Propriétés des métaux, des non-métaux et des métalloïdes

Les éléments peuvent être classés en métaux, non-métaux ou semi-métaux (métalloïdes).

Métaux sont de bons conducteurs de chaleur et d'électricité et sont malléables (ils peuvent être emboutis en feuilles) et ductiles (ils peuvent être étirés en fil). La plupart des métaux sont des solides à température ambiante avec un éclat argenté caractéristique (à l'exception du mercure, qui est un liquide).

Non-métaux sont (généralement) de mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité et ne sont ni malléables ni ductiles; De nombreux non-métaux élémentaires sont des gaz à température ambiante, d'autres sont des liquides et d'autres sont des solides.

Les métalloïdes sont intermédiaires dans leurs propriétés. Dans leurs propriétés physiques, ils ressemblent davantage aux non-métaux, mais dans certaines circonstances, certains d'entre eux peuvent être amenés à conduire l'électricité. Ces semi-conducteurs sont extrêmement importants dans les ordinateurs et autres appareils électroniques.

De nombreux tableaux périodiques le long du côté droit du tableau séparent les métaux des non-métaux. Les métaux sont à gauche de la ligne (à l'exception de l'hydrogène, qui est un non-métal), les non-métaux sont à droite de la ligne et les éléments immédiatement adjacents à la ligne sont les métalloïdes.

Lorsque des éléments se combinent pour former des composés, il existe deux principaux types de liaison qui peuvent en résulter. Des liaisons ioniques se forment lorsqu'il y a un transfert d'électrons d'une espèce à une autre, produisant des ions chargés qui s'attirent très fortement par des interactions électrostatiques, et des liaisons covalentes, qui se forment lorsque des atomes partagent des électrons pour produire des molécules neutres.

En général, les métaux et les non-métaux se combinent pour former des composés ioniques, tandis que les non-métaux se combinent avec d'autres non-métaux pour former des composés covalents (molécules).

Métaux dans le tableau périodique

La plupart des éléments du tableau périodique sont des métaux. Ils sont regroupés au milieu à gauche du tableau périodique. Les métaux sont constitués de métaux alcalins, alcalino-terreux, de métaux de transition, de lanthanides et d'actinides.

Plus de ressources : Qu'est-ce que le métal et ses types ?

Métaux alcalins

Les métaux alcalins se trouvent dans la première colonne du côté gauche du tableau périodique. Ce sont des métaux mous qui sont hautement réactifs et ont un électron dans leur sous-couche s la plus externe.

Les six métaux alcalins sont : Lithium, sodium, potassium, rubidium, source minérale de lépidolite pour le rubidium et césium, césium, francium.

Métaux alcalino-terreux

Les métaux alcalino-terreux se trouvent dans la colonne 2 sur le côté gauche du tableau périodique. Ils sont généralement plus durs et plus denses que les métaux alcalins, ont 2 électrons dans leur sous-coque s la plus externe, et chacun donne une couleur distincte à leurs flammes.

Les six métaux alcalino-terreux sont : Béryllium, Magnésium, Calcium, Strontium, Baryum, Radium.

Métaux de transition

Les métaux de transition se trouvent au centre du corps principal du tableau périodique. Ils sont parfois appelés métaux lourds et sont plus denses que les métaux alcalins ou alcalino-terreux.

Il existe 38 métaux de transition, dont : Cobalt, Cuivre, Cuivre natif d'Arizona, Or, Fer, Mercure, Platine, Argent, Titane, Tungstène, Zinc.

Métaux de terres rares

Les métaux de terres rares se trouvent généralement dans leur propre tableau sous le tableau périodique principal. Cependant, ils s'inscrivent en fait au milieu du tableau périodique. Il existe deux types de métaux de terres rares : Lanthanides et Actinides.

Métaux Lanthanides

Il y a 15 lanthanides répertoriés dans le tableau périodique. Tous ces éléments sont tellement similaires qu'il est très difficile de les différencier.

Exemples de lanthanides : Cérium, Prométhium, Gadolinium, Dysprosium, Lutétium.

Métaux actinides

Il y a 15 actinides répertoriés dans le tableau périodique. La plupart d'entre eux ne se produisent pas dans la nature car ils sont si instables, mais sont produits dans les réacteurs nucléaires et les accélérateurs de particules.

Exemples d'actinides : Thorium, Uranium, Plutonium, Californium, Mendélévium

Autres métaux

Les métaux répertoriés comme les autres métaux se trouvent vers le côté droit du corps principal du tableau périodique. Ceux-ci sont parfois appelés semi-métaux et parfois appelés métaux post-transition. Ils sont généralement plus mous que les autres métaux et ont des points de fusion plus bas.

