金属与非金属

基础

金属有光泽、可展可延、导电导热;非金属大多暗哑、易碎、不导电。性质决定用途,铁、铜、铝各有舞台。

适合:中二科学 · 单元:原子世界 · 建议学习路径第 1/19 课

学完呢课,你会识:
  • 金属通性:有光泽、可展、可延、导电、导热。
  • 非金属大多暗哑、易碎、不导电。
  • 例外要记住:水银是液态金属,石墨是非金属却导电。
文体:科普知识有声朗读

文体小知识:科普知识文章用生活实例解释科学概念,先看现象再讲原理,读完就能解释日常见到的东西。

科学Science

§课文原文 Passage

1日常生活中,金属无处不在:早餐的汽水罐、书包上的拉链、课室的门和窗框,都是金属制品。它们共同的「金属感」— 光亮的表面、冰凉的触感 — 来自金属独特的性质。

2科学家把元素分成金属与非金属两大类。金属有光泽、可以锻压成片、拉成细丝,又是电和热的良导体;非金属大多暗哑、易碎、不导电。铁、铜、铝是最常见的三种金属,硫和碳(如木炭)则是典型的非金属。

3金属的用途正正由性质决定:铜导电又可延,适合造电线;铝质轻抗腐蚀,飞机机身和汽水罐都用它;铁坚硬强韧,路轨和建筑支架少不了它。

4不过规律之中总有例外:水银在室温下是液态金属,石墨是非金属却能导电。学会对比性质、解释用途,就掌握了中二化学的第一把钥匙。

1重点摘要 Summary

金属有光泽、可展可延、导电导热;非金属大多暗哑、易碎、不导电。性质决定用途,铁、铜、铝各有舞台。

2生字卡 Vocabulary

M
Metal金属

一类有光泽、导电导热良好、可以锻打成形的元素,例如铁、铜、铝。

N
Non-metal非金属

不具金属特性的元素,大多暗哑、易碎、不导电,例如硫和碳。

L
Lustre光泽

金属表面反射光线的特性,新打磨的金属特别明亮。

M
Malleability可展性

物质受锤击或滚压时能变成薄片而不碎裂的性质。

D
Ductility可延性

物质能被拉成幼线而不折断的性质,例如铜可拉成电线。

C
Conductor导体

容许电流或热通过的物质,金属是常见导体。

I
Insulator绝缘体

不容许电流通过的物质,例如塑胶和橡胶。

E
Element元素

只由一种原子组成的纯物质,不能用化学方法再分解。

H
Hardness硬度

物质抵抗刮损或压痕的能力,钻石是已知最硬的天然物质。

3逐步讲解 Steps

  1. 先分两大类元素是组成物质的基本材料,按性质可以分为金属与非金属两大家族。把铁钉、铜线、铝罐、硫粉和木炭排在一起观察,前三种有光泽、能导电,属于金属;后两种暗淡易碎,属于非金属。学会这个分类方法,之后学习元素性质和化学反应时就有了清晰的框架。在实验室和日常生活里,这两类物质的用途也截然不同。
  2. 看外表:光泽金属表面能反射光线,呈现闪亮的外观,这种特性称为金属光泽。新打磨的铁尺会反光,铜币擦亮后金光闪闪,都是这个道理;硫粉却暗黄无光,木炭乌黑无泽。因此观察光泽是分辨金属与非金属最直观的方法。珠宝首饰选用金银,正是因为它们光泽持久而美观,不过单凭外观并不足够,还要配合其他性质一起判断。
  3. 试性质:可展与可延金属可以被锤打或滚压成薄片而不碎裂,这种性质称为可展性;又可以拉成幼细的线而不折断,称为可延性。铝箔就是铝锭经反复滚压制成的薄箔,铜线则是把铜拉幼成的电线材料。反观硫一敲就碎成粉末,两种性质都没有。这些特性令金属能造成各种形状,广泛应用于建筑和电子产品。
  4. 测导电把铜线接入电路,灯泡立即亮起;换上胶尺,灯泡却不亮,说明金属是良导体,塑胶则是绝缘体。导电的微粒在金属内部可以自由移动,所以铜被广泛用来制造电线。要注意例外:石墨是非金属,却能导电,因此被用作电极。电缆以铜做芯、胶做外皮,正是导体与绝缘体的组合。
  5. 测导热金属导热很快:把金属匙和胶匙同时放进热汤,金属匙柄很快就变热,胶匙柄却几乎不变,因为热能在金属中迅速传递。这解释了为什么煲的手柄用胶制造,避免烫手;而锅身选用金属,令食物快熟均匀。电脑的散热片用铝或铜制成,同样利用金属传热快的特性来把热量带走。
  6. 常见金属与用途铁坚硬、强度高,常用于路轨和闸门,但容易生锈,所以表面常涂油或镀锌保护;铜导电导热俱佳,是电线和锅底的常用材料;铝质轻又抗腐蚀,适合制造汽水罐和窗框。每种金属的用途都由它的性质决定,工程师正是按需要选择合适的金属,例如金银化学性质稳定,常用于制作首饰和电子接点。
  7. 规律中总有例外规律能帮助我们分类,但例外同样重要:水银(汞)是金属,室温下却是唯一的液态金属,遇热膨胀明显,因此用于温度计;石墨是非金属,却兼具导电能力和光泽,被用作电极和铅笔芯。科学家正因留意例外,才发现了许多新材料。学习科学时既要记住规律,也要重视特例,这样对物质世界的认识才会完整。

