对氧元素和氯元素的非金属性强弱的探讨

马智雄

氧元素和氯元素是非金属性仅次于氟元素的两种元素，它们的非金属性的强弱一直是中学化学教学中难以讲清的问题。高中课本在介绍元素周期律和元素化合物性质时指出：“在同一周期中，各元素的原子从左到右失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。因此金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。”“在同一主族元素中，元素的非金属性是从上到下逐渐减弱的。”从元素周期表中可以看出，氯和氧既不同周期，又不同主族。那么，怎样比较它们的非金属性强弱呢？

首先，来分析一组标准电极电位的数据：

从标准电极电位可以看出，氟气的氧化性最强，氯气的氧化性比氧气的要强，而臭氧的氧化性比氯气的强。所以，氯气确实比氧气活泼，这从氯气、氧气跟氢气的反应能力已经可以证明。氯气能与松节油反应，而煤气、松节油等在臭氧中能自燃，臭氧更加活泼。

下面我们从电子亲和能及电负性来具体分析氧元素和氯元素的非金属性：

1.电子亲和能是元素的一个气态原子在基态得到一个电子形成基态、气态负离子所释放的能量。符号E，单位是eV 。电子亲和能取正值代表体系放出能量，而电离能取正值却是体系吸收能量。

电子亲和能的大小并不能直接反映气态电中性原子得到电子变成气态负离子的能力，而非金属性的大小还取决于其他因素。 电子亲和能数值越大，该原子生成气态负离子的倾向性越大。同一周期，自左至右，第一电子亲和能逐渐增大（IIA 、VA有特殊）。 元素具有较高的电离能，就倾向于具有较高的电子亲和能。

从电子亲和能来看氧元素比氯元素小，那是因为第二周期元素的电子亲和能比第三周期的小，是由第二周期原子半径小、轨道数目少、电子间排斥力大等因素造成的。

2.1932年，泡林提出了电负性的概念，用来确定化合物中的原子对电子吸引能力的大小。

电负性可以用多种实验和理论方法来建立标度，最经典的是泡林标度。他通过热化学方法建立由负性，并假定氟的电负性为4.0，作为确定其他元素电负性的标准。

氟的电负性最大，铯的电负性最小，氢的电负性为2.1，非金属的电负性大多大于2.0，s区金属的电负性大多小于1.2，而d、ds、p区的金属在1.7左右。

1934年，马利肯（R.S.Mulliken ，1896-1986）建议把元素的第一电离能和电子亲和能的平均值[1/2（+E）/eV=c]作为电负性的标度。尽管由于电子亲和能数值不齐全，马利肯电负性数值不多，但马利肯电负性（Mc）与泡林电负性（Pc）呈现很好的线性关系[Pc=（0.336Mc-0.207）]。可见，马利肯对电负性的思考对人们理解电负性跟电离能与电子亲和能的关系以及电负性的物理意义很有帮助。

1957年，阿莱（A.L.Allred）和罗周（E.Rochow）又从另一个角度建立了一套电负性的新标度：

元素电负性计算结果：氟的电负性为3.98，氧为3.44，氯为3.16（鲍林电负性标度）。电负性是元素的原子在分子中吸引电子的能力。也就是说，电负性表示的是元素的原子吸引电子能力的相对强弱，它的大小可以比较准确地反映出元素非金属性的强弱。从电负性可以得出：氟的非金属性最强，而氧的非金属性比氯的强。

从以上所述的性质和数据可以证明：一方面，氧元素的非金属性比氯元素的强；另一方面，氯气比氧气活泼。这就是说，元素的非金属性和非金属的活动性不一致。

下面，我们来分析比较非金属性和非金属活动性的概念。非金属性是指元素的原子得到电子的能力强弱，是元素原子的本质属性，它的强弱只与原子结构有关，而与外界因素无关。非金属活动性是指非金属单质在化学反应中的反应能力的大小。它的强弱不仅与原子结构有关，而且受非金属单质的组成、状态等其他外部条件的影响。

在中学化学教学中，通常用元素的非金属活动性的大小来说明元素的非金属性的强弱。但是，这两个概念却有着明显的差异：

1.主体不同。非金属性的主体是元素的原子；而非金属的活动性的主体是非金属单质。

2.影响因素不同。非金属性是原子的本质属性，它的强弱只与原子结构（如核电荷数、核外电子排布、外层电子数、原子半径等）有关，而与外部因素无关。非金属活动性不仅与原子结构有关，还受非金属单质的组成、状态以及浓度、温度、压强等其他外部条件的影响。

