Αμέταλλα

Στη χημεία, ένα αμέταλλο είναι ένα χημικό στοιχείο που δεν υπερισχύει των μεταλλικών ιδιοτήτων. Τα αμέταλλα μπορεί να κυμαίνονται από άχρωμους ατμούς έως γυαλιστερά και πυρίμαχα (υψηλού σημείου τήξης) στερεά, και από φτωχούς έως εξαιρετικούς αγωγούς θερμότητας και ηλεκτρισμού, ανάλογα με τη σύνθεσή τους. Τα στερεά αμέταλλα είναι εύθραυστα έως εύθραυστα, δεν μπορούν εύκολα να ισοπεδωθούν σε φύλλα ή να συρθούν σε σύρματα χωρίς να σπάσουν ή να σπάσουν και έχουν χαμηλή έως καθόλου δομική αντοχή. Τα στερεά αμέταλλα είναι επίσης εύθραυστα έως εύθραυστα. Σε αντίθεση με τα μέταλλα, τα οποία έχουν ελεύθερα κινούμενα ηλεκτρόνια που εξηγούν γιατί τα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού και γιατί τα περισσότερα από αυτά είναι πλαστικά (ελατό, όλκιμο), τα αμέταλλα, με ορισμένες εξαιρέσεις, έχουν ηλεκτρόνια σταθερά στη θέση τους και λιγότερα κινητό, γεγονός που εξηγεί γιατί τα αμέταλλα έχουν γενικά ασθενέστερες αγώγιμες ιδιότητες και γιατί τα στερεά είναι εύθραυστα σε σύγκριση με τα μεταλλικά στερεά. Τα μη μεταλλικά άτομα έχουν ηλεκτραρνητικό φορτίο που κυμαίνεται από μέτριο έως υψηλό. ως αποτέλεσμα, τείνουν να προσελκύουν ηλεκτρόνια σε χημικές διεργασίες και να παράγουν όξινες ενώσεις.

Η συνηθισμένη ύλη στο παρατηρήσιμο σύμπαν κυριαρχείται από δύο αμέταλλα:το υδρογόνο και το ήλιο, τα οποία μαζί αποτελούν περίπου το 99 τοις εκατό της μάζας του. Ο φλοιός, η ατμόσφαιρα, οι ωκεανοί και η βιόσφαιρα της Γης αποτελούνται κυρίως από πέντε μη μεταλλικά στοιχεία:υδρογόνο, άνθρακας, άζωτο, οξυγόνο και πυρίτιο. Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο μη μεταλλικό στοιχείο στον πλανήτη.

Η πλειοψηφία των μη μετάλλων έχει βιολογικές, τεχνικές ή οικιακές λειτουργίες ή εφαρμογές. Τα ζωντανά όντα αποτελούνται ουσιαστικά εξ ολοκλήρου από τα αμέταλλα υδρογόνο, οξυγόνο, άνθρακα και άζωτο, με μικρές ποσότητες άλλων στοιχείων. Σχεδόν κάθε μη μέταλλο έχει μια συγκεκριμένη εφαρμογή στην υγεία και τα φαρμακευτικά προϊόντα, τα λέιζερ και τον φωτισμό και τα καθημερινά προϊόντα οικιακής χρήσης.

Ιδιότητες των μη μετάλλων

Οι υψηλές ενέργειες ιονισμού και η ηλεκτραρνητικότητα είναι δύο χαρακτηριστικά των μη μετάλλων που τα διακρίνουν από τα μέταλλα. Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών, τα αμέταλλα συνήθως αποκτούν ηλεκτρόνια όταν αντιδρούν με άλλες ενώσεις, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών. Οι ανιονικές προσμίξεις, οι οποίες βρίσκονται σε μη μέταλλα, έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο VB. Ο άνθρακας, το άζωτο, το φθόριο, το θείο και το ιώδιο είναι παραδείγματα μη μεταλλικών ουσιών.

Ακολουθούν οι γενικές ιδιότητες των μη μετάλλων

• Τα άτομα των μη μετάλλων είναι συνήθως μικρότερα σε μέγεθος από τα άτομα των μετάλλων. Τα ατομικά μεγέθη των μη μετάλλων είναι υπεύθυνα για μια σειρά από άλλα χαρακτηριστικά τους.
• Τα μη μέταλλα έχουν εξαιρετικά χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα σε σύγκριση με τα μέταλλα. Στα μη μέταλλα, η χαμηλότερη ή ανύπαρκτη ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι το πιο ουσιαστικό χαρακτηριστικό που τα διακρίνει από τα μεταλλικά αντίστοιχα.
• Τα μη μέταλλα έχουν υψηλή ηλεκτραρνητικότητα, ενώ τα μέταλλα έχουν χαμηλή ηλεκτραρνητικότητα. Έτσι, τα άτομα μη μετάλλων έχουν ισχυρή τάση να προσελκύουν περισσότερα ηλεκτρόνια από ό,τι θα είχαν διαφορετικά.
• Τα μη μέταλλα έχουν υψηλή ηλεκτραρνητικότητα, ενώ τα μέταλλα έχουν χαμηλή ηλεκτραρνητικότητα. Με άλλα λόγια, τα άτομα των μη μετάλλων έχουν ισχυρή κλίση να συγκρατούν τα ηλεκτρόνια που έχουν ήδη συσσωρεύσει. Τα μέταλλα, από την άλλη πλευρά, δίνουν εύκολα ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια σε αμέταλλα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό θετικά φορτισμένων ιόντων και την αγωγιμότητα του ηλεκτρικού ρεύματος.
• Μερικά αμέταλλα ανακαλύπτονται ως αέρια, ενώ άλλα ως στερεά και ένα ως υγρό όταν εκτίθενται σε τυπικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Σε θερμοκρασία δωματίου, από την άλλη, όλα τα μέταλλα, με εξαίρεση τον υδράργυρο, είναι στερεά. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι ένας μεγάλος αριθμός αμέταλλων υπάρχει ως υγρά ή αέρια, τα αμέταλλα έχουν γενικά χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού υπό κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες.
• Τα μη μέταλλα έχουν την τάση να είναι εύθραυστα όταν βρίσκονται σε στερεά κατάσταση. Ως αποτέλεσμα, δεν έχουν την ελατότητα και την ολκιμότητα που διαθέτουν τα μέταλλα.

