Non-métaux (non-métaux réactifs)

Où se situent les non-métaux

À part l'hydrogène, qui se trouve en haut du groupe 1, les non-métaux réactifs sont en haut à droite du tableau périodique : le carbone dans le groupe 14, l'azote et le phosphore dans le groupe 15, et l'oxygène, le soufre et le sélénium dans le groupe 16. Ils ont de quatre à six électrons externes, comme dans l'oxygène ([He] 2s² 2p⁴), tandis que l'hydrogène n'en a qu'un (1s¹). Leurs énergies d'ionisation et leurs électronégativités élevées signifient qu'ils tendent à gagner ou à partager des électrons plutôt qu'à en perdre.

Propriétés physiques

À température ambiante, l'hydrogène, l'azote et l'oxygène sont des gaz incolores formés de molécules diatomiques (H₂, N₂ et O₂), tandis que le carbone, le phosphore, le soufre et le sélénium sont des solides. La plupart des non-métaux ont des points de fusion et d'ébullition bas et conduisent mal la chaleur et l'électricité. Le carbone est la grande exception : le diamant est le matériau naturel le plus dur et le graphite conduit l'électricité.

Plusieurs non-métaux existent sous forme d'allotropes, c'est-à-dire de formes différentes d'un même élément, comme le diamant et le graphite, le dioxygène (O₂) et l'ozone (O₃), ou le phosphore blanc et le phosphore rouge.

Comportement chimique et tendances

Avec les métaux, les non-métaux gagnent des électrons pour former des ions négatifs comme O²⁻, S²⁻ et N³⁻. Entre eux, ils partagent des électrons dans des liaisons covalentes, formant des molécules comme l'eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄) et l'ammoniac (NH₃). Le diazote gazeux est très peu réactif à cause de la forte triple liaison de N₂.

L'oxygène entretient la combustion : le méthane brûle selon CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, et le soufre brûle en dioxyde de soufre, S + O₂ → SO₂. Les oxydes de non-métaux sont généralement acides, ce qui explique que le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote provoquent les pluies acides. Le caractère non métallique augmente le long d'une période et diminue en descendant dans un groupe ; le sélénium gris est donc déjà un semi-conducteur.

Les non-métaux dans la vie et l'industrie

L'oxygène, le carbone, l'hydrogène et l'azote constituent environ 96 % de la masse du corps humain, et le phosphore et le soufre sont des composants essentiels de l'ADN et des protéines. Le sélénium est un oligoélément, mais toxique à plus forte dose. L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'univers, et l'air contient environ 78 % de diazote et 21 % de dioxygène.

L'azote et l'hydrogène sont combinés dans le procédé Haber pour fabriquer l'ammoniac destiné aux engrais (N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃). L'oxygène est utilisé dans les hôpitaux et en sidérurgie, le soufre est transformé en acide sulfurique, le produit chimique industriel le plus fabriqué, et le carbone est à la base des combustibles, des plastiques et de l'acier.