Métaux Non-Métaux et Métalloïdes

Métaux, métalloïdes et non-métaux dans le tableau périodique

Pour commencer, passons en revue la structure du tableau périodique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés en fonction de leur numéro atomique. Les symboles sont propres à chaque élément, et chaque élément appartient à un groupe et à une période spécifiques (figure 1). Par exemple, l'élément magnésium (Mg) se trouve dans la période 3, groupe 2.

Il est intéressant de noter que le tableau périodique sépare également les éléments en métaux, non-métaux et métalloïdes (figure 2). Sur le côté gauche de la ligne en zigzag, tu trouveras les métaux (sauf l'hydrogène, qui est un non-métal).

• Les éléments du groupe 1, à l'exception de l'hydrogène, sont connus sous le nom de métaux alcalins.
• Les éléments du groupe 2 sont connus sous le nom demétaux alcalino-terreux.
• Les éléments des groupes 3 à 12 sont appelés les métaux de transition.

Les éléments situés à droite de la ligne en zigzag sont les non-métaux. Les éléments du groupe 17 sont appelés les halogènes, tandis que ceux du groupe 18 sont connus sous le nom de gaz nobles.

Les éléments situés le long de la ligne en zig-zag sont les métalloïdes. Il s'agit du bore (B), du silicium (Si), du germanium (Ge), de l'arsenic (As), de l'antimoine (Sb), du tellure (Te), du polonium (Po), de l'astate (At) et de la ténnessine (Ts).

Propriétés des métaux

Maintenant que nous savons quels éléments du tableau périodique sont des métaux, parlons de leurs propriétés. En règle générale, les métaux ont les propriétés suivantes :

• Ils sont brillants et possèdent un éclat métallique.

• La plupart des métaux sont durs, à l'exception des métaux comme le potassium, le sodium et le magnésium (ils sont faciles à couper).

• Lesmétaux peuvent être travaillés en feuilles minces parce qu'ils sont malléables.

• La plupart des métaux sont ductiles et peuvent être transformés en fils. Par exemple, les fils électriques sont généralement fabriqués à partir de cuivre et d'aluminium.

• Les métaux conduisent bien l'électricité et la chaleur. C'est pourquoi les fils de cuivre sont couramment utilisés dans les appareils électriques, et les ustensiles de cuisine sont généralement faits de fer, de cuivre et d'aluminium.

• À température ambiante, tous les métaux (sauf le mercure) sont solides.

Métaux alcalins

Les métaux alcalins (groupe 1) sont le lithium (Li), le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb), le césium (Cs) et le francium (Fr). Les métaux de ce groupe sont très réactifs et peuvent provoquer des explosions lorsqu'ils sont placés dans l'eau ou exposés à l'air.

• Lorsqu'un métal est brûlé en présence d'oxygène, il se combine à l'oxygène pour former un oxyde métallique.

• Lorsqu'un métal réagit avec l'oxygène de l'eau (_H2O), il forme un hydroxyde métallique.

En raison de leur réactivité, on ne les trouve pas purs dans la nature. Ils doivent donc être affinés en laboratoire et placés dans des boîtes en verre pour éviter qu'ils ne réagissent avec l'air.

Les métaux alcalins sont solides à température ambiante, brillants, très doux et peu denses. Ils sont également de bons conducteurs d'électricité et de chaleur, et possèdent un point de fusion bas.

Par exemple, le potassium (K) est un métal mou et cireux qui est très réactif. Lorsqu'on le laisse réagir avec de l'eau, il forme de l'hydroxyde de potassium et libère de l'hydrogène.

Métaux alcalino-terreux

Les éléments du groupe 2 sont lesmétaux alcalino-terreux. Ils sont également réactifs et brillants, c'est pourquoi on les trouve rarement sous leur forme pure dans la nature. Ils sont plus fermes et plus denses que les métaux alcalins et se présentent sous forme de solides à température ambiante. Les métaux du groupe 2 ont tendance à avoir des points de fusion élevés, allant de 650 °C à 1287 °C.

Les éléments du groupe 2 sont le béryllium (Be), le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr), le baryum (Ba) et le radium (Ra).

Le radium (Ra), par exemple, est le dernier élément de ce groupe. Le radium est un métal radioactif, ses noyaux sont donc capables de subir une désintégration alpha (α) ou bêta (β).

Métaux de transition

Ensuite, nous avons lesmétaux de transition . Il s'agit de la plus grande catégorie du tableau périodique, composée des éléments des groupes 3 à 12. Les métaux de transition (à l'exception du mercure) ont un aspect métallique brillant et un point de fusion élevé.

Métaux post-transition

Certains métaux sont considérés comme des métaux post-transition, et ces métaux se trouvent dans les groupes 13 et 14. Comme la plupart des métaux, ils sont ductiles et bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Les métaux post-transition sont plus mous et ont un point de fusion plus bas que les autres métaux.

Les métaux post-transition comprennent l'aluminium (Al), le gallium (Ga), l'indium (In), le thallium (Th), l'étain (Sn), le plomb (Pb) et le bismuth (Bi).

