NO METALLS: HISTÒRIA, PROPIETATS, GRUPS, USOS - QUIMICA - 2025

Els no metalls són un grup d'elements que se situen en el costat dret de la taula periòdica, a excepció de l'hidrogen que se situa en el grup 1 (IA), juntament amb els metalls alcalins. Si es vol saber quins són, cal dirigir la mirada a la cantonada dreta superior de l'bloc p.

Els àtoms dels no metalls són relativament petits i la seva capa electrònica externa presenta un nombre elevat d'electrons. Entre els elements no metàl·lics poden trobar-sòlids, líquids i gasos; tot i que en la seva majoria es troben en estat gasós, diversos d'ells enriquint l'atmosfera.

Elements no metàl·lics en marró

Una bona part dels no metalls són presents en tots els éssers vius en forma de compostos i de macromolècules. Per exemple: el carboni, l'oxigen i l'hidrogen són presents en la totalitat de les proteïnes, els lípids, els carbohidrats i els àcids nucleics.

El fòsfor és present en tots els àcids nucleics i en alguns carbohidrats i lípids. El sofre es troba en moltes proteïnes. El nitrogen forma part de tots els àcids nucleics i proteïnes.

D'altra banda, sota terra, els gasos de metà i els crus petroliers estan compostos gairebé íntegrament d'elements no metàl·lics. De fet, els hidrocarburs (carboni i hidrogen) donen una idea de què tan abundants són els no metalls malgrat la seva menor nombre d'elements en la taula periòdica.

història

Des de l'antiguitat (3750 aC) els egipcis usaven el carbó per reduir el coure present en els seus minerals, com la corvellita i la malaquita.

En 1669, Hennin Brand va aconseguir aïllar el fòsfor d'orines recollides. Henry Cavendish (1776) va aconseguir la identificació de l'hidrogen, encara que diversos investigadors, entre ells Robert Boyle (1670), van produir hidrogen a l'fer reaccionar un àcid fort amb un metall.

Carl Scheele va produir oxigen a l'escalfar l'òxid de mercuri amb nitrats (1771). Curtois va aconseguir aïllar el iode, mentre tractava de preparar salnitre a partir d'algues marines (1811). Balard i Gmelin van aïllar el brom (1825).

En 1868, Janssen i Lockger, en forma independent, van descobrir el heli mitjançant l'observació d'una línia groga en l'estudi de l'espectre de la llum solar que no pertanyia a un altre element. Moissan va aconseguir aïllar el fluor (1886).

En 1894, Lord Rayleigh i Ramsey van descobrir l'argó mitjançant l'estudi de les propietats de l'nitrogen. Ramsay i Travers (1898) van aïllar el criptó, neó i xenó de l'argó líquid, mitjançant destil·lació criogènica de l'aire.

Propietats físiques i químiques

El sofre és un dels elements no metàl·lics més representatius. Font: Ben Mills via Wikipedia.

física

Algunes de les propietats físiques dels no metalls són:

-Tenen baixa conductància elèctrica, a excepció de l'carboni en forma de grafit, el qual és un bon conductor de l'electricitat.

-Poden presentar-se sota l'aparença física de sòlids, líquids o gasos.

-Tenen baixa conductància tèrmica, a excepció de l'carboni sota la forma de diamant que no es comporta com un aïllant tèrmic.

-Tenen poc llustre, a diferència de la brillantor metàl·lic dels metalls.

-Els sòlids no metàl·lics són trencadissos, pel que no són dúctils ni mal·leables.

-Tenen punts de fusió i ebullició baixos.

-Poden presentar diferents estructures cristal·lines. Així el fòsfor, l'oxigen i el fluor tenen una estructura cristal·lina cúbica; l'hidrogen, el carboni i el nitrogen, hexagonal; i el sofre, el clor, el brom i el iode, ortorrómbica.

química

Els no metalls es caracteritzen per tenir una alta energia d'ionització i un valor alt d'electronegativitat. El fluor, per exemple, té la major electronegativitat (3,98), sent l'element més reactiu dels no metalls.