3.非金属单质的活动性不一定是氧化性，有时也可以是还原性。例如，白磷比红磷更活泼，通常是指白磷更易与氧气反应。在这里白磷是失电子的。所以，不能说非金属越活泼，它的元素的非金属性就越强。例如，单质磷在所有的化学反应中比氮气活泼得多。是不是磷的非金属性比氮的强呢？不是。这是由于氮气是双原子分子，两个氮原子之间有三个共用电子对（N≡N），键能很大，要参与化学反应，必须克服键能的阻力，因此，氮气显示出很强的化学惰性。决不能因此认为磷元素的非金属性比氮元素的强。再如，硫粉与汞、银等金属反应不需要加热，而氧气与这些金属反应需要加热。这是由于浓度不同导致的，因此也不能说硫元素的非金属性比氧元素的强。

同样，氯气比氧气活泼，是由于它们单质的分子结构不同。氯气分子中，两个氯原子之间是单键结构（Cl-Cl）；而氧气分子中，氧氧之间是双键结构（O=O）。从键能来看：

可以看出，氧分子的键能较大，氯分子的键能很小。所以，氧气较稳定，而氯气较活泼。不能由此就得出结论：氯元素的非金属性比氧元素强。此外，氧元素的另一种单质臭氧的电极电位比氯气的大得多，在化学反应中，臭氧也显示出更强的活泼性。这只能说明其非金属活动性大，不能说明它的非金属性强。

当然，在条件（如组成、结构等）相同的情况下，还是可以用非金属的活动性来说明元素的非金属性的。如，卤族元素的非金属性的比较等。

综上所述，氯气比氧气活泼，而氧元素的非金属性比氯元素的强。非金属的活动性和元素的非金属性是两个不同的概念，应注意区分。

（责任编辑 罗艳）endprint

氧元素和氯元素是非金属性仅次于氟元素的两种元素，它们的非金属性的强弱一直是中学化学教学中难以讲清的问题。高中课本在介绍元素周期律和元素化合物性质时指出：“在同一周期中，各元素的原子从左到右失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。因此金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。”“在同一主族元素中，元素的非金属性是从上到下逐渐减弱的。”从元素周期表中可以看出，氯和氧既不同周期，又不同主族。那么，怎样比较它们的非金属性强弱呢？

首先，来分析一组标准电极电位的数据：

从标准电极电位可以看出，氟气的氧化性最强，氯气的氧化性比氧气的要强，而臭氧的氧化性比氯气的强。所以，氯气确实比氧气活泼，这从氯气、氧气跟氢气的反应能力已经可以证明。氯气能与松节油反应，而煤气、松节油等在臭氧中能自燃，臭氧更加活泼。

下面我们从电子亲和能及电负性来具体分析氧元素和氯元素的非金属性：

1.电子亲和能是元素的一个气态原子在基态得到一个电子形成基态、气态负离子所释放的能量。符号E，单位是eV 。电子亲和能取正值代表体系放出能量，而电离能取正值却是体系吸收能量。

电子亲和能的大小并不能直接反映气态电中性原子得到电子变成气态负离子的能力，而非金属性的大小还取决于其他因素。 电子亲和能数值越大，该原子生成气态负离子的倾向性越大。同一周期，自左至右，第一电子亲和能逐渐增大（IIA 、VA有特殊）。 元素具有较高的电离能，就倾向于具有较高的电子亲和能。

从电子亲和能来看氧元素比氯元素小，那是因为第二周期元素的电子亲和能比第三周期的小，是由第二周期原子半径小、轨道数目少、电子间排斥力大等因素造成的。

2.1932年，泡林提出了电负性的概念，用来确定化合物中的原子对电子吸引能力的大小。

电负性可以用多种实验和理论方法来建立标度，最经典的是泡林标度。他通过热化学方法建立由负性，并假定氟的电负性为4.0，作为确定其他元素电负性的标准。

氟的电负性最大，铯的电负性最小，氢的电负性为2.1，非金属的电负性大多大于2.0，s区金属的电负性大多小于1.2，而d、ds、p区的金属在1.7左右。

1934年，马利肯（R.S.Mulliken ，1896-1986）建议把元素的第一电离能和电子亲和能的平均值[1/2（+E）/eV=c]作为电负性的标度。尽管由于电子亲和能数值不齐全，马利肯电负性数值不多，但马利肯电负性（Mc）与泡林电负性（Pc）呈现很好的线性关系[Pc=（0.336Mc-0.207）]。可见，马利肯对电负性的思考对人们理解电负性跟电离能与电子亲和能的关系以及电负性的物理意义很有帮助。

1957年，阿莱（A.L.Allred）和罗周（E.Rochow）又从另一个角度建立了一套电负性的新标度：

元素电负性计算结果：氟的电负性为3.98，氧为3.44，氯为3.16（鲍林电负性标度）。电负性是元素的原子在分子中吸引电子的能力。也就是说，电负性表示的是元素的原子吸引电子能力的相对强弱，它的大小可以比较准确地反映出元素非金属性的强弱。从电负性可以得出：氟的非金属性最强，而氧的非金属性比氯的强。