Les scientifiques ne sont pas universellement d'accord sur les éléments qui appartiennent à cette catégorie, donc selon le tableau que vous consultez, il peut y en avoir entre 8 et 14.

Des exemples d'autres métaux incluent :Aluminium, Bismuth, Cristal de bismuth, Indium, Plomb, Étain.

Propriétés de Meta ls

Les métaux sont des éléments qui forment des ions positifs en perdant des électrons lors de réactions chimiques, à l'exception de l'hydrogène. Ce sont donc des éléments électropositifs à faibles énergies d'ionisation. La plupart des métaux partagent les propriétés d'être brillants, très denses et d'avoir des points de fusion élevés. De plus, ils sont ductiles, malléables et brillants. Les métaux sont également de bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Tous les métaux sont solides à température ambiante, sauf le mercure qui est liquide.

Les métaux forment généralement des liaisons ioniques avec des non-métaux, mais il existe des exceptions. La plupart des métaux forment au moins un oxyde basique, bien que certains soient amphotères. Les métaux présentent une large gamme de réactivité. Les groupes spéciaux de métaux comprennent les métaux nobles Ru, Rh, Pd, Pt, Au, Os, Ir, Ag et les métaux réfractaires Nb, Mo, Ta, W et Re.

Propriétés physiques des métaux :

Certaines des principales propriétés physiques des métaux sont indiquées ci-dessous.

Les métaux sont malléables, à l'état solide et ils peuvent être martelés en feuilles minces. L'or est le plus malléable de tous les métaux
Les métaux sont ductiles, ce qui signifie qu'ils peuvent être étirés en un fil. L'argent est l'un des métaux les plus ductiles.
Les métaux sont de bons conducteurs de chaleur et d'électricité.
Les métaux sont brillants, ce qui signifie qu'ils ont un aspect brillant. Certains métaux formeront une patine et le lustre sera perdu.
Les métaux ont une résistance à la traction élevée. Cela signifie qu'ils peuvent contenir des poids lourds.
Les métaux sont sonores. Cela signifie que lorsque nous les frappons, ils font un bruit de sonnerie.
Les métaux sont durs. Cela signifie qu'ils ne peuvent pas être coupés facilement.
Formation de cations dans une solution aqueuse en perdant leurs électrons
Le point de fusion des métaux :les métaux ont souvent des points de fusion et d'ébullition élevés, mais il existe de nombreuses exceptions au point de fusion, comme le césium, le gallium, le mercure, le rubidium et l'étain, qui ont tous des points de fusion assez bas. Cependant, la plupart des points d'ébullition sont encore assez élevés.
Les métaux présentent une large gamme de densités, mais sont généralement plus denses que les non-métaux. Le tungstène, le platine, l'osmium, l'or et l'iridium sont extrêmement denses.
La plupart des métaux sont argentés, bien que certains comme l'or, le césium et le cuivre soient colorés.

Propriétés chimiques des métaux

Les métaux sont des éléments électropositifs qui forment généralement des oxydes basiques ou amphotères avec l'oxygène. Les autres propriétés chimiques incluent :

Caractère électropositif : Les métaux ont tendance à avoir de faibles énergies d'ionisation et perdent généralement des électrons (c'est-à-dire qu'ils sont oxydés) lorsqu'ils subissent des réactions chimiques. Ils n'acceptent normalement pas les électrons. Par exemple :
- Les métaux alcalins sont toujours 1+ (perdent l'électron dans la sous-couche s)
- Les métaux alcalino-terreux sont toujours 2+ (perdent les deux électrons dans la sous-couche s)
- Les ions de métaux de transition ne suivent pas un modèle évident, 2+ est commun (perdent les deux électrons dans la sous-couche s), et 1+ et 3+ sont également observés

Na0→Na++e−Na0→Na++e−

Mg0→Mg2++2e−Mg0→Mg2++2e−

Al0→Al3++3e−Al0→Al3++3e−

Les composés de métaux avec des non-métaux ont tendance à être de nature ionique. La plupart des oxydes métalliques sont des oxydes basiques et se dissolvent dans l'eau pour former des hydroxydes métalliques :

Na2O(s)+H2O(l)→2NaOH(aq)Na2O(s)+H2O(l)→2NaOH(aq)

CaO(s)+H2O(l)→Ca(OH)2(aq)CaO(s)+H2O(l)→Ca(OH)2(aq)

Les oxydes métalliques présentent leur nature chimique basique en réagissant avec les acides pour former des sels métalliques et de l'eau :

MgO(s)+HCl(aq)→MgCl2(aq)+H2O(l)MgO(s)+HCl(aq)→MgCl2(aq)+H2O(l)

NiO(s)+H2SO4(aq)→NiSO4(aq)+H2O(l)

Emplacement des métaux sur le tableau périodique

Plus de 75% des éléments sont des métaux, ils remplissent donc la majeure partie du tableau périodique. Les métaux sont sur le côté gauche du tableau. Les deux rangées d'éléments sous le corps principal du tableau (les lanthanides et les actinides) sont des métaux.

