Découvrez les non-métaux du tableau périodique : propriétés et exemples

Que sont les non-métaux ?

En chimie, un non-métal est un élément chimique qui généralement ne prédomine pas par des propriétés métalliques ; ils vont des gaz incolores aux solides brillants et réfractaires (point de fusion élevé). Les électrons dans les non-métaux se comportent différemment de ceux dans les métaux.

Avec quelques exceptions, ceux dans les non-métaux sont fixes en place, ce qui fait que les non-métaux sont généralement de mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité et cassants ou friables à l'état solide.

Les électrons dans les métaux sont généralement en mouvement libre, c'est pourquoi les métaux sont de bons conducteurs et la plupart s'aplatissent aisément en feuilles et s'étirent en fils. Les atomes de non-métaux sont modérément à hautement électronégatifs ; ils tendent à attirer les électrons dans les réactions chimiques et forment des composés acides.

Deux non-métaux, l'hydrogène et l'hélium, constituent environ 99 % de la matière ordinaire dans l'univers observable par masse. Cinq éléments non-métalliques, hydrogène, carbone, azote, oxygène, et silicium, constituent en grande partie la croûte terrestre, l'atmosphère, les océans et la biosphère.

La plupart des non-métaux ont des rôles biologiques, technologiques ou domestiques. Les organismes vivants sont composés presque entièrement d'hydrogène, oxygène, carbone, et azote non-métalliques. Presque tous les non-métaux ont des usages individuels en médecine et pharmacie ; lasers et éclairage ; et articles ménagers.

Quels sont les non-métaux dans le tableau périodique ?

Les métaux sont à gauche de la ligne (sauf l'hydrogène, non-métal en haut à gauche), les non-métaux à droite de la ligne, et les éléments immédiatement adjacents sont les métalloïdes.

Les non-métaux ont des énergies d'ionisation et affinités électroniques élevées, donc ils gagnent des électrons relativement facilement et les perdent avec difficulté. Ils ont aussi un plus grand nombre d'électrons de valence et sont déjà proches d'un octet complet de huit électrons.

Les non-métaux gagnent des électrons jusqu'à avoir le même nombre que le gaz noble le plus proche (groupe 8A), formant des anions chargés négativement dont les charges sont le numéro de groupe moins huit.

C'est-à-dire : non-métaux groupe 7A forment charges 1- ; groupe 6A forment charges 2- ; groupe 5A forment charges 3-. Les éléments du groupe 8A ont déjà huit électrons sur leur couche de valence, peu de tendance à gagner ou perdre des électrons, et ne forment pas facilement de composés ioniques ou moléculaires.

Les composés ioniques sont maintenus dans un réseau cristallin régulier par les forces attractives entre cations et anions de charges opposées. Ces forces sont très fortes, donc la plupart des composés ioniques ont des points de fusion très élevés. Exemple : chlorure de sodium NaCl fond à 801 °C, oxyde d'aluminium Al₂O₃ à 2054 °C.

Les composés ioniques sont généralement durs, rigides, et cassants. Ils ne conduisent pas l'électricité car les ions ne sont pas libres de bouger en phase solide, mais conduisent quand dissous dans l'eau.

Quand les non-métaux se combinent entre eux, ils tendent à partager des électrons en liaisons covalentes au lieu de former des ions, donnant des molécules neutres. Rappel : l'hydrogène étant aussi un non-métal, sa combinaison avec un autre non-métal produira aussi une liaison covalente.

Les composés moléculaires peuvent être gaz, liquides, ou solides à bas point de fusion, et comprennent une grande variété de substances.

Liste des non-métaux du tableau périodique

Voici la liste complète des 18 non-métaux du tableau périodique.

Numéro atomique	Symbole	Nom de l'élément
1	H	Hydrogène
2	He	Hélium
6	C	Carbone
7	N	Azote
8	O	Oxygène
9	F	Fluor
10	Ne	Néon
15	P	Phosphore
16	S	Soufre
17	Cl	Chlore
18	Ar	Argon
34	Se	Sélénium
35	Br	Brome
36	Kr	Krypton
53	I	Iode
54	Xe	Xénon
85	At	Astate
86	Rn	Radon

Propriétés des non-métaux

En général, les non-métaux sont cassants, ternes, et mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité. Ils tendent à avoir des points de fusion plus bas que les métaux. La plupart existent dans deux des trois états de la matière à température ambiante : gaz et solides, sauf le brome, qui est liquide.

Les non-métaux ont des énergies d'ionisation et électronégativités élevées. La plupart gagnent facilement des électrons. Ils affichent une large gamme de propriétés chimiques et réactivités.

