金屬與非金屬
基礎金屬有光澤、可展可延、導電導熱;非金屬大多暗啞、易碎、不導電。性質決定用途,鐵、銅、鋁各有舞台。
- 金屬通性:有光澤、可展、可延、導電、導熱。
- 非金屬大多暗啞、易碎、不導電。
- 例外要記住:水銀是液態金屬,石墨是非金屬卻導電。
文體小知識:科普知識文章用生活實例解釋科學概念,先看現象再講原理,讀完就能解釋日常見到的東西。
§課文原文 Passage
1日常生活中,金屬無處不在:早餐的汽水罐、書包上的拉鏈、課室的門和窗框,都是金屬製品。它們共同的「金屬感」— 光亮的表面、冰涼的觸感 — 來自金屬獨特的性質。
2科學家把元素分成金屬與非金屬兩大類。金屬有光澤、可以鍛壓成片、拉成細絲,又是電和熱的良導體;非金屬大多暗啞、易碎、不導電。鐵、銅、鋁是最常見的三種金屬,硫和碳(如木炭)則是典型的非金屬。
3金屬的用途正正由性質決定:銅導電又可延,適合造電線;鋁質輕抗腐蝕,飛機機身和汽水罐都用它;鐵堅硬強韌,路軌和建築支架少不了它。
4不過規律之中總有例外:水銀在室溫下是液態金屬,石墨是非金屬卻能導電。學會對比性質、解釋用途,就掌握了中二化學的第一把鑰匙。
1重點摘要 Summary
金屬有光澤、可展可延、導電導熱;非金屬大多暗啞、易碎、不導電。性質決定用途,鐵、銅、鋁各有舞台。
2生字卡 Vocabulary
一類有光澤、導電導熱良好、可以鍛打成形的元素,例如鐵、銅、鋁。
不具金屬特性的元素,大多暗啞、易碎、不導電,例如硫和碳。
金屬表面反射光線的特性,新打磨的金屬特別明亮。
物質受錘擊或滾壓時能變成薄片而不碎裂的性質。
物質能被拉成幼線而不折斷的性質,例如銅可拉成電線。
容許電流或熱通過的物質,金屬是常見導體。
不容許電流通過的物質,例如塑膠和橡膠。
只由一種原子組成的純物質,不能用化學方法再分解。
物質抵抗刮損或壓痕的能力,鑽石是已知最硬的天然物質。
3逐步講解 Steps
- 先分兩大類元素是組成物質的基本材料,按性質可以分為金屬與非金屬兩大家族。把鐵釘、銅線、鋁罐、硫粉和木炭排在一起觀察,前三種有光澤、能導電,屬於金屬;後兩種暗淡易碎,屬於非金屬。學會這個分類方法,之後學習元素性質和化學反應時就有了清晰的框架。在實驗室和日常生活裡,這兩類物質的用途也截然不同。
- 看外表:光澤金屬表面能反射光線,呈現閃亮的外觀,這種特性稱為金屬光澤。新打磨的鐵尺會反光,銅幣擦亮後金光閃閃,都是這個道理;硫粉卻暗黃無光,木炭烏黑無澤。因此觀察光澤是分辨金屬與非金屬最直觀的方法。珠寶首飾選用金銀,正是因為它們光澤持久而美觀,不過單憑外觀並不足夠,還要配合其他性質一起判斷。
- 試性質:可展與可延金屬可以被錘打或滾壓成薄片而不碎裂,這種性質稱為可展性;又可以拉成幼細的線而不折斷,稱為可延性。鋁箔就是鋁錠經反覆滾壓製成的薄箔,銅線則是把銅拉幼成的電線材料。反觀硫一敲就碎成粉末,兩種性質都沒有。這些特性令金屬能造成各種形狀,廣泛應用於建築和電子產品。
- 測導電把銅線接入電路,燈泡立即亮起;換上膠尺,燈泡卻不亮,說明金屬是良導體,塑膠則是絕緣體。導電的微粒在金屬內部可以自由移動,所以銅被廣泛用來製造電線。要注意例外:石墨是非金屬,卻能導電,因此被用作電極。電纜以銅做芯、膠做外皮,正是導體與絕緣體的組合。
- 測導熱金屬導熱很快:把金屬匙和膠匙同時放進熱湯,金屬匙柄很快就變熱,膠匙柄卻幾乎不變,因為熱能在金屬中迅速傳遞。這解釋了為什麼煲的手柄用膠製造,避免燙手;而鍋身選用金屬,令食物快熟均勻。電腦的散熱片用鋁或銅製成,同樣利用金屬傳熱快的特性來把熱量帶走。
- 常見金屬與用途鐵堅硬、強度高,常用於路軌和閘門,但容易生鏽,所以表面常塗油或鍍鋅保護;銅導電導熱俱佳,是電線和鍋底的常用材料;鋁質輕又抗腐蝕,適合製造汽水罐和窗框。每種金屬的用途都由它的性質決定,工程師正是按需要選擇合適的金屬,例如金銀化學性質穩定,常用於製作首飾和電子接點。
- 規律中總有例外規律能幫助我們分類,但例外同樣重要:水銀(汞)是金屬,室溫下卻是唯一的液態金屬,遇熱膨脹明顯,因此用於溫度計;石墨是非金屬,卻兼具導電能力和光澤,被用作電極和鉛筆芯。科學家正因留意例外,才發現了許多新材料。學習科學時既要記住規律,也要重視特例,這樣對物質世界的認識才會完整。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題:鋁常用來製造汽水罐和飛機機身,試從金屬的性質解釋這兩種用途。
- 鋁的密度低、質輕 — 適合需要減重的飛機機身。
- 鋁的可展性好 — 可以壓成薄而密封的罐身。
- 鋁與空氣接觸會生成緻密的氧化層 — 抗腐蝕,飲料不易與罐身反應。
- 鋁導熱良好 — 所以也常用於煮食用具。
- 答案:鋁質輕、可展、抗腐蝕,所以同時適合造飛機機身(輕而堅固)和汽水罐(可壓成薄罐、不易腐蝕)。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1以下哪項是金屬的通性?A. 易碎 B. 導電 C. 暗啞無光
Q2銅最適合造電線,主要因為哪兩種性質?
Q3石墨是非金屬,它具有哪一項金屬般的性質?
Q4湯煲的手柄多用膠製造,為什麼?
Q5寫出三種常見金屬及其一種用途。
8重點回顧 Recap
- 金屬通性:有光澤、可展、可延、導電、導熱。
- 非金屬大多暗啞、易碎、不導電。
- 例外要記住:水銀是液態金屬,石墨是非金屬卻導電。
- 常見用途:鐵造結構、銅造電線、鋁造罐和機身。
- 用途由性質決定:先看性質,再解釋用途。