能太大的緣故.

總之，金屬性與非金屬性是元素的原子在沒有形成化學(xué)鍵時(shí)表現(xiàn)出來的內(nèi)在屬性，而氧化性與還原性是元素的原子在形成化學(xué)鍵后發(fā)生化學(xué)變化時(shí)表現(xiàn)出來的外在性質(zhì)，二者既有一定聯(lián)系，又有本質(zhì)區(qū)別.