Métaux, non-métaux et métalloïdes dans le tableau périodique

Métaux

Plus de 80 des 118 éléments sont des métaux, notamment les métaux alcalins et alcalino-terreux, les métaux de transition et les métaux pauvres, les lanthanides et les actinides. Les métaux sont brillants, conduisent bien la chaleur et l’électricité, et sont malléables (on peut les battre en feuilles) et ductiles (on peut les étirer en fils). Tous sont solides à température ambiante, sauf le mercure. Dans les réactions, ils ont tendance à perdre des électrons et à former des ions positifs, et leurs oxydes sont généralement basiques.

Non-métaux

Cette vue compte 18 éléments comme non-métaux : l’hydrogène, les non-métaux réactifs que sont le carbone, l’azote, l’oxygène, le phosphore, le soufre et le sélénium, les halogènes et les gaz nobles. Les non-métaux solides sont généralement ternes et cassants, et la plupart des non-métaux conduisent mal la chaleur et l’électricité ; le graphite, une forme du carbone, est une exception notable. Onze non-métaux sont des gaz à température ambiante et le brome est un liquide. Les non-métaux ont tendance à gagner ou à partager des électrons, formant des ions négatifs ou des liaisons covalentes, et leurs oxydes sont généralement acides.

Les métalloïdes et la ligne en escalier

Les six métalloïdes présentés ici sont le bore, le silicium, le germanium, l’arsenic, l’antimoine et le tellure. Ils se trouvent le long de la ligne en escalier qui descend du bore vers le polonium et l’astate, et leurs propriétés sont intermédiaires : ils ont l’aspect d’un métal mais sont cassants, et ils ne conduisent l’électricité que modérément. Cela en fait des semi-conducteurs utiles, les matériaux présents dans les puces électroniques et les cellules solaires.

L’endroit où tracer la ligne est en partie une question de choix. Le polonium et l’astate sont parfois qualifiés de métalloïdes ; ce tableau présente le polonium comme un métal et l’astate, avec les halogènes, comme un non-métal. L’hydrogène se trouve au-dessus du groupe 1 mais est un non-métal. Les éléments superlourds à partir du meitnérium sont marqués comme inconnus, car trop peu d’atomes ont été produits pour les tester.

La tendance du caractère métallique

Le caractère métallique, c’est-à-dire la facilité avec laquelle un élément perd des électrons et se comporte comme un métal, augmente en descendant dans un groupe et diminue de gauche à droite dans une période. Le groupe 14 montre bien ce changement : le carbone est un non-métal, le silicium et le germanium sont des métalloïdes, et l’étain et le plomb sont des métaux. C’est pourquoi les éléments les plus métalliques se trouvent en bas à gauche du tableau et les plus non métalliques en haut à droite.

Exemple : le silicium est brillant et gris comme un métal, mais il se brise quand on le frappe et, contrairement à un métal, il conduit mieux l’électricité lorsqu’il se réchauffe. Ajouter de minuscules quantités d’autres éléments, un procédé appelé dopage, permet de contrôler sa conductivité, et c’est ainsi que l’on fabrique les transistors.