Металл отличается от неметалла прежде всего тем, что хорошо проводит электричество и тепло, обладает металлическим блеском и ковкостью, тогда как неметалл, как правило, не обладает этими характеристиками. Разница обусловлена структурой: в металлах некоторые электроны движутся свободно, в то время как неметаллы крепко удерживают свои электроны или делятся ими с другими атомами. Поэтому металлы теряют электроны в реакциях, а неметаллы принимают их или образуют ковалентные связи.
Суммируя
- Металлы хорошо проводят электричество и тепло, а неметаллы (за исключением, например, графита) — плохие проводники.
- Металлы ковкие и пластичные, обладают блестящим внешним видом; неметаллы в твердом состоянии обычно хрупкие и тусклые.
- Почти все металлы являются твердыми веществами при комнатной температуре (исключение составляет ртуть), неметаллы — это газы и твердые вещества, а бром — жидкость.
- Металлы образуют катионы и основные оксиды, неметаллы — анионы, ковалентные связи и кислые оксиды.
Металл и неметалл – в чем разница?
Химические элементы делятся на металлы , неметаллы и промежуточную группу, называемую полуметаллами. Металлы составляют подавляющее большинство элементов в периодической таблице, занимая ее левую и среднюю части. Неметаллы сосредоточены в верхнем правом углу таблицы; водород также относится к этой группе, хотя он занимает более высокое положение в таблице, чем щелочные металлы.
Большинство различий обусловлено способом образования связей между атомами. Металлы имеют кристаллическую структуру: катионы металлов внедрены в решетку, и электроны свободно перемещаются между ними, образуя электронный газ . Эта металлическая связь объясняет проводимость, блеск и пластичность. Атомы неметаллов чаще всего соединены ковалентными связями, в которых электроны «захвачены» между определенными атомами, что препятствует их свободному переносу заряда.
Физические свойства металлов и неметаллов
Состояние вещества
В нормальных условиях металлы являются твердыми веществами. Единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре, — это ртуть . Неметаллы более разнообразны: кислород, азот, хлор и гелий — газы; углерод, сера, фосфор и йод — твердые вещества; а бром — единственный неметалл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре.
Проводимость, блеск, пластичность
В школьных учебниках перечислены четыре характеристики, определяющие металл: хорошая электропроводность, хорошая теплопроводность, ковкость и блеск . Металл можно ковать, прокатывать и вытягивать в проволоку — он не ломается, а только деформируется. Большинство металлов имеют серый или серебристый цвет; исключения составляют медь и золото.
Неметаллы, как правило, плохо проводят тепло и электричество, а в твердом состоянии они хрупкие — сера и фосфор скорее крошятся, чем гнутся. Это не означает, что они лишены каких-либо характеристик металлов: неметалл может обладать одной или несколькими из них, но никогда всеми.
Исключения, которые легко спутать
- Графит (разновидность углерода) проводит электричество и тепло, обладает металлическим блеском, и тем не менее он является неметаллом, поскольку не поддается ковке.
- Йод — это твёрдое вещество с характерным блеском, но по химическому составу типичный неметалл.
- Ртуть — это жидкий металл, который и так проводит электричество.
- Полуметаллы , например, кремний, бор или германий, обладают промежуточными свойствами, отсюда и их использование в электронике в качестве полупроводников.
Различия в химических свойствах
В химических реакциях металлы склонны отдавать электроны и образовывать положительные ионы, или катионы. Неметаллы либо принимают электроны , образуя анионы, либо делятся ими с другими атомами в ковалентных связях. По этой причине соединение металла с неметаллом обычно приводит к образованию ионного соединения — примером является хлорид натрия (поваренная соль), полученный из натрия и хлора. Два неметалла образуют ковалентные связи, как водород и кислород в молекуле воды.
