金屬非金屬露天礦山

metal and nonmetal encast mines

在地表開挖區(qū)通過剝離圍巖、表土或礫石，采出供建筑業(yè)、工業(yè)或加工業(yè)用的金屬或非金屬礦物的采礦場(chǎng)及其附屬設(shè)施

通常條件下為氣體或沒有金屬特性的脆性固體或液體，如元素周期表右上部15種元素和氫元素，零族元素的單質(zhì)。非金屬元素是元素的一大類，在所有的一百多種化學(xué)元素中，非金屬占了23種。在周期表中，除氫以外，其它非金屬元素都排在表的右側(cè)和上側(cè)，屬于p區(qū)。包括氫、硼、碳、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯、砷、硒、溴、碲、碘、砹、氦、氖、氬、氪、氙、氡，80%的非金屬元素在社會(huì)中占有重要位置。

大部分非金屬原子具有較多的價(jià)層s、p電子，可以形成雙原子分子氣體或骨架狀，鏈狀或?qū)訝畲蠓肿拥木w結(jié)構(gòu)。金屬和非金屬之間有被稱為類金屬的砷，銻，硅，鍺等。

當(dāng)溫度或壓力等條件發(fā)生變化時(shí)，金屬或非金屬可能轉(zhuǎn)化。如金屬錫在低溫下可變成非金屬的灰錫。

非金屬在室溫下可以是氣體或固體（除了溴，惟一一個(gè)液體非金屬元素）。非金屬元素在固體時(shí)并沒有閃亮的表面，但是不同的元素會(huì)有不同的顏色，例如碳是黑色的，而硫是黃色的。非金屬的硬度有明顯的差別，例如硫是很軟的，但鉆石（碳的一種）卻是全世界最硬的。非金屬是易碎的，而且密度比金屬要低。非金屬不是好的導(dǎo)熱體，是電的絕緣體（除了碳在石墨的形態(tài)下）。

非金屬非金屬性

是非金屬元素的通性，它指某種非金屬元素的原子得到電子的能力。某元素原子非金屬性越強(qiáng)，即其得電子能力越強(qiáng)。由元素周期表上看，靠右的元素非金屬性比靠左的元素非金屬性要強(qiáng)，靠上的元素非金屬性比靠下的元素非金屬性要強(qiáng)。對(duì)于元素的單質(zhì)，非金屬性體現(xiàn)在單質(zhì)的氧化性上。

非金屬物理性質(zhì)

非金屬單質(zhì)大多是分子晶體，少部分為原子晶體和過渡型的層狀晶體。

單質(zhì)共價(jià)鍵數(shù)大部分符合8-N規(guī)則：

1、稀有氣體：8-8=0（2-2=0），為單原子分子。

2、鹵素，氫：8-7=1（2-1=1），為雙原子分子。

3、VIA族的硫、硒、碲：8-6=2，為二配位的鏈形與環(huán)形分子。

4、VA族的磷、砷：8-5=3，為三配位的有限分子P_4、As₄，灰砷和黑磷為層狀分子。

5、IVA族的碳、硅：8-4=4，為四配位的金剛石型結(jié)構(gòu)。

少數(shù)分子由于形成π鍵、大π鍵或d軌道參與成鍵，鍵型發(fā)生變化，于是不遵守8-N規(guī)則。如N₂、O₂分子中的原子間的鍵不是單鍵；硼單質(zhì)和石墨結(jié)構(gòu)中，鍵的個(gè)數(shù)也不等于8-N個(gè)。

物理性質(zhì)可分為三類：

1. 稀有氣體及O₂、N₂、H₂等：一般狀態(tài)下為氣體，固體為分子晶體，熔沸點(diǎn)很低

2. 多原子分子，S₈、P₄等：一般狀態(tài)下為固體，分子晶體，熔沸點(diǎn)低，但比第一類高

3. 大分子單質(zhì)，金剛石、晶態(tài)硅等。原子晶體，熔沸點(diǎn)高。

非金屬氧化性還原性

元素的金屬性越強(qiáng)，它的單質(zhì)還原性越強(qiáng)，而它陽離子的氧化性越弱。例如：金屬性Na>Mg>Al，單質(zhì)的還原性Na>Mg>Al，陽離子的氧化性Na Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au，而陽離子的氧化性為：K S，它們的單質(zhì)的氧化性Cl2>Br2>I2>S，還原性Cl2。

非金屬元素周期表

對(duì)于主族元素來說，同周期元素隨著原子序數(shù)的遞增，原子核電荷數(shù)逐漸增大，而電子層數(shù)卻沒有變化，因此原子核對(duì)核外電子的引力逐漸增強(qiáng)，隨原子半徑逐漸減小，原子失電子能力逐漸降低，元素金屬性逐漸減弱；而原子得電子能力逐漸增強(qiáng)，元素非金屬性逐漸增強(qiáng)。

例如：對(duì)于第三周期元素的金屬Na>MgS>P>Si。

同主族元素，隨著原子序數(shù)的遞增，電子層逐漸增大，原子半徑明顯增大，原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減小，元素的原子失電子逐漸增強(qiáng)，得電子能力逐漸減弱，所以元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性減弱。

例如：第一主族元素的金屬性H Cl>Br>I。

綜合以上兩種情況，可以作出簡(jiǎn)明的結(jié)論：在元素周期表中，越向左、下方，元素金屬性越強(qiáng)，金屬性最強(qiáng)的金屬是Cs；越向右、上方，元素的非金屬越強(qiáng)，非金屬性最強(qiáng)的元素是F。

