Was sind die 7 Eigenschaften von Nichtmetallen?

Nichtmetalle sind eine faszinierende Gruppe von Elementen, die das Rückgrat eines Großteils der Welt um uns herum bilden, von der Luft, die wir atmen, bis zur DNA, die das Leben definiert. Obwohl sie möglicherweise nicht den glänzenden Glanz oder die Leitfähigkeit ihrer metallischen Gegenstücke aufweisen, sind ihre einzigartigen Eigenschaften für unzählige chemische und biologische Prozesse unerlässlich. Das Verständnis dieser Eigenschaften ist der Schlüssel zur Wertschätzung ihrer Rolle in allem, von industriellen Anwendungen bis zur natürlichen Welt. Hier sind sieben der wichtigsten Eigenschaften von Nichtmetallen.

1. Schlechte elektrische und thermische Leiter

Eine der am meisten definierenden Eigenschaften von Nichtmetallen ist ihre Unfähigkeit, Elektrizität und Wärme effizient zu leiten. Im Gegensatz zu Metallen, die ein "Meer von delokalisierten Elektronen" haben, die sich frei bewegen können, um eine Ladung zu transportieren oder Wärmeenergie zu übertragen, halten Nichtmetalle ihre Elektronen fest. Dieser Mangel an frei beweglichen Ladungsträgern bedeutet, dass Nichtmetalle als ausgezeichnete Isolatoren wirken. Denken Sie an Materialien wie Gummi oder Kunststoff – beides besteht aus Nichtmetallverbindungen – die zur Ummantelung von Elektrokabeln verwendet werden. Diese Eigenschaft ist auch der Grund, warum ein Holzlöffel Ihre Hand nicht so schnell verbrennt wie ein Metalllöffel, wenn er in einem heißen Topf liegt.

2. Spröde und nicht duktil

Nichtmetalle sind in ihrem festen Zustand typischerweise spröde. Das bedeutet, dass sie wahrscheinlich brechen oder zersplittern, wenn sie Belastungen ausgesetzt werden, anstatt sich zu verformen oder zu biegen. Sie können ein Stück Schwefel nicht in eine neue Form hämmern; es würde einfach zerbröseln. Dies steht in krassem Gegensatz zu Metallen, die für ihre Verformbarkeit (Fähigkeit, zu Blechen gehämmert zu werden) und Duktilität (Fähigkeit, zu Drähten gezogen zu werden) bekannt sind. Die Sprödigkeit von Nichtmetallen ist auf die starken, lokalisierten Bindungen zwischen ihren Atomen zurückzuführen, die verhindern, dass die Schichten reibungslos übereinander gleiten, ein Prozess, der es Metallen ermöglicht, ihre Form zu ändern, ohne zu brechen.

3. Nicht glänzend

Während Metalle für ihren charakteristischen metallischen Glanz oder Glanz bekannt sind, fehlt Nichtmetallen diese Eigenschaft im Allgemeinen. Sie haben ein stumpfes Aussehen und reflektieren das Licht nicht auf die gleiche Weise. Die Oberflächen von Nichtmetallen erscheinen oft pudrig, glasartig oder erdig. Zum Beispiel ist fester Kohlenstoff in Form von Holzkohle stumpf und schwarz, und Schwefel ist ein stumpfes gelbes Pulver. Diese Mattheit hängt direkt mit ihrer Elektronenstruktur zusammen; ohne freie Elektronen, die Licht über das sichtbare Spektrum absorbieren und reemittieren, haben sie nicht diese glänzende, reflektierende Qualität.

4. Niedrige Schmelz- und Siedepunkte

Im Vergleich zu Metallen haben Nichtmetalle im Allgemeinen viel niedrigere Schmelz- und Siedepunkte. Aus diesem Grund existieren viele Nichtmetalle, wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff, bei Raumtemperatur als Gase. Andere, wie Schwefel und Phosphor, sind Feststoffe, schmelzen aber bei relativ niedrigen Temperaturen. Dies liegt daran, dass die Kräfte, die Nichtmetallatome oder -moleküle zusammenhalten, typischerweise schwächer sind als die metallischen Bindungen in Metallen. Es braucht weniger Energie (Wärme), um diese Bindungen aufzubrechen und den Aggregatzustand von fest zu flüssig zu gasförmig zu ändern.

5. Hohe Ionisierungsenergie und hohe Elektronegativität

Diese beiden Eigenschaften sind eng miteinander verbunden und sind der Schlüssel zum Verständnis der chemischen Reaktivität von Nichtmetallen.Ionisierungsenergie ist die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron von einem Atom zu entfernen. Nichtmetalle haben eine hohe Ionisierungsenergie, da ihre Atome ihre äußeren Elektronen sehr fest festhalten. Dies macht es schwierig, ein Nichtmetallatom in ein positives Ion umzuwandeln. Elektronegativität ist ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms, Elektronen in einer chemischen Bindung anzuziehen und festzuhalten. Nichtmetalle sind stark elektronegativ, was bedeutet, dass sie dazu neigen, Elektronen zu sich selbst zu ziehen, wenn sie sich mit anderen Atomen verbinden, insbesondere mit Metallen. Aus diesem Grund bilden sie in ionischen Verbindungen oft negative Ionen (Anionen) und teilen Elektronen ungleichmäßig in kovalenten Bindungen.

6. Hohe Elektronenaffinität

Nichtmetalle haben eine hohe Elektronenaffinität, was die Energieänderung ist, die auftritt, wenn ein Elektron zu einem neutralen Atom hinzugefügt wird, um ein negatives Ion zu bilden. Da Nichtmetalle so begierig darauf sind, Elektronen zu gewinnen, um ihre äußeren Schalen zu vervollständigen, setzt dieser Prozess eine erhebliche Energiemenge frei, was ihn zu einem günstigen Prozess macht. Halogene wie Chlor und Fluor sind klassische Beispiele; ihre hohe Elektronenaffinität treibt ihre starke Reaktivität und Fähigkeit an, Verbindungen mit vielen anderen Elementen zu bilden.

7. Variable physikalische Zustände

Während einige Eigenschaften konsistent sind, ist einer der interessantesten Aspekte von Nichtmetallen ihre große Bandbreite an physikalischen Zuständen bei Standardtemperatur und -druck. Sie können Nichtmetalle in allen drei üblichen Aggregatzuständen finden. Zum Beispiel sind Sauerstoff, Stickstoff und Chlor Gase. Brom ist eines der beiden einzigen Elemente, die bei Raumtemperatur flüssig sind (das andere ist Quecksilber). Und Nichtmetalle wie Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor sind Feststoffe. Diese Vielfalt im physikalischen Zustand ist eine direkte Folge der unterschiedlichen Stärken der intermolekularen Kräfte zwischen ihren Atomen, die deutlich schwächer sind als die starken metallischen Bindungen, die die meisten Metalle in einem festen Zustand halten.