Оксиды также ведут себя по-разному. Оксиды металлов обычно имеют основную природу – они реагируют с кислотами, а некоторые из них с водой образуют гидроксиды. Оксиды неметаллов обычно имеют кислую природу – они реагируют с основаниями, а некоторые с водой образуют кислоты (например, оксид серы(IV) образует серную(IV) кислоту). Существуют также амфотерные оксиды, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями.
Сравнительная таблица: Металлы и неметаллы
| Характерный | Металлы | Неметаллы |
|---|---|---|
| Агрегатное состояние вещества (при комнатной температуре) | Твердые вещества, за исключением: ртути (жидкой). | Газы или твердые вещества, за исключением: брома (жидкости). |
| Проводимость электричества и тепла | Хороший | Обычно слабый (исключение: графит) |
| Блеск | Металлический | Обычно нет (исключения: графит, йод) |
| Поведение под воздействием силы | Ковкий, пластичный | В твердом состоянии хрупкий |
| Тип связи в элементе | Металлический | Чаще всего ковалентная связь. |
| Поведение в реакциях | Они отдают электроны и образуют катионы. | Они принимают или делятся электронами, образуя анионы. |
| Природа оксидов | Обычно щелочной | Обычно кислый |
| Примеры | Железо, медь, алюминий, натрий, золото | Кислород, азот, углерод, сера, хлор |
Как определить, является ли элемент металлом?
Простейший способ — использовать периодическую таблицу . Если элемент находится слева от ступенчатой линии, идущей от бора к астатину, он почти наверняка является металлом. Элементы вдоль этой линии — полуметаллы, а те, что находятся в верхнем правом углу, — неметаллы. Водород является исключением из-за своего положения.
При оценке самого вещества необходимо одновременно проверять четыре критерия: проводит ли оно электричество, проводит ли тепло, блестит ли и поддается ли ковке. Только полный набор этих характеристик указывает на металл. Одной характеристики недостаточно — графит проводит электричество и блестит, но при этом является неметаллом. Физическое состояние также полезно: элемент, находящийся в газообразном состоянии при комнатной температуре, определенно не является металлом.
Применение металлов и неметаллов
Свойства металлов находят применение. Благодаря своей проводимости и прочности металлы используются в электрических кабелях (медь, алюминий), конструкциях и инструментах (сталь, сплав железа и углерода), посуде и ювелирных изделиях. Затем металлы формуются в сплавы с определенными свойствами.
Неметаллы являются основой жизни и химии: кислород, углерод, водород и азот образуют организмы, азот и фосфор используются в удобрениях, хлор применяется для дезинфекции воды, а сера является сырьем для производства серной кислоты. Низкая проводимость неметаллов и их соединений используется в изоляционных материалах.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вкратце, в чем разница между металлом и неметаллом?
Металл проводит электричество и тепло, обладает блеском и ковкостью, а также отдает электроны в реакциях. Неметалл, как правило, является плохим проводником, хрупким в твердом состоянии и принимает или разделяет электроны в реакциях.
Какой металл находится в жидком состоянии, а какой является неметаллом?
При комнатной температуре единственным жидким металлом является ртуть, а единственным жидким неметаллом — бром.
Графит — это металл?
Нет. Графит — это разновидность углерода, который является неметаллом. Он проводит электричество и обладает металлическим блеском, но не пластичен, поэтому не соответствует всем критериям металла.
Что такое полуметаллы?
Это элементы со свойствами, промежуточными между металлами и неметаллами, расположенные на границе между этими двумя группами в периодической таблице, такие как кремний и германий. Многие из них являются полупроводниками.
Водород — это металл?
В обычных условиях водород находится в газообразном состоянии и классифицируется как неметалл, несмотря на то, что он расположен в 1-й группе периодической таблицы, рядом со щелочными металлами.
См. также
- В чём разница между физическим явлением и химической реакцией?
- В чём разница между переменным и постоянным током?
- В чём разница между солёной водой и морской водой?
- В чём разница между алмазом и кубическим цирконием?