Però sorprenentment, els gasos nobles heli (5,5) i neó (4,84) tenen la major electronegativitat. No obstant això, són químicament inerts per tenir plenes les capes electròniques externes.

Els no metalls formen compostos iònics amb els metalls, i covalents amb els no metalls.

Els elements no metàl·lics es troben formant molècules diatòmiques, unides per enllaços covalents. Mentrestant, els àtoms dels gasos nobles es troben en forma d'unitats atòmiques.

Formen òxids àcids que a l'reaccionar amb l'aigua originen àcids.

Grups de no metalls i elements

grup 1

Està constituït per l'hidrogen un gas incolor i inodor, diatómico. Estat d'oxidació +1. Té menor densitat que l'aire. En l'estat sòlid presenta una estructura cristal·lina hexagonal. L'hidrogen és un element poc reactiu.

grup 14

El carboni és l'únic no metall pertanyent a aquest grup. El carboni sota la forma de grafit és un sòlid lluent, amb una estructura cristal·lina hexagonal. Té una alta conductivitat elèctrica. Els seus estats d'oxidació més comuns són +2 i +4.

grup 15

nitrogen

Gas incolor i inodor. És un element poc reactiu i lleugerament més dens que l'aire. Estats d'oxidació més comuns: -3 i +5. Forma molècules diatòmiques, N ₂.

fòsfor

Sòlid, el seu color pot ser blanc, groc o negre. Poc reactiu. Estructura cristal·lina ortorrómbica. Electronegativitat 2,1. Estats d'oxidació més comuns: -3 i +5.

grup 16

oxigen

Gas incolor o blau pàl·lid, inodor. Generalment no reactiu. Estructura cristal·lina cúbica. És un aïllant i un agent oxidant fort. Electronegativitat 3,5. Estat d'oxidació -2

sofre

Sòlid de color groc brillant, trencadís, moderadament reactiu. Estructura cristal·lina ortorrómbica. Forma enllaços covalents. Electronegativitat 2,5. Estats d'oxidació més comuns: -2, +2, +4, i +6.

seleni

Sòlid de color gris o vermellós a negre. El seleni gris mostra una conductivitat elèctrica sensible a la llum. És un sòlid tou i trencadís. Electronegativitat 2,4. Estats d'oxidació: -2, +2, +4 i +6.

grup 17

fluor

És un gas de color groc pàl·lid, molt tòxic. És un element molt reactiu. Es presenta com a molècules diatòmiques, F ₂. En estat sòlid cristal·litza en forma cúbica. Electronegativitat 3,98. Estats d'oxidació -1.

clor

És un gas de color verd-groc. Presenta molècules diatòmiques, Cl ₂. És molt reactiu. En estat sòlid l'estructura cristal·lina és ortorrómbica. Electronegativitat 3,0. Estats d'oxidació: - 1, +1, +3, +5, +7.

brom

És un líquid vermell-cafè. Electronegativitat 2,8. Estats d'oxidació -1, +1, +3, +5 i +7.

Iode

És un sòlid de color negre que quan es sublima emet un vapor violeta. Estructura cristal·lina ortorrómbica. Els iodurs metàl·lics són iònics. Electronegativitat 2,5. Estats d'oxidació: -1, +1, +3, +5, i +7.

astato

És un sòlid negre. Estructura cristal·lina cúbica centrada en la cara. Electronegativitat 2,2. És un agent oxidant feble.

grup 18

heli

Té una conductivitat tèrmica alta. Electronegativitat 5,5. És químicament inert i no inflamable. Baixa densitat i alta fluïdesa.

neó

Alta capacitat de refrigeració en estat líquid. Electronegativitat 4,84. És el menys reactiu dels gasos nobles.

argó

És més dens que l'aire. Químicament inert. Electronegativitat 3,2.

criptó

Electronegativitat 2,94. Pot reaccionar amb el fluor per formar difluorur de criptó (KrF ₂).

xenó

Travessa la barrera hematoencefàlica. Respon al corrent elèctric produint llum. Electronegativitat 2,2. Forma complexos amb el fluor, l'or i l'oxigen.

