Quali sono le 7 proprietà dei non metalli?

I non metalli sono un gruppo affascinante di elementi che costituiscono la spina dorsale di gran parte del mondo che ci circonda, dall'aria che respiriamo al DNA che definisce la vita. Sebbene possano non avere la lucentezza o la conducibilità dei loro omologhi metallici, le loro proprietà uniche sono essenziali per innumerevoli processi chimici e biologici. Comprendere queste caratteristiche è fondamentale per apprezzare il loro ruolo in ogni cosa, dalle applicazioni industriali al mondo naturale. Ecco sette delle proprietà più importanti dei non metalli.

1. Scarsi conduttori di elettricità e calore

Una delle caratteristiche più definitorie dei non metalli è la loro incapacità di condurre elettricità e calore in modo efficiente. A differenza dei metalli, che hanno un "mare di elettroni delocalizzati" che possono muoversi liberamente per trasportare una carica o trasferire energia termica, i non metalli trattengono saldamente i loro elettroni. Questa mancanza di portatori di carica in movimento libero significa che i non metalli agiscono come eccellenti isolanti. Pensa a materiali come la gomma o la plastica, entrambi costituiti da composti non metallici, utilizzati per rivestire i fili elettrici. Questa proprietà è anche il motivo per cui un cucchiaio di legno non ti brucerà la mano velocemente come uno di metallo se lasciato in una pentola calda.

2. Fragili e non duttili

I non metalli sono tipicamente fragili nel loro stato solido. Ciò significa che è probabile che si rompano o si frantumino quando sottoposti a stress, piuttosto che deformarsi o piegarsi. Non puoi martellare un pezzo di zolfo in una nuova forma; si sbriciolerebbe semplicemente. Questo è in netto contrasto con i metalli, noti per la loro malleabilità (capacità di essere martellati in fogli) e duttilità (capacità di essere tirati in fili). La natura fragile dei non metalli è dovuta ai forti legami localizzati tra i loro atomi, che impediscono agli strati di scorrere l'uno sull'altro senza problemi, un processo che consente ai metalli di cambiare forma senza rompersi.

3. Non lucenti

Mentre i metalli sono noti per la loro caratteristica lucentezza o brillantezza metallica, i non metalli generalmente mancano di questa proprietà. Hanno un aspetto opaco e non riflettono la luce allo stesso modo. Le superfici dei non metalli appaiono spesso polverose, vetrose o terrose. Ad esempio, il carbonio solido sotto forma di carbone è opaco e nero, e lo zolfo è una polvere gialla opaca. Questa opacità è direttamente correlata alla loro struttura elettronica; senza elettroni liberi per assorbire e riemettere la luce attraverso lo spettro visibile, non hanno quella qualità lucida e riflettente.

4. Bassi punti di fusione ed ebollizione

Rispetto ai metalli, i non metalli hanno generalmente punti di fusione ed ebollizione molto più bassi. Questo è il motivo per cui molti non metalli, come ossigeno, azoto e idrogeno, esistono come gas a temperatura ambiente. Altri, come zolfo e fosforo, sono solidi ma fondono a temperature relativamente basse. Questo perché le forze che tengono insieme gli atomi o le molecole non metalliche sono tipicamente più deboli dei legami metallici presenti nei metalli. Ci vuole meno energia (calore) per rompere questi legami e cambiare lo stato della materia da solido a liquido a gas.

5. Elevata energia di ionizzazione ed elevata elettronegatività

Queste due proprietà sono profondamente correlate e sono fondamentali per comprendere la reattività chimica dei non metalli.Energia di ionizzazione è l'energia richiesta per rimuovere un elettrone da un atomo. I non metalli hanno un'elevata energia di ionizzazione perché i loro atomi trattengono molto saldamente i loro elettroni esterni. Questo rende difficile trasformare un atomo non metallico in uno ione positivo. Elettronegatività è una misura della capacità di un atomo di attrarre e trattenere gli elettroni in un legame chimico. I non metalli sono altamente elettronegativi, il che significa che tendono ad attirare gli elettroni verso di sé quando si legano con altri atomi, in particolare i metalli. Questo è il motivo per cui spesso formano ioni negativi (anioni) nei composti ionici e condividono gli elettroni in modo non uniforme nei legami covalenti.

6. Elevata affinità elettronica

I non metalli hanno un'elevata affinità elettronica, che è la variazione di energia che si verifica quando un elettrone viene aggiunto a un atomo neutro per formare uno ione negativo. Poiché i non metalli sono così desiderosi di guadagnare elettroni per completare i loro gusci esterni, questo processo rilascia una quantità significativa di energia, rendendolo un processo favorevole. Gli alogeni come cloro e fluoro sono esempi classici; la loro elevata affinità elettronica guida la loro potente reattività e capacità di formare composti con molti altri elementi.

7. Stati fisici variabili

Mentre alcune proprietà sono coerenti, uno degli aspetti più interessanti dei non metalli è la loro vasta gamma di stati fisici a temperatura e pressione standard. Puoi trovare non metalli in tutti e tre gli stati comuni della materia. Ad esempio, ossigeno, azoto e cloro sono gas. Il bromo è uno dei due soli elementi che sono liquidi a temperatura ambiente (l'altro è il mercurio). E non metalli come carbonio, zolfo e fosforo sono solidi. Questa diversità nello stato fisico è un risultato diretto delle diverse forze intermolecolari tra i loro atomi, che sono significativamente più deboli dei forti legami metallici che mantengono la maggior parte dei metalli in uno stato solido.