例如：金屬性K>Na>Mg，非金屬性O(shè)>S>P。

非金屬化學(xué)反應(yīng)

一般說來，元素的金屬性越強(qiáng)，它的單質(zhì)與水或酸反應(yīng)越劇烈，對(duì)應(yīng)的堿的堿性也越強(qiáng)。例如：金屬性Na>Mg>Al，常溫時(shí)單質(zhì)Na與水能劇烈反應(yīng)，單質(zhì)Mg與水能緩慢地進(jìn)行反應(yīng)，而單質(zhì)Al與水在常溫時(shí)很難進(jìn)行反應(yīng)，它們對(duì)應(yīng)的氧化物的水化物的堿性NaOH>Mg(OH) ₂>Al(OH) ₃。元素的非金屬性越強(qiáng)，它的單質(zhì)與H ₂反應(yīng)越劇烈，得到的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，元素的最高價(jià)氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物的酸也越強(qiáng)。

例如：非金屬Cl>S>P>Si，Cl ₂與H ₂在光照或點(diǎn)燃時(shí)就可能發(fā)生爆炸而化合，S與H ₂須加熱才能化合，而Si與H ₂須在高溫下才能化合并且SiH ₄極不穩(wěn)定；氫化物的穩(wěn)定HCl>H ₂S>PH ₃>SiH ₄；這些元素的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性HClO ₄>H ₂SO ₄>H ₃PO ₄>H ₄SiO ₄。

因此，在化學(xué)反應(yīng)中的表現(xiàn)可以作為判斷元素的金屬性或非金屬?gòu)?qiáng)弱的依據(jù)。另外，還可以根據(jù)金屬或非金屬單質(zhì)之間的相互置換反應(yīng)，進(jìn)行金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷。一種金屬把另一金屬元素從它的鹽溶液里置換出來，表明前一種元素金屬性較強(qiáng)；一種非金屬單質(zhì)能把另一種非金屬單質(zhì)從它的鹽溶液或酸溶液中置換出來，表明前一種元素的非金屬性較強(qiáng)。

非金屬與金屬性區(qū)別

在金屬晶體中，金屬原子的自由電子在整個(gè)晶體中移動(dòng)，依靠此種流動(dòng)電子，使金屬原子相互結(jié)合成為晶體的鍵稱為金屬鍵。對(duì)于主族元素，隨原子序數(shù)的遞增，金屬鍵的強(qiáng)度逐漸減弱，因此金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸降低。

成鍵方式 非金屬原子之間主要成共價(jià)鍵，而非金屬元素與金屬元素之間主要成離子鍵。

非金屬原子之間成共價(jià)鍵的原因是，兩種原子均有獲得電子的能力，都傾向于獲得對(duì)方的電子使自己達(dá)到穩(wěn)定的構(gòu)型，于是兩者就共用電子對(duì)以達(dá)此目的。而金屬原子失去電子的能力較強(qiáng)，與非金屬相遇時(shí)就一者失電子、一者得電子，雙方均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。多原子的共價(jià)分子常常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象是軌道雜化，這使得中心原子更易和多個(gè)原子成鍵。非金屬原子之間形成的共價(jià)鍵中，除了一般的σ鍵和π鍵，還有一種大π鍵。大π鍵是離域的，可以增加共價(jià)分子或離子的穩(wěn)定性。

非金屬物質(zhì)分類

非金屬化合物

由于非金屬元素復(fù)雜的成鍵方式，幾乎所有的化合物中都含有非金屬元素。

如果非金屬元素與金屬元素一同形成無機(jī)化合物，則可以形成無氧酸鹽、含氧酸鹽及配合物這幾類物質(zhì)。如果只由非金屬元素形成無機(jī)物，則可以形成一系列共價(jià)化合物，如酸等。非金屬元素碳是有機(jī)化合物的基礎(chǔ)。

非金屬分子氫化物

除稀有氣體以外，所有非金屬元素都能形成最高價(jià)態(tài)的共價(jià)型簡(jiǎn)單氫化物。

熔沸點(diǎn)：同一族的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)從上到下遞增。但NH ₃、H ₂O、HF的沸點(diǎn)因?yàn)榇嬖跉滏I而特別高。

熱穩(wěn)定性：同一周期自左向右依次增加，同一族自上而下減少，與非金屬元素電負(fù)性變化規(guī)律一樣。

還原性：除HF外都具有還原性，其變化規(guī)律與穩(wěn)定性相反，穩(wěn)定性大的還原性小。此外C、Si、B能分別形成碳烷、硅烷、硼烷一系列非金屬原子數(shù)≥2的氫化物。

非金屬含氧酸及其鹽

除稀有氣體、氧、氟元素以外，所有非金屬元素都能形成含氧酸，且在酸中呈正氧化態(tài)。同一族從下到上、同一周期從左到右，非金屬最高價(jià)含氧酸的酸性逐漸增強(qiáng)。但其他價(jià)含氧酸不遵循此規(guī)律。

非金屬含氧酸中，高氧化態(tài)的強(qiáng)酸常具有氧化性，如硫酸（H ₂SO ₄）、硝酸（HNO ₃）等；一些弱酸如次氯酸也是氧化性酸。還原性酸包括亞硫酸、亞磷酸等。2100433B