radó

És un element radioactiu. Electronegativitat 2,06. Forma compostos amb el fluor (RNF ₂) i amb l'oxigen (RNO ₃).

usos

hidrogen

S'utilitza en la propulsió de coets i com a combustible en els motors d'automòbils que fan servir hidrogen. S'empra en la síntesi d'amoníac (NH ₃) i en la hidrogenació dels greixos.

carboni

El grafit s'utilitza en la fabricació de llapis i de fibres de gran resistència que s'usen en l'elaboració d'articles esportius. El diamant s'usa com una joia de gran valor i en les perforacions de perforació com abrasiu. El diòxid de carboni s'empra en l'elaboració de begudes gasoses.

nitrogen

S'empra en la producció d'amoníac, àcid nítric i urea. El nitrogen és un element essencial per a les plantes i s'usa en la fabricació de fertilitzants.

fòsfor

El fòsfor blanc s'utilitza com raticida, insecticida i en la indústria pirotècnica. El fòsfor vermell s'empra en la fabricació de llumins. També s'usen els seus compostos en elaboració de fertilitzants.

oxigen

L'oxigen s'empra en l'elaboració d'acer, plàstics i tèxtils. També s'usa en els propulsors de coets, oxigenoteràpia i assistència per a la respiració en aeronaus, submarins i vols espacials.

sofre

S'utilitza com a matèria primera per a la producció d'àcid sulfúric, pólvora i en la vulcanització dels cautxús. Els sulfits s'usen per blanquejar el paper i en fungicida.

seleni

S'usa per impartir una coloració vermell escarlata a l'vidre. També s'empra per neutralitzar el matís verdós produït per contaminació de l'vidre amb compostos de ferro. S'utilitza en cèl·lules fotoelèctriques amb aplicació en portes i ascensors.

fluor

S'afegeix a les cremes dentals per prevenir les càries. El fluorur d'hidrogen es fa servir com a matèria primera per al tefló. El fluor monoatòmic s'usa en la fabricació de semiconductors.

clor

S'usa en la metal·lúrgia extractiva i en la cloració d'hidrocarburs per a la fabricació de productes diversos com el PVC. El clor es fa servir en blanquejadors de polpa de fusta i tèxtils. S'empra també com a desinfectant d'aigua.

brom

S'empra en la preparació de bromur de plata per a lents sensibles a la llum i en pel·lícules fotogràfiques També s'utilitza en l'elaboració de l'sedant bromur de sodi i dibrometano, un component antidetonant de la gasolina.

Iode

S'agrega iodur de potassi (KI) per prevenir el goll tiroïdal. La tintura de iode és utilitzada com a antisèptic i germicida. El iode forma part de les hormones tiroïdals.

heli

S'usa en l'ompliment de globus aerostàtics i barrejat amb oxigen per a la respiració en aigües profundes. S'utilitza per a les soldadures en una atmosfera inert, i ajuda a mantenir més temperatures molt baixes en investigació.

neó

En tubs de vidres que s'il·luminen per l'acció de l'electricitat (llums vermelles de neó).

argó

Es fa servir per crear una atmosfera per a soldar i en l'ompliment dels focus d'incandescència.

xenó

S'utilitza una barreja de xenó i criptó en la producció de llampades de gran intensitat en l'exposició fotogràfica de curta durada.

radó

S'utilitza en el tractament de tumors cancerosos per radioteràpia.

referències

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
3. Mathews, CK, van Holde, KE i Ahern, KG (2002). Bioquímica. Tercera Edició. Edit. Pearson-Addison Wesley
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 octubre 2019). What Are the Properties of Nonmetals? Recuperat de: thoughtco.com
5. Wikipedia. (2019). Nonmetal. Recuperat de: en.wikipedia.org
6. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (05 de abril de 2016). Nonmetal. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
7. José M. Gavira Vallejo. (27 de gener de 2016). Quins són els elements pnicógenos? ¿I els icoságenos, els cristalógenos, els calcògens…? Recuperat de: triplenlace.com