从以上所述的性质和数据可以证明：一方面，氧元素的非金属性比氯元素的强；另一方面，氯气比氧气活泼。这就是说，元素的非金属性和非金属的活动性不一致。

下面，我们来分析比较非金属性和非金属活动性的概念。非金属性是指元素的原子得到电子的能力强弱，是元素原子的本质属性，它的强弱只与原子结构有关，而与外界因素无关。非金属活动性是指非金属单质在化学反应中的反应能力的大小。它的强弱不仅与原子结构有关，而且受非金属单质的组成、状态等其他外部条件的影响。

在中学化学教学中，通常用元素的非金属活动性的大小来说明元素的非金属性的强弱。但是，这两个概念却有着明显的差异：

1.主体不同。非金属性的主体是元素的原子；而非金属的活动性的主体是非金属单质。

2.影响因素不同。非金属性是原子的本质属性，它的强弱只与原子结构（如核电荷数、核外电子排布、外层电子数、原子半径等）有关，而与外部因素无关。非金属活动性不仅与原子结构有关，还受非金属单质的组成、状态以及浓度、温度、压强等其他外部条件的影响。

3.非金属单质的活动性不一定是氧化性，有时也可以是还原性。例如，白磷比红磷更活泼，通常是指白磷更易与氧气反应。在这里白磷是失电子的。所以，不能说非金属越活泼，它的元素的非金属性就越强。例如，单质磷在所有的化学反应中比氮气活泼得多。是不是磷的非金属性比氮的强呢？不是。这是由于氮气是双原子分子，两个氮原子之间有三个共用电子对（N≡N），键能很大，要参与化学反应，必须克服键能的阻力，因此，氮气显示出很强的化学惰性。决不能因此认为磷元素的非金属性比氮元素的强。再如，硫粉与汞、银等金属反应不需要加热，而氧气与这些金属反应需要加热。这是由于浓度不同导致的，因此也不能说硫元素的非金属性比氧元素的强。

同样，氯气比氧气活泼，是由于它们单质的分子结构不同。氯气分子中，两个氯原子之间是单键结构（Cl-Cl）；而氧气分子中，氧氧之间是双键结构（O=O）。从键能来看：

可以看出，氧分子的键能较大，氯分子的键能很小。所以，氧气较稳定，而氯气较活泼。不能由此就得出结论：氯元素的非金属性比氧元素强。此外，氧元素的另一种单质臭氧的电极电位比氯气的大得多，在化学反应中，臭氧也显示出更强的活泼性。这只能说明其非金属活动性大，不能说明它的非金属性强。

当然，在条件（如组成、结构等）相同的情况下，还是可以用非金属的活动性来说明元素的非金属性的。如，卤族元素的非金属性的比较等。

综上所述，氯气比氧气活泼，而氧元素的非金属性比氯元素的强。非金属的活动性和元素的非金属性是两个不同的概念，应注意区分。

（责任编辑 罗艳）endprint

氧元素和氯元素是非金属性仅次于氟元素的两种元素，它们的非金属性的强弱一直是中学化学教学中难以讲清的问题。高中课本在介绍元素周期律和元素化合物性质时指出：“在同一周期中，各元素的原子从左到右失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。因此金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。”“在同一主族元素中，元素的非金属性是从上到下逐渐减弱的。”从元素周期表中可以看出，氯和氧既不同周期，又不同主族。那么，怎样比较它们的非金属性强弱呢？

首先，来分析一组标准电极电位的数据：

从标准电极电位可以看出，氟气的氧化性最强，氯气的氧化性比氧气的要强，而臭氧的氧化性比氯气的强。所以，氯气确实比氧气活泼，这从氯气、氧气跟氢气的反应能力已经可以证明。氯气能与松节油反应，而煤气、松节油等在臭氧中能自燃，臭氧更加活泼。

下面我们从电子亲和能及电负性来具体分析氧元素和氯元素的非金属性：

1.电子亲和能是元素的一个气态原子在基态得到一个电子形成基态、气态负离子所释放的能量。符号E，单位是eV 。电子亲和能取正值代表体系放出能量，而电离能取正值却是体系吸收能量。

电子亲和能的大小并不能直接反映气态电中性原子得到电子变成气态负离子的能力，而非金属性的大小还取决于其他因素。 电子亲和能数值越大，该原子生成气态负离子的倾向性越大。同一周期，自左至右，第一电子亲和能逐渐增大（IIA 、VA有特殊）。 元素具有较高的电离能，就倾向于具有较高的电子亲和能。

