Ποιες είναι οι 7 ιδιότητες των μη μετάλλων;

Τα μη μέταλλα είναι μια συναρπαστική ομάδα στοιχείων που αποτελούν τη ραχοκοκαλιά μεγάλου μέρους του κόσμου γύρω μας, από τον αέρα που αναπνέουμε μέχρι το DNA που καθορίζει τη ζωή. Ενώ μπορεί να μην έχουν τη λαμπερή λάμψη ή την αγωγιμότητα των μεταλλικών τους ομολόγων, οι μοναδικές τους ιδιότητες είναι απαραίτητες για αμέτρητες χημικές και βιολογικές διεργασίες. Η κατανόηση αυτών των χαρακτηριστικών είναι το κλειδί για την εκτίμηση του ρόλου τους σε όλα, από τις βιομηχανικές εφαρμογές μέχρι τον φυσικό κόσμο. Ακολουθούν επτά από τις πιο σημαντικές ιδιότητες των μη μετάλλων.

1. Κακοί αγωγοί ηλεκτρισμού και θερμότητας

Ένα από τα πιο καθοριστικά χαρακτηριστικά των μη μετάλλων είναι η αδυναμία τους να άγουν αποτελεσματικά τον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα. Σε αντίθεση με τα μέταλλα, τα οποία έχουν μια «θάλασσα αποτοπικοποιημένων ηλεκτρονίων» που μπορούν να κινηθούν ελεύθερα για να μεταφέρουν φορτίο ή να μεταφέρουν θερμική ενέργεια, τα μη μέταλλα συγκρατούν σφιχτά τα ηλεκτρόνια τους. Αυτή η έλλειψη ελεύθερα κινούμενων φορέων φόρτισης σημαίνει ότι τα μη μέταλλα δρουν ως εξαιρετικοί μονωτές. Σκεφτείτε υλικά όπως το καουτσούκ ή το πλαστικό—και τα δύο κατασκευασμένα από ενώσεις μη μετάλλων—που χρησιμοποιούνται για την επένδυση ηλεκτρικών καλωδίων. Αυτή η ιδιότητα είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο ένα ξύλινο κουτάλι δεν θα κάψει το χέρι σας τόσο γρήγορα όσο ένα μεταλλικό όταν το αφήνετε σε μια καυτή κατσαρόλα.

2. Εύθραυστα και μη όλκιμα

Τα μη μέταλλα είναι συνήθως εύθραυστα στη στερεή τους κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι είναι πιθανό να σπάσουν ή να θρυμματιστούν όταν υποβάλλονται σε καταπόνηση, αντί να παραμορφωθούν ή να λυγίσουν. Δεν μπορείτε να σφυρηλατήσετε ένα κομμάτι θείου σε νέο σχήμα. θα διαλυθεί απλά. Αυτό έρχεται σε έντονη αντίθεση με τα μέταλλα, τα οποία είναι γνωστά για την ελατότητά τους (ικανότητα να σφυρηλατούνται σε φύλλα) και την όλκιμότητά τους (ικανότητα να έλκονται σε σύρματα). Η εύθραυστη φύση των μη μετάλλων οφείλεται στους ισχυρούς, εντοπισμένους δεσμούς μεταξύ των ατόμων τους, οι οποίοι εμποδίζουν τα στρώματα να γλιστρήσουν ομαλά το ένα πάνω στο άλλο, μια διαδικασία που επιτρέπει στα μέταλλα να αλλάξουν σχήμα χωρίς να σπάσουν.

3. Όχι λαμπερά

Ενώ τα μέταλλα είναι γνωστά για τη χαρακτηριστική μεταλλική τους λάμψη ή γυαλάδα, τα μη μέταλλα γενικά στερούνται αυτής της ιδιότητας. Έχουν θαμπό εμφάνιση και δεν αντανακλούν το φως με τον ίδιο τρόπο. Οι επιφάνειες των μη μετάλλων συχνά φαίνονται σαν σκόνη, γυάλινες ή γήινες. Για παράδειγμα, το στερεό άνθρακα με τη μορφή κάρβουνου είναι θαμπό και μαύρο, και το θείο είναι μια θαμπή κίτρινη σκόνη. Αυτή η θαμπάδα σχετίζεται άμεσα με τη δομή των ηλεκτρονίων τους. χωρίς ελεύθερα ηλεκτρόνια για να απορροφήσουν και να επανεκπέμψουν φως σε όλο το ορατό φάσμα, δεν έχουν αυτή τη λαμπερή, ανακλαστική ποιότητα.

4. Χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού

Σε σύγκριση με τα μέταλλα, τα μη μέταλλα έχουν γενικά πολύ χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλά μη μέταλλα, όπως το οξυγόνο, το άζωτο και το υδρογόνο, υπάρχουν ως αέρια σε θερμοκρασία δωματίου. Άλλα, όπως το θείο και ο φώσφορος, είναι στερεά αλλά λιώνουν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτό συμβαίνει επειδή οι δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα ή τα μόρια των μη μετάλλων είναι συνήθως ασθενέστερες από τους μεταλλικούς δεσμούς που βρίσκονται στα μέταλλα. Χρειάζεται λιγότερη ενέργεια (θερμότητα) για να σπάσουν αυτοί οι δεσμοί και να αλλάξει η κατάσταση της ύλης από στερεή σε υγρή σε αέριο.

5. Υψηλή ενέργεια ιονισμού και υψηλή ηλεκτραρνητικότητα

Αυτές οι δύο ιδιότητες σχετίζονται βαθιά και είναι το κλειδί για την κατανόηση της χημικής δραστικότητας των μη μετάλλων. Ενέργεια ιονισμού είναι η ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο. Τα μη μέταλλα έχουν υψηλή ενέργεια ιονισμού επειδή τα άτομά τους συγκρατούν σφιχτά τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια. Αυτό καθιστά δύσκολη τη μετατροπή ενός ατόμου μη μετάλλου σε θετικό ιόν. Ηλεκτραρνητικότητα είναι ένα μέτρο της ικανότητας ενός ατόμου να προσελκύει και να συγκρατεί ηλεκτρόνια σε έναν χημικό δεσμό. Τα μη μέταλλα είναι εξαιρετικά ηλεκτραρνητικά, που σημαίνει ότι τείνουν να τραβούν ηλεκτρόνια προς τον εαυτό τους όταν συνδέονται με άλλα άτομα, ιδιαίτερα μέταλλα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο σχηματίζουν συχνά αρνητικά ιόντα (ανιόντα) σε ιοντικές ενώσεις και μοιράζονται ηλεκτρόνια άνισα σε ομοιοπολικούς δεσμούς.

6. Υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων

Τα μη μέταλλα έχουν υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων, η οποία είναι η αλλαγή στην ενέργεια που συμβαίνει όταν ένα ηλεκτρόνιο προστίθεται σε ένα ουδέτερο άτομο για να σχηματιστεί ένα αρνητικό ιόν. Επειδή τα μη μέταλλα είναι τόσο πρόθυμα να κερδίσουν ηλεκτρόνια για να συμπληρώσουν τα εξωτερικά τους κελύφη, αυτή η διαδικασία απελευθερώνει σημαντική ποσότητα ενέργειας, καθιστώντας την μια ευνοϊκή διαδικασία. Τα αλογόνα όπως το χλώριο και το φθόριο είναι κλασικά παραδείγματα. η υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων τους οδηγεί την ισχυρή δραστικότητά τους και την ικανότητά τους να σχηματίζουν ενώσεις με πολλά άλλα στοιχεία.

7. Μεταβλητές φυσικές καταστάσεις

Ενώ ορισμένες ιδιότητες είναι συνεπείς, μια από τις πιο ενδιαφέρουσες πτυχές των μη μετάλλων είναι το ευρύ φάσμα των φυσικών τους καταστάσεων σε τυπική θερμοκρασία και πίεση. Μπορείτε να βρείτε μη μέταλλα και στις τρεις κοινές καταστάσεις της ύλης. Για παράδειγμα, το οξυγόνο, το άζωτο και το χλώριο είναι αέρια. Το βρώμιο είναι ένα από τα μόλις δύο στοιχεία που είναι υγρά σε θερμοκρασία δωματίου (το άλλο είναι ο υδράργυρος). Και μη μέταλλα όπως ο άνθρακας, το θείο και ο φώσφορος είναι στερεά. Αυτή η ποικιλομορφία στη φυσική κατάσταση είναι άμεσο αποτέλεσμα των μεταβαλλόμενων δυνάμεων μεταξύ των μορίων μεταξύ των ατόμων τους, οι οποίες είναι σημαντικά ασθενέστερες από τους ισχυρούς μεταλλικούς δεσμούς που διατηρούν τα περισσότερα μέταλλα σε στερεή κατάσταση.