Propriétés physiques des non-métaux

• Énergies d'ionisation élevées.
• Électronégativités élevées.
• Isolants : mauvais conducteurs d'électricité.
• Ternes, pas de lustre métallique.
• Mauvais conducteurs de chaleur (mauvais conducteurs thermiques).
• Très fragiles et cassants. Se brisent ou s'éclatent facilement.
• Faible densité. Légers pour leur taille.
• Mauvais conducteurs du son, ne font pas de son quand frappés.
• Tendent à gagner facilement des électrons.
• Peuvent être solides, liquides, ou gazeux.
• Forment des oxydes acides.
• Bons agents oxydants.
• Généralement 4 à 8 électrons sur la couche externe.

Propriétés chimiques des non-métaux

• Mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité. Le graphite et le carbone gazeux sont des exceptions.
• Contrairement aux métaux, ne sont pas malléables ni ductiles.
• Réagissent plus avec les métaux qu'avec les non-métaux.
• Généralement réagissent avec d'autres non-métaux à haute température.
• La plupart ne réagissent pas avec l'air à température ambiante.
• Le phosphore blanc est le seul non-métal qui réagit avec l'air pour former son oxyde en brûlant.
• Généralement ne réagissent pas avec l'eau. Sauf le chlore, qui se dissout dans l'eau pour former une solution acide.
• Faible densité.
• Ne forment pas d'alliages. Cependant, non-métaux comme carbone, silicium, phosphore.
• Existent dans tous les états de la matière à température ambiante.
• Différents non-métaux ont différentes réactions.
• Le chlore est le plus réactif de la famille des halogènes (Cl, Br, I, F). Ordre de réactivité : Cl > Br > I.
• Donc le chlore (Cl) peut déplacer le brome (Br) et l'iode (I) des solutions de bromures (NaBr) et iodures (NaI).
• Solides ioniques formés quand non-métaux à haute électronégativité réagissent avec métaux alcalins et alcalino-terreux.

Exemples de non-métaux

Exemples : hydrogène, carbone, chlore, hélium, fluor, azote, phosphore, sélénium.

Éléments non-métaux gazeux

La plupart des non-métaux sont des gaz incolores et inodores à température ambiante. Hydrogène, hélium, azote, oxygène, néon, argon, krypton, xénon, radon rentrent dans cette catégorie. 78 % de notre atmosphère est azote, 20 % oxygène.

Le chlore est un gaz jaune-vert à odeur distincte qui brûle les narines à haute dose. Vous l'avez peut-être senti dans une piscine chlorée. Le fluor est un gaz jaune tout aussi désagréable et plus toxique. Le radon est instable et souvent radioactif. Il s'infiltre dans les sous-sols et doit être évacué par ventilation.

Le brome est un liquide brun à température ambiante qui s'évapore aisément en gaz orange foncé. C'est le seul élément non-métal à l'état liquide. Comme chlore et fluor, le brome a une odeur distincte et peut être assez toxique.

Éléments non-métaux solides

Les éléments restants, carbone, phosphore, soufre, sélénium, iode, existent sous forme solide à température ambiante. Chacun a plusieurs formes solides différentes, certaines plus communes que d'autres.

Exemple : le carbone est le plus souvent graphite, mais forme aussi le diamant. La forme la plus commune du soufre est un solide jaune cassant et légèrement nauséabond (œufs pourris). Le phosphore a plusieurs formes, dont une gazeuse, le phosphore blanc, qui s'enflamme au contact de l'oxygène. L'iode est souvent un solide brun qui sublime aisément en vapeurs pourpres.

Gaz nobles

Six non-métaux sont classés gaz nobles : hélium, néon, argon, krypton, xénon, radon radioactif. Dans les tableaux périodiques conventionnels, ils occupent la colonne la plus à droite. Ils sont dits nobles en raison de leur réactivité chimique très faible.

Ils ont des propriétés très similaires : tous incolores, inodores, ininflammables. Avec leurs couches électroniques externes fermées, les gaz nobles ont de faibles forces d'attraction interatomiques, résultant en points de fusion et d'ébullition très bas. C'est pourquoi ils sont tous gazeux dans conditions standard, même ceux avec masses atomiques supérieures à beaucoup d'éléments normalement solides.

Chimiquement, les gaz nobles ont des énergies d'ionisation relativement hautes, affinités électroniques nulles ou négatives, et électronégativités relativement hautes. Les composés de gaz nobles se comptent par centaines bien que la liste grandisse, la plupart via l'oxygène ou le fluor combinant avec krypton, xénon, ou radon.

FAQ

Que sont les non-métaux ?

En chimie, un non-métal est un élément chimique qui généralement ne prédomine pas par des propriétés métalliques ; ils vont des gaz incolores aux solides brillants et réfractaires (point de fusion élevé). Les électrons dans les non-métaux se comportent différemment de ceux dans les métaux.

Quels sont les 10 non-métaux ?

Les 17 éléments non-métalliques sont : hydrogène, hélium, carbone, azote, oxygène, fluor, néon, phosphore, soufre, chlore, argon, sélénium, brome, krypton, iode, xénon, radon.

Combien y a-t-il de non-métaux dans le tableau périodique ?

