Icke-metaller (reaktiva icke-metaller)

Var icke-metallerna sitter

Bortsett från väte, som sitter överst i grupp 1, finns de reaktiva icke-metallerna uppe till höger i det periodiska systemet: kol i grupp 14, kväve och fosfor i grupp 15, och syre, svavel och selen i grupp 16. De har fyra till sex yttre elektroner, som syre ([He] 2s² 2p⁴), medan väte bara har en (1s¹). Deras höga joniseringsenergier och elektronegativiteter gör att de tenderar att ta upp eller dela elektroner snarare än att avge dem.

Fysikaliska egenskaper

Vid rumstemperatur är väte, kväve och syre färglösa gaser som består av tvåatomiga molekyler (H₂, N₂ och O₂), medan kol, fosfor, svavel och selen är fasta ämnen. De flesta icke-metaller har låga smält- och kokpunkter och leder värme och elektricitet dåligt. Kol är det stora undantaget: diamant är det hårdaste naturliga materialet och grafit leder elektricitet.

Flera icke-metaller förekommer som allotroper, olika former av samma grundämne, som diamant och grafit, syre (O₂) och ozon (O₃), samt vit och röd fosfor.

Kemiskt beteende och trender

Med metaller tar icke-metaller upp elektroner och bildar negativa joner som O²⁻, S²⁻ och N³⁻. Med varandra delar de elektroner i kovalenta bindningar och bildar molekyler som vatten (H₂O), koldioxid (CO₂), metan (CH₄) och ammoniak (NH₃). Kvävgas är mycket oreaktiv på grund av trippelbindningen i N₂.

Syre underhåller förbränning: metan brinner som CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, och svavel brinner till svaveldioxid, S + O₂ → SO₂. Oxider av icke-metaller är oftast sura, vilket är varför svaveldioxid och kväveoxider orsakar surt regn. Icke-metallkaraktären ökar över en period och minskar nedåt i en grupp, så grått selen är redan en halvledare.

Icke-metaller i livet och industrin

Syre, kol, väte och kväve utgör ungefär 96 % av människokroppens massa, och fosfor och svavel är nödvändiga delar av DNA och proteiner. Selen är ett spårämne men giftigt i större doser. Väte är det vanligaste grundämnet i universum, och luft består av ungefär 78 % kväve och 21 % syre.

Kväve och väte förenas i Haber–Bosch-processen för att göra ammoniak till gödselmedel (N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃). Syre används på sjukhus och vid ståltillverkning, svavel omvandlas till svavelsyra, den mest producerade industrikemikalien, och kol är grunden för bränslen, plaster och stål.