从电子亲和能来看氧元素比氯元素小，那是因为第二周期元素的电子亲和能比第三周期的小，是由第二周期原子半径小、轨道数目少、电子间排斥力大等因素造成的。

2.1932年，泡林提出了电负性的概念，用来确定化合物中的原子对电子吸引能力的大小。

电负性可以用多种实验和理论方法来建立标度，最经典的是泡林标度。他通过热化学方法建立由负性，并假定氟的电负性为4.0，作为确定其他元素电负性的标准。

氟的电负性最大，铯的电负性最小，氢的电负性为2.1，非金属的电负性大多大于2.0，s区金属的电负性大多小于1.2，而d、ds、p区的金属在1.7左右。

1934年，马利肯（R.S.Mulliken ，1896-1986）建议把元素的第一电离能和电子亲和能的平均值[1/2（+E）/eV=c]作为电负性的标度。尽管由于电子亲和能数值不齐全，马利肯电负性数值不多，但马利肯电负性（Mc）与泡林电负性（Pc）呈现很好的线性关系[Pc=（0.336Mc-0.207）]。可见，马利肯对电负性的思考对人们理解电负性跟电离能与电子亲和能的关系以及电负性的物理意义很有帮助。

1957年，阿莱（A.L.Allred）和罗周（E.Rochow）又从另一个角度建立了一套电负性的新标度：

元素电负性计算结果：氟的电负性为3.98，氧为3.44，氯为3.16（鲍林电负性标度）。电负性是元素的原子在分子中吸引电子的能力。也就是说，电负性表示的是元素的原子吸引电子能力的相对强弱，它的大小可以比较准确地反映出元素非金属性的强弱。从电负性可以得出：氟的非金属性最强，而氧的非金属性比氯的强。

从以上所述的性质和数据可以证明：一方面，氧元素的非金属性比氯元素的强；另一方面，氯气比氧气活泼。这就是说，元素的非金属性和非金属的活动性不一致。

下面，我们来分析比较非金属性和非金属活动性的概念。非金属性是指元素的原子得到电子的能力强弱，是元素原子的本质属性，它的强弱只与原子结构有关，而与外界因素无关。非金属活动性是指非金属单质在化学反应中的反应能力的大小。它的强弱不仅与原子结构有关，而且受非金属单质的组成、状态等其他外部条件的影响。

在中学化学教学中，通常用元素的非金属活动性的大小来说明元素的非金属性的强弱。但是，这两个概念却有着明显的差异：

1.主体不同。非金属性的主体是元素的原子；而非金属的活动性的主体是非金属单质。

2.影响因素不同。非金属性是原子的本质属性，它的强弱只与原子结构（如核电荷数、核外电子排布、外层电子数、原子半径等）有关，而与外部因素无关。非金属活动性不仅与原子结构有关，还受非金属单质的组成、状态以及浓度、温度、压强等其他外部条件的影响。

3.非金属单质的活动性不一定是氧化性，有时也可以是还原性。例如，白磷比红磷更活泼，通常是指白磷更易与氧气反应。在这里白磷是失电子的。所以，不能说非金属越活泼，它的元素的非金属性就越强。例如，单质磷在所有的化学反应中比氮气活泼得多。是不是磷的非金属性比氮的强呢？不是。这是由于氮气是双原子分子，两个氮原子之间有三个共用电子对（N≡N），键能很大，要参与化学反应，必须克服键能的阻力，因此，氮气显示出很强的化学惰性。决不能因此认为磷元素的非金属性比氮元素的强。再如，硫粉与汞、银等金属反应不需要加热，而氧气与这些金属反应需要加热。这是由于浓度不同导致的，因此也不能说硫元素的非金属性比氧元素的强。

同样，氯气比氧气活泼，是由于它们单质的分子结构不同。氯气分子中，两个氯原子之间是单键结构（Cl-Cl）；而氧气分子中，氧氧之间是双键结构（O=O）。从键能来看：

可以看出，氧分子的键能较大，氯分子的键能很小。所以，氧气较稳定，而氯气较活泼。不能由此就得出结论：氯元素的非金属性比氧元素强。此外，氧元素的另一种单质臭氧的电极电位比氯气的大得多，在化学反应中，臭氧也显示出更强的活泼性。这只能说明其非金属活动性大，不能说明它的非金属性强。

当然，在条件（如组成、结构等）相同的情况下，还是可以用非金属的活动性来说明元素的非金属性的。如，卤族元素的非金属性的比较等。

综上所述，氯气比氧气活泼，而氧元素的非金属性比氯元素的强。非金属的活动性和元素的非金属性是两个不同的概念，应注意区分。

（责任编辑 罗艳）endprint