Il y a 18 non-métaux dans le tableau périodique. Tous sont situés dans le coin supérieur droit (l'hydrogène en haut à gauche). En considérant l'astate comme non-métal, total 18. Si l'astate (At) est exclu, total 17.

Pourquoi ce nombre est-il inexact ?

Parce qu'il n'y a pas de définition universellement acceptée des métaux, non-métaux, et semi-métaux. Un chimiste peut définir les non-métaux sur la base des propriétés chimiques, un physicien sur la densité ou le numéro atomique. Donc on peut dire 17 ou 18 non-métaux.

Quels sont des exemples de non-métaux ?

Exemples : hydrogène, carbone, chlore, hélium. Propriétés : point d'ébullition relativement bas, mauvaise conductivité ; solides non-métaux ternes et cassants.

Où trouve-t-on les non-métaux dans le tableau périodique ?

Les métaux sont à gauche de la ligne (sauf hydrogène, non-métal), les non-métaux à droite, et les éléments adjacents à la ligne sont les métalloïdes.

Dans quel groupe sont les non-métaux ?

Le groupe VIIA est le seul groupe où tous les éléments sont non-métaux. Contient F, Cl, Br, I, At. Autre nom : halogènes = producteurs de sel.

Quels produits chimiques sont similaires aux non-métaux ?

Les non-métaux partagent beaucoup de propriétés : gaz (hydrogène, oxygène, azote) ou solides (carbone, soufre) aux conditions standard. Mauvais conducteurs électricité/chaleur. Très cassants à l'état solide.

À quoi servent les non-métaux ?

Hydrogène liquide comme carburant fusée. Carbone (graphite) pour électrodes de cellules électrolytiques et piles sèches. Azote pour fabrication ammoniaque, acide nitrique, engrais. Azote pour conservation alimentaire.

Quelles sont les utilisations des non-métaux dans la vie quotidienne ?

Fils électriques, ustensiles cuisine : cuivre. Revêtement protecteur fer : zinc. Câbles électriques, emballages, ustensiles : aluminium. Non-métaux : hydrogène pour synthèse ammoniaque, alcool méthylique, chalumeaux soudage, etc.

Qui a découvert les non-métaux ?

En 1789, le chimiste français Antoine Lavoisier a essayé de grouper éléments en métaux et non-métaux. Quarante ans plus tard, le physicien allemand Johann Wolfgang Döbereiner a observé des similarités dans propriétés physiques et chimiques de certains éléments.

Quelles sont les propriétés des non-métaux ?

Propriétés physiques : Non-malléables et non-ductiles : très cassants, ne peuvent être roulés en fils ou martelés en feuilles. Conduction : mauvais conducteurs chaleur/électricité. Lustre : pas de lustre métallique, ne reflètent pas la lumière.

Quelles sont quelques caractéristiques des non-métaux ?

À l'état élémentaire, peuvent être gaz, liquide, ou solide. Pas brillants (lustreux), ne conduisent pas bien chaleur/électricité. Points de fusion généralement plus bas que métaux (avec exceptions). Solides cassent facilement, ne se plient pas comme métaux.

Quelle est la raison la plus probable que les non-métaux sont isolants électriques ?

Comme les couches de valence des atomes de non-métaux sont presque pleines, les atomes attirent les électrons et les retiennent fermement pour remplir leurs couches de valence.

Les non-métaux sont-ils ternes ?

Les non-métaux typiques ont un aspect terne, coloré, ou incolore ; sont cassants à l'état solide ; sont mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité, et ont des oxydes acides.

Comment l'oxygène est-il un non-métal ?

Les grandes valeurs d'électronégativité et d'affinité électronique de l'oxygène sont typiques des éléments ne montrant que comportement non-métallique. Dans tous ses composés, l'oxygène assume un état d'oxydation négatif comme attendu des deux demi-orbitales externes remplies.

Les non-métaux sont-ils de bons isolants ?

Les non-métaux ne laissent passer ni chaleur ni électricité facilement. Ce sont des isolants. Ex : la chaleur ne passe pas facilement dans l'air. L'air est un mélange de gaz non-métaux comme oxygène et azote.

Les non-métaux sont-ils des semi-conducteurs ?

Ces éléments appelés métalloïdes ou parfois semi-métaux, exhibent des propriétés caractéristiques des métaux et non-métaux. Leurs structures sont similaires aux non-métaux, mais ils sont semi-conducteurs électriques.

Les non-métaux sont-ils invisibles ?

Pas particulièrement malléables, et alors que la plupart des métaux sont brillants, les non-métaux peuvent être ternes, noirs (carbone sous certaines formes/allotropes), ou invisibles, comme la plupart des non-métaux gazeux.

Quel est le non-métal le plus réactif ?

L'élément fluor est le non-métal le plus réactif. Il n'existe pas dans la nature comme élément libre. Le gaz fluor réagit explosivement avec beaucoup d'autres éléments et composés et est considéré comme l'une des substances les plus dangereuses connues.