4图解 Diagrams

金属 vs 非金属 Metals vs non-metals金属 Metals多数固态 mostly solid非金属 Non-metals固、液、气都有 solid / liquid / gas光泽 Lustre有光泽 lustrous暗哑 dull导电导热 Conducts良好 good conductor差 poor(石墨例外 graphite)延展 Malleable可打成片、拉成丝易碎 brittle例子 Examples铁・铜・铝・金 Fe Cu Al Au硫・碳・氧 S C O₂例外 Exceptions:汞 Mercury=液态金属 liquid metal · 石墨 Graphite=非金属但导电 but conducts
图 1:金属与非金属性质对照
常见金属与用途 Common metals and their uses铁铁 · 铁路与建筑Iron · rails and frames铜铜 · 电线与厨具Copper · wires and cookware铝铝 · 飞机与饮罐Aluminium · aircraft and cans金金 · 首饰与接点Gold · jewellery and contacts汞汞 · 温度计(液态)Mercury · thermometers钛钛 · 人造关节与眼镜框Titanium · implants and frames性质决定用途:导电→电线、轻身→飞机、不易锈→罐头 Properties decide uses汞有毒——温度计打烂要通风处理 Mercury is toxic
图 2:常见金属与用途

5例题示范 Example

例题:铝常用来制造汽水罐和飞机机身,试从金属的性质解释这两种用途。

  1. 铝的密度低、质轻 — 适合需要减重的飞机机身。
  2. 铝的可展性好 — 可以压成薄而密封的罐身。
  3. 铝与空气接触会生成致密的氧化层 — 抗腐蚀,饮料不易与罐身反应。
  4. 铝导热良好 — 所以也常用于煮食用具。
  5. 答案:铝质轻、可展、抗腐蚀,所以同时适合造飞机机身(轻而坚固)和汽水罐(可压成薄罐、不易腐蚀)。

6常见错误 Mistakes

✗ 「所有会发光的东西都是金属。」
✓ 光泽是指打磨后的金属表面反光;灯泡发光是通电发热,与金属光泽无关。
✗ 「非金属全部都不导电。」
✓ 石墨是非金属却能导电 — 铅笔芯就是石墨,电池里的电极也用到它。
✗ 「金属都很重,所以飞机不会用金属。」
✓ 铝是金属但密度很低,又轻又坚固,飞机机身正是金属制的。
✗ 「电线用铜,因为铜最便宜。」
✓ 因为铜导电性能极佳又可延;银导电更好但太昂贵,所以电线多用铜。

75 题快测 Quick check

Q1以下哪项是金属的通性?A. 易碎 B. 导电 C. 暗哑无光

Q2铜最适合造电线,主要因为哪两种性质?

Q3石墨是非金属,它具有哪一项金属般的性质?

Q4汤煲的手柄多用胶制造,为什么?

Q5写出三种常见金属及其一种用途。

8重点回顾 Recap

  • 金属通性:有光泽、可展、可延、导电、导热。
  • 非金属大多暗哑、易碎、不导电。
  • 例外要记住:水银是液态金属,石墨是非金属却导电。
  • 常见用途:铁造结构、铜造电线、铝造罐和机身。
  • 用途由性质决定:先看性质,再解释用途。

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