其他非金屬｜分類導讀

分類導讀 · 其他非金屬

建構生命與大氣的元素

已對照來源· 版本 2026-10-19

成員依 PubChem 分類、不在 IUPAC 核可集合名稱中（IUPAC Red Book §IR-3.5）、碳的三種形式與石墨最軟鑽石最硬、磷的三種同素異形體與白磷紅磷的性質、硒的多種同素異形體、臭氧 O₃ 與臭氧層、所有生物含氮、磷為原生質神經組織骨骼的必要成分、硫為生命所必需、氫最豐富與油脂氫化、氧占大氣 21% 與煉鋼、氮占大氣 78% 與哈柏法製氨與肥料、硫多用於製造硫酸並為黑火藥成分，皆已對照 PubChem 收錄的原文（2026-10-18 閱讀；氫、氧頁為 2026-10-18 下載、2026-10-19 比對）。2026-10-19 改寫：刪除原先依據 Greenwood & Earnshaw（未取得全文）的教科書式原理解說（原子大小、電子吸引與導電性）與「石墨能導電」等未見於可查閱來源的說法。

定義: 鹵素與稀有氣體以外的非金屬元素：氫、碳、氮、氧、磷、硫、硒。
分類規則: 依 PubChem 分類：H、C、N、O、P、S、Se。
IUPAC Red Book 列出的核可集合名稱中沒有「其他非金屬」，這是為了教學方便的分組。
例外與爭議: 氫位於第 1 族，但屬於非金屬。
共同特性: 常溫下有的是氣體（氫、氮、氧），有的是固體（碳、磷、硫、硒）、常有多種同素異形體、許多是生命必需的元素
科學原理: 同一種元素的原子以不同方式排列，就成為性質不同的同素異形體：碳有非晶碳、石墨與鑽石，磷有白磷、紅磷與黑磷，氧則有氧氣與臭氧。

定義與判斷原則

本分類指鹵素與稀有氣體以外的非金屬：氫、碳、氮、氧、磷、硫、硒。「其他非金屬」並不在 IUPAC 核可的集合名稱之列，而是依 PubChem 分類所做的教學分組；氫雖然位於第 1 族，也屬於這一類。

同一元素，不同面貌

非金屬常有同素異形體。碳有非晶碳、石墨與鑽石：石墨是已知最軟的材料之一，鑽石卻是最硬的物質之一。磷有白磷、紅磷與黑磷：白磷有毒、接觸空氣就可能自燃，紅磷則相對安全。硒也有好幾種同素異形體。氧除了氧氣，還有由三個氧原子組成的臭氧。

生命的元素

這些元素也是生命的重要成員：所有生物體內都有含氮的生物化合物；磷是細胞原生質、神經組織與骨骼的必要成分；硫同樣是生命所必需的。高空中的臭氧層，則能阻擋太陽有害的紫外線到達地面。

代表元素與應用

氫是宇宙中最豐富的元素，也被大量用於油脂的氫化。氮約占地球大氣的 78%，最大的用途是以哈柏法與氫結合成氨，再製成肥料。氧約占大氣的 21%，煉鋼時以高壓氧氣燒除生鐵中的雜質。生產出來的硫大多用來製造硫酸，硫也是黑火藥的成分之一。

延伸思考鑽石和石墨都只由碳原子組成，為什麼一個極硬透明，另一個柔軟又能在紙上留下痕跡？你認為「原子的種類」和「原子的排列」哪一個更能決定材料的性質？

代表元素

1 H 氫 6 C 碳 7 N 氮 8 O 氧 15 P 磷 16 S 硫

分類導讀：其他非金屬Other nonmetals