第二節　非氮吹儀金屬元素的分類、分布及其單質的制備２０９ 清除有害雜質的作用，在冶金工業中有重要的用途。微量稀土金屬可大大改善 甚至根本改變合金的性質，被稱為冶金工業的維生素，是重要的合金成分。 　　（１５）在玻璃、陶瓷工業中，稀土元素常作為添加劑。玻璃中引入稀土元素 后可改善其性能，制成多種新型玻璃（彩色玻璃、光學玻璃、吸光玻璃及激光玻 璃等），廣泛應用于光學儀器、電子工業、電機以及原子能工業，在陶瓷中添加稀 土氧化物可改進陶瓷的燒結性、致密度、顯微結構和相組成，以滿足在不同場合 下使用的陶瓷材料的質量要求和性能要求。 　　此外，由于具有獨特的電子結構、光學、磁學等性質，稀土金屬還廣泛應用于 制造磁性材料、發光材料和原子能材料等方面。 第二節　非金屬元素的分類、分布及其單質的制備 一、非金屬元素在周期表中的位置和非金屬的分類 　　（１）已經發現的非金屬元素有１６種，除氫外，都位于周期表的右上方（參見 圖５１）。 ２１～５ 　　除氫外，非金屬元素的價電子層結構為ｎｓｎｐ，通常它們傾向獲得電子而 呈負氧化態。但是在一定條件下它們也可以部分或全部發生價電子的偏移，而 呈正氧化態，因此非金屬元素一般都有兩種或多種的氧化值。 　　（２）非金屬元素單質按其結構和性質大致可分為三類： 　　①小分子物質　如Ｘ（鹵素）、Ｏ、Ｎ、Ｈ

等。通常狀況下它們大多是氣 ２２２２ 體，Ｂｒ是液體，Ｉ是固體。處于固態時，這些小分子非金屬單質都是以分子晶 ２２ 體存在。故熔點和沸點都很低，易揮發。 　　②多原子分子物質　如Ｓ、Ｐ４、Ａｓ４ 等。通常情況下它們都是固體，為分子 ８ 晶體。熔點、沸點都不高，但比上述①類要高。較易揮發。 　　③大分子物質　如金剛石、晶體硅和硼等。這類物質都以原子晶體存在， 故熔點、沸點都很高，不易揮發。 二、非金屬在自然界中的分布 　　在自然界中，非金屬元素大都以化合物形式存在。只有氧、氮、硫、碳等少數 非金屬元素，可以單質存在于自然界中。 　　鹵素是活潑的非金屬元素，在自然界中幾乎都是以化合物（特別是以鹵化 物）的形式存在。 　　氧雖然也是很活潑的非金屬元素，但在自然界可以氧氣和臭氧兩種單質的 形式存在。在地殼和動植物體中，氧大部分以化合物的形式（如水、氧化物、含 ２１０第五章　單質及無機化合物　 氧酸鹽、含氧有機物等）存在。硫主要以化合物存在，但在火山地區也可以單質 形式存在，甚至形成硫礦。 　　氮可以穩定單質Ｎ存在于空氣中，同時也能以各種化合物（特別是氮的含 ２ 氧酸

鹽）存在于巖層礦物中，氮元素還是多種有機化合物的組分元素，在一切生 命體中都含有氮的化合物。磷在自然界中主要以磷酸鹽形式存在，而砷主要以 硫化物的形式存在于自然界中。 　　碳的單質有金剛石、石墨、無定型碳和碳原子簇（即富勒烯或球烯，如Ｃ、 ６０ Ｃ等）四種同素異形體。在自然界中，碳除以單質形式存在外，主要以碳酸鹽的 ７０ 形式存在。此外碳和氫、氧組成的有機化合物，廣泛存在于煤、石油、天然氣等礦 藏和一切生物體中。 　　硅和硼則主要以它們的氧化物、含氧酸鹽的形式存在于自然界中。 三、非金屬單質的制備 　　對于以負氧化態形式存在的非金屬，可采用氧化法制取單質。而對于以正 氧化態形式存在的非金屬，則應采用還原法制備單質。此外也還可采用電解的 方法或熱分解法來制備單質。舉例說明如下： 　　（１）氧化法　如從黃鐵礦中提取硫： ３ＦｅＳ（ｓ）＋１２Ｃ（ｓ）＋８Ｏ（ｇ）