Lanthanoïdes et actinoïdes

Leslanthanoïdes (ou lanthanides), sont les éléments dont les numéros atomiques sont compris entre 57 et 71 dans le tableau périodique. Ces éléments sont tous des métaux que l'on trouve couramment dans la croûte terrestre sous forme de composés avec d'autres éléments. Leurs propriétés sont similaires à celles des métaux de transition. Ils sont également réactifs et peuvent ternir facilement en présence d'air.

Lesactinoïdes (ou actinides) sont tous des métaux radioactifs, le plus souvent produits artificiellement en laboratoire. Les éléments de cette catégorie ont des numéros atomiques compris entre 89 et 103.

Propriétés des non-métaux

Maintenant, plongeons dans les propriétés des non-métaux. Les non-métaux se trouvent dans les groupes 14 à 18 et sont de mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité. Les non-métaux n'ont pas non plus d'éclat métallique, ne sont pas malléables ou ductiles et se trouvent dans différents états de la matière à température ambiante (la plupart du temps sous forme de gaz). Ils ont également tendance à avoir des points de fusion bas.

Par exemple, le soufre (S) est un non-métal. Il a un aspect jaune et terne et est cassant. Le soufre est également un mauvais conducteur de chaleur ou d'électricité, ce qui en fait un bon isolant. Le point de fusion du soufre est de 113 °C.

Une autre propriété très importante pour déterminer si un élément est un métal ou un non-métal est l'électronégativité. Les non-métaux ont tendance à avoir une électronégativité plus élevée que les métaux. Par conséquent, la réaction entre les métaux et les non-métaux produit des composés ioniques.

L'élément le plus électronégatif du tableau périodique est le fluor (figure 3). Remarque que, lorsqu'on parle d'électronégativité, on ne compte pas les gaz nobles (groupe 8) parce qu'ils ne gagnent pas, ne perdent pas et ne partagent pas d'électrons !

Figure 3. Tendances du tableau périodique en matière d'électronégativité, créé avec canva.

Halogènes et gaz rares

Les non-métaux du groupe 17 sont appelés les halogènes. Ces éléments existent sous forme de molécules diatomiques :_F2, _Cl2, _Br2 et _I2. Les halogènes sont très réactifs chimiquement et ont une grande affinité pour les électrons.

• L'affinité électronique est le changement d'énergie pour gagner un électron.

Dans le groupe 18, nous avons les gaz nobles. Ces éléments ont très peu de réactivité chimique (très peu réactifs) et existent sous forme de gaz monatomiques à température ambiante. Les gaz nobles ont également des énergies d'ionisation élevées.

• L'énergie nécessaire pour enlever un électron est appelée énergie d'ionisation.

Chimie des non-métaux

Les non-métaux ont de nombreuses propriétés chimiques. Les propriétés chimiques sont des propriétés de la matière qui sont observées lors d'une réaction chimique.

Pour commencer, la plupart des non-métaux (à l'exception du groupe 18) forment facilement des composés avec d'autres éléments. Les non-métaux ont tendance à gagner des électrons dans les réactions avec les métaux pour former des ions négatifs.

Par exemple, dans la réaction entre le sodium (métal) et le chlore (non-métal), le chlore prendrait un électron du sodium, devenant un ion chargé négativement (^Cl-), tandis que le sodium deviendrait chargé positivement en raison de la perte d'un électron (^Na+). Comme les ions sodium et chlore sont de charge opposée, ils s'attirent mutuellement et sont maintenus ensemble (NaCl) par de fortes forces d'attraction électrostatiques !

Les non-métaux peuvent également partager des électrons avec un autre non-métal dans uneliaison covalente. Par exemple, le dioxyde de carbone (_CO2) est une molécule composée des non-métaux carbone et oxygène. Ces atomes sont reliés entre eux par des liaisons covalentes doubles (figure 5).

$$ \text{SO}_2\text{ + H}_2\text{O }\longrightarrow \text{H}_{2}\text{SO}_{3} $$

Propriétés des métalloïdes

Enfin, examinons les propriétés des métalloïdes. Comme nous l'avons appris précédemment, les métalloïdes se trouvent le long de la ligne imaginaire en zigzag. Ce qui est intéressant avec ces éléments, c'est que leurs caractéristiques sont un mélange de celles des métaux et des non-métaux.

Les métalloïdes sont des solides à température ambiante, durs, cassants et quelque peu réactifs. Les métalloïdes n'ont pas tous la même capacité à conduire l'électricité, et certains sont même utilisés comme semi-conducteurs. Le silicium (Si), par exemple, est un métalloïde très utilisé dans la fabrication des micropuces pour les ordinateurs.

Le bore (B) est un métalloïde qui a de nombreuses applications. Par exemple, le carbure de bore est une substance très dure qui est utilisée dans le blindage des chars militaires !

Maintenant, j'espère que tu es plus confiant dans ta compréhension de l'identification des métaux, des non-métaux et des métalloïdes.