Comment peuvent définir les non-métaux ? Un non-métal est simplement un élément chimique qui ne présente pas les propriétés d'un métal. Il n'est pas défini par ce qu'il est, mais par ce qui n'est pas. Il n'a pas l'aspect d'un métal, ne peut pas être transformé en fil, mis en forme ou plié, ne conduit pas bien la chaleur ou l'électricité et n'a pas un point de fusion ou d'ébullition élevé.
Les métaux et les non-métaux ont des propriétés et une réactivité différente avec les autres éléments. Cette différence entre les propriétés physiques et chimiques des éléments dépend de leur position dans le tableau périodique.
- Ce résumé de cours traite les non-métaux.
- Tout d'abord, nous allons apprendre la définition d'élément chimique, poids et masse atomique.
- Ensuite, nous découvrirons le corps simple, les non-métaux et métalloïdes.
- Puis, nous exploiterons les propriétés des non-métaux, halogènes et les gaz nobles.
- Avant de terminer nous apprenons la définition de l'énergie d'ionisation et la liaison covalente.
- Enfin, nous verrons la liaison intermoléculaire.
Élément chimique
Les éléments constituent toutes les formes de matière, et les atomes de différents éléments se lient pour former des molécules et des composés.
Un élément chimique est une substance chimiquement pure, ce qui signifie qu'elle est constituée d'un seul type d'atome et qu'elle ne peut donc pas être décomposée davantage.
Poids atomique d'un élément chimique
Le poids atomique d'un élément est une moyenne du poids de ses isotopes en fonction de leur abondance relative.
Si le \( chlore-37 \) représente \( 24,33 \% \) de tous les atomes de chlore, il représente ce pourcentage du poids atomique.
Le poids atomique est la masse indiquée en uma (unités de masse atomique) sous un élément dans le tableau périodique. Il est courant d'y faire référence en tant que masse atomique, même s'il s'agit de quelque chose de légèrement différent.
Je sais que c'est déroutant !
Le poids atomique est déterminé en prenant l'abondance et la masse connues de chaque isotope et en résolvant la moyenne.
Pour le lithium, il existe deux isotopes : Lithium- \( 6 (7,59 \%) \) et Lithium- \( 7 (92,41 \% ) \) . On peut donc calculer le poids atomique :
\( (7.59 \% \times 6.015 \ uma ) + ( 92.41 \% \times 7.016 \ uma ) = 6.94 \ uma \)
Qu'est-ce que la masse atomique ?
La masse atomique est la masse d'un seul atome/isotope. Elle est calculée en additionnant le nombre de protons et de neutrons (les électrons sont considérés comme trop légers et sont négligeables).
Lorsque nous avons calculé le poids atomique, nous avons utilisé les masses atomiques de chaque isotope.
Par exemple, lorsque nous parlons du lithium- \( 6 \) , nous parlons de l'isotope spécifique dont la masse atomique est de \( 6,015 \ uma \) . Toutefois, lorsque nous parlons du lithium dans son ensemble (moyenne pondérée des deux isotopes connus), nous nous référons à sa masse atomique de \( 6,94 \ uma \) .
N'oublie pas que tu peux trouver des sources qui font référence au poids atomique comme à la masse atomique, mais garde à l'esprit la différence pour ne pas te tromper !
Corps simple
Chaque élément est unique et différent des autres d'une certaine manière. Tu as déjà entendu parler de nombreux éléments comme le cuivre et l'oxygène, mais il en existe tout un monde dont tu n'as jamais entendu parler et qui se trouvent tous sur un tableau appelé tableau périodique.
Un corps simple est constitué d'un seul type d'atome et ne peut être décomposé en aucune autre substance.
Si tu veux en savoir plus sur les corps purs simples, consulte corps pur simple.
Que sont les non-métaux ?
Les non-métaux sont les éléments qui forment des ions négatifs en acceptant ou en gagnant des électrons. Les non-métaux ont généralement \( 4 \) , \( 5 \) , \( 6 \) ou \( 7 \) électrons dans leur couche externe.
- Les non-métaux paraissent ternes, sans lustre. Les non-métaux sont divers, à température ambiante, ils se présentent dans les trois états physiques, solides, liquides et gazeux ;
- Le carbone et le soufre sont des non-métaux solides, tandis que le bromure est un liquide. L'hélium et l'oxygène sont des gaz à température ambiante ;
- Les non-métaux présentent de faibles points de fusion et d'ébullition, à l'exception du carbone ;
- Ils sont également de mauvais conducteurs électriques et thermiques ;
- À quelques exceptions près, ils sont fragiles à l'état solide.
Le cas des métalloïdes
Les métalloïdes sont des éléments chimiques dont les propriétés physiques et chimiques se situent entre les catégories des métaux et des non-métaux.
Examinons les propriétés des métalloïdes. Les métalloïdes se trouvent le long de la ligne imaginaire en zigzag dans le tableau périodique. Ce qui est intéressant à propos de 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 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 !
Fig. 1- Métaux, non-métaux et métalloïdes dans le tableau périodique.
Propriétés des non-métaux
Voyons maintenant les propriétés des non-métaux. Les non-métaux se trouvent dans les groupes \( 14 \) à \( 18 \) du tableau périodique 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 (le plus souvent sous forme de gaz). Ils ont également tendance à avoir des points de fusion bas.
Le soufre \( (S) \) est un non-métal. Il a un aspect jaune 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'électronégativité est une mesure de la capacité d'un atome à attirer les électrons vers lui.