Φυσικές ιδιότητες των μη μετάλλων

• Η ολκιμότητα είναι μια ποιότητα του υλικού που θα τεντωθεί σε σύρματα, αλλά τα αμέταλλα, με εξαίρεση τον άνθρακα, δεν είναι όλκιμα. Οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται σε μια σειρά βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένου του αθλητικού και μουσικού εξοπλισμού, και επομένως δεν είναι όλκιμα.
• Το χαρακτηριστικό της ελατότητας, που είναι χαρακτηριστικό των μετάλλων, λείπει στα μη μεταλλικά υλικά. Δεν μπορούν να συρθούν σε φύλλα γιατί είναι εύθραυστα και σπάνε όταν τους ασκείται πίεση.
• Δεν έχουν γυαλιστερή όψη, αφού δεν έχουν καθόλου λάμψη.
• Σε περίπτωση που χτυπηθούν από άλλο υλικό, δεν παράγουν ηχητικούς τόνους ούτε παράγουν βαθύ ήχο κουδουνίσματος. Με εξαίρεση τον γραφίτη, είναι επίσης κακοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού.

Χημικές ιδιότητες των μη μετάλλων

• Τα αμέταλλα είναι ασθενείς αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού και η αγωγιμότητα τους μειώνεται. Ο γραφίτης και ο άνθρακας αερίου αποτελούν εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα.
• Τα μη μέταλλα, σε αντίθεση με τα μέταλλα, δεν είναι εύπλαστα ή όλκιμα.
• Τα μέταλλα αντιδρούν περισσότερο με τα αμέταλλα παρά τα αμέταλλα με τα μέταλλα.
• Τα μη μέταλλα συνήθως αντιδρούν με άλλα αμέταλλα όταν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες.
• Σε θερμοκρασία δωματίου, η πλειονότητα των μη μετάλλων δεν αντιδρά με τον αέρα.
• Ο λευκός φώσφορος είναι το μόνο μη μέταλλο που αλληλεπιδρά με τον αέρα για να δημιουργήσει το οξείδιό του, το οποίο στη συνέχεια απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.
• Τα μη μέταλλα, από την άλλη πλευρά, σπάνια αντιδρούν με το νερό. Με εξαίρεση το χλώριο, όλα τα άλλα στοιχεία διαλύονται στο νερό για να δημιουργήσουν ένα όξινο διάλυμα.
• Τα μη μέταλλα έχουν χαμηλή πυκνότητα σε σύγκριση με τα μέταλλα.
• Δεν συνδυάζονται για να κάνουν κράματα. Τα μη μέταλλα, από την άλλη πλευρά, περιλαμβάνουν άνθρακα, πυρίτιο και φώσφορο.
• Σε θερμοκρασία δωματίου, τα αμέταλλα μπορούν να βρεθούν σε όλες τις μορφές ύλης, συμπεριλαμβανομένων των στερεών και των υγρών.
• Τα μη μέταλλα αντιδρούν με διάφορους τρόπους, ανάλογα με τη σύνθεσή τους.
• Είναι το πιο δραστικό μέταλλο στην οικογένεια των αλογόνου, η οποία περιλαμβάνει χλώριο (Cl), βρώμιο (Br), ιώδιο (I), φθόριο (F) και άλλα στοιχεία (F). Η αντιδραστικότητα της οικογένειας αλογόνου ταξινομείται ως Cl> Br> I σε αύξουσα σειρά.
• Εξαιτίας αυτού, το χλώριο (Cl) μπορεί να εκτοπίσει το βρώμιο (Br) και το ιώδιο (I) από διαλύματα βρωμιδίων (NaBr) και ιωδιδίων (Ιωδίδια), αντίστοιχα (NaI).
• Ο σχηματισμός ιοντικών στερεών συμβαίνει ως αποτέλεσμα της αντίδρασης μη μετάλλων με υψηλή ηλεκτραρνητικότητα με μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών.

Συμπέρασμα

Τα μέταλλα είναι εξαιρετικοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, αλλά τα μη μεταλλικά υλικά δεν είναι. Δεν υπάρχουν αμέταλλα που αγώγουν τον ηλεκτρισμό εκτός από τον υδράργυρο και δεν υπάρχουν αμέταλλα που αγώγουν ηλεκτρισμό εκτός από τον γραφίτη. Τα μέταλλα έχουν ηλεκτρόνια σθένους με τιμές 1, 2 ή 3, ενώ τα μη μέταλλα έχουν τιμές μεγαλύτερες από 3.

Τα μη μεταλλικά στοιχεία είναι κρίσιμα για την επιβίωση της ανθρώπινης ζωής στον πλανήτη. Ο άνθρακας, ένα μη μεταλλικό στοιχείο, είναι ένα κρίσιμο συστατικό της προσφοράς τροφίμων μας. Το νερό, το οποίο αντιπροσωπεύει περισσότερο από το ήμισυ του όγκου του σώματός μας, είναι ένα σύνθετο από δύο μη μεταλλικά αέρια, δηλαδή το υδρογόνο και το οξυγόνο. Η ύπαρξη ζωής είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς χωρίς την παρουσία αμέταλλων.