L'élément le plus électronégatif du tableau périodique est le fluor. Il est à noter que les gaz nobles (groupe \( 8 \) ) ne sont pas pris en compte dans le calcul de l'électronégativité, car ils ne gagnent pas, ne perdent pas et ne partagent pas d'électrons !
Zoom sur les halogènes
Les non-métaux du groupe \( 17 \) sont appelés les halogènes. Ces éléments existent sous forme de molécules diatomiques : \( F_2 \) , \( Cl_2 \) , \( Br_2 \) et \( I_2 \) . Les halogènes sont très réactifs sur le plan chimique et ont une grande affinité électronique.
L'affinité électronique est le changement d'énergie pour gagner un électron.
Que sont les gaz nobles ?
Les gaz nobles sont des éléments chimiques qui appartiennent au groupe \( 18 \) du tableau périodique. Cette famille d'éléments se trouve à l'extrémité droite du tableau périodique, dans la dernière colonne. Les gaz nobles sont appelés gaz inertes parce qu'ils ne réagissent avec aucun autre élément du tableau périodique. Ces gaz sont les moins réactifs, car ils possèdent une couche externe complète d'électrons de valence. Cela signifie qu'ils ne formeront pas de liaison avec d'autres éléments du tableau périodique.
Les gaz nobles, également appelés gaz inertes et aérogènes. Les éléments qui appartiennent à ce groupe sont :
- Hélium \( (He) \)
- Néon \( (Ne) \)
- Argon \( (Ar) \)
- Krypton \( (Kr) \)
- Xénon \( (Xe) \)
- Radon \( (Rn) \)
Pour en savoir plus sur les gaz nobles, il suffit de consulter le résumé de cours "Gaz noble".
Les gaz rares ont des propriétés physiques similaires, c'est pourquoi ils sont regroupés. Les propriétés physiques désignent les caractéristiques physiques d'un élément, telles que son point d'ébullition, son point de fusion ou sa solubilité. En général, les propriétés physiques des gaz nobles comprennent :
- Un point d'ébullition et un point de fusion bas ;
- Des énergies d'ionisation élevées ;
- Ils ont également de faibles forces interatomiques.
L'énergie d'ionisation est l'énergie nécessaire pour retirer une mole d'électrons d'une mole d'atomes gazeux dans les conditions standards de \( 298 \ K \) et \( 1 \ atm \) .
L'énergie d'ionisation diminue de haut en bas dans un groupe. Cela s'explique par le fait qu'en descendant dans un groupe, on augmente le nombre de périodes et donc le nombre d'orbites électroniques. L'augmentation du nombre d'orbites électroniques entraîne une diminution de l'énergie d'ionisation parce que la distance entre le noyau et ses électrons les plus externes augmente, ce qui réduit l'influence du noyau sur ses électrons les plus externes.
Liaison covalente
Les non-métaux peuvent également partager des électrons avec un autre non-métal dans une liaison covalente. Par exemple, le dioxyde de carbone \( (CO_2) \) est une molécule composée de carbone et d'oxygène, deux non-métaux. Ces atomes sont reliés entre eux par des liaisons covalentes doubles.
La liaison covalente implique le partage d'électrons entre des atomes dont la différence d'électronégativité est inférieure à \( 1,7 \) . Les composés covalents sont généralement formés entre deux non-métaux.
Lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, la plupart des non-métaux produisent des oxydes acides. Par exemple, la réaction du dioxyde de soufre \( (SO_2) \) avec l'eau \( (H_2O) \) produit de l'acide sulfureux, \( H_2SO_3 \)
Liaison intermoléculaire
Les liaisons intermoléculaires sont les forces d'attraction et de répulsion qui s'exercent entre les molécules d'une substance. Ces forces servent de médiateur aux interactions entre les molécules individuelles d'une substance.
Une molécule subira différents types de forces intermoléculaires en fonction de sa polarité. Ces forces sont :
- Forces de Van der Waals ;
- Force de London ;
- Forces dipôle-dipôle permanentes ;
- Liaisons hydrogène.
| Force intermoléculaire | Se produit entre… | Force relative |
| L'attraction dipôle-dipôle | Des ions partiellement chargés de manière opposée | Forte |
| Liaison hydrogène | L'atome \( H \) et l'atome \( O \), \( N \) ou l'atome \( F \) | La plus forte des attractions dipôle-dipôle. |
| Attraction de la force de London | Dipôles temporaires ou induits | La plus faible |
Tableau de la force relative des forces d'attraction intermoléculaires.
Non-métaux - Points clés
- Un élément chimique est une substance chimiquement pure constituée d'un seul type d'atome et ne peut donc pas être décomposée.
- La masse atomique est la masse d'un seul atome/isotope. Elle est calculée en additionnant le nombre de protons et de neutrons.
- Un corps simple est constitué d'un seul type d'atome et ne peut être décomposé en aucune autre substance.
- Les métalloïdes sont des éléments chimiques dont les propriétés physiques et chimiques se situent entre les catégories des métaux et des non-métaux.
- La mauvaise conduction de l'électricité et de la chaleur sont des propriétés des non-métaux.
- Les non-métaux du groupe \( 17 \) sont appelés les halogènes.
- Les gaz nobles sont des éléments chimiques qui appartiennent au groupe \( 18 \) du tableau périodique.
L'énergie d'ionisation diminue de haut en bas dans un groupe.
Les non-métaux peuvent partager des électrons avec un autre non-métal dans une liaison covalente.
Les liaisons intermoléculaires sont les forces d'attraction et de répulsion qui s'exercent entre les molécules.
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