Dans le tableau périodique, vous pouvez voir une ligne en escalier commençant au bore (B), numéro atomique 5, et descendant jusqu'au polonium (Po), numéro atomique 84. Sauf pour le germanium (Ge) et l'antimoine (Sb ), tous les éléments à gauche de cette ligne peuvent être classés comme métaux.

Utilisations des métaux

Les métaux trouvent une utilisation dans tous les aspects de la vie. Voici une liste de certaines de leurs utilisations :

Composants structurels
Conteneurs
Fils et appareils électriques
Dissipateurs de chaleur
Miroirs
Pièces
Bijoux
Armes
Nutrition (fer, cuivre, cobalt, nickel, zinc, molybdène)

Non-métaux dans le tableau périodique

Les éléments non métalliques occupent le coin supérieur droit du tableau périodique. Les non-métaux comprennent le groupe des non-métaux, les halogènes et les gaz nobles. Ces éléments ont des propriétés chimiques similaires les uns aux autres qui les distinguent des éléments considérés comme des métaux.

Groupes de non-métaux

Le groupe d'éléments non métalliques est un sous-ensemble des non-métaux. Le groupe des éléments non métalliques comprend l'hydrogène, le carbone, l'azote, l'oxygène, le phosphore, le soufre et le sélénium. L'hydrogène agit comme un non-métal à des températures et pressions normales et est généralement accepté comme faisant partie du groupe des non-métaux.

Les halogènes sont des non-métaux du groupe 7 du tableau périodique. Les atomes de ces éléments ont l'état d'oxydation -1. Les éléments au sommet du groupe sont des gaz, mais ils deviennent des liquides et des solides en descendant le groupe. Les halogènes sont le fluor, le chlore, le brome, l'iode et l'astatine. Les propriétés de la tennessine ne sont pas bien connues. Tennessine peut être un halogène ou un métalloïde.

Les gaz nobles sont des gaz relativement non réactifs trouvés dans le groupe 8 (la dernière colonne) du tableau des périodes. Les gaz rares sont l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon, le radon et l'oganesson. Il est probable que l'oganesson ne soit pas un gaz à température ambiante.

Plus de ressources : Que sont les non-métaux ?

Propriétés des non-métaux

Les éléments qui ont tendance à gagner des électrons pour former des anions lors de réactions chimiques sont appelés non-métaux. Ce sont des éléments électronégatifs à hautes énergies d'ionisation. Ils sont non brillants, cassants et mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité (sauf le graphite). Les non-métaux peuvent être des gaz, des liquides ou des solides.

Propriétés physiques des non-métaux

État physique : La plupart des non-métaux existent dans deux des trois états de la matière à température ambiante :les gaz (oxygène) et les solides (carbone). Seul le brome existe sous forme liquide à température ambiante.
Non malléable et ductile : Les non-métaux sont très cassants et ne peuvent pas être enroulés en fils ou martelés en feuilles.
Conduction : Ce sont de mauvais conducteurs de chaleur et d'électricité.
Éclat : Ceux-ci n'ont pas d'éclat métallique et ne réfléchissent pas la lumière.
Points de fusion et d'ébullition : Lorsqu'un métal fond ou bout, il s'agit d'un changement d'état physique. L'énergie est transférée à une substance pour la faire fondre ou la faire bouillir. Cette énergie est nécessaire pour vaincre les forces d'attraction entre les ions métalliques et les électrons délocalisés dans le métal. Plus il faut d'énergie, plus le point de fusion ou d'ébullition est élevé. Comme les métaux sont des structures de réseau géantes, le nombre de forces électrostatiques à briser est extrêmement important et les métaux ont donc des points de fusion et d'ébullition élevés. Cela signifie que le point de fusion et le point d'ébullition des métaux sont plus proches de ceux des composés ioniques que des substances covalentes.
Sept non-métaux existent dans des conditions standard sous forme de molécules diatomiques : H2(g)H2(g), N2(g)N2(g), O2(g)O2(g), F2(g)F2(g), Cl2(g)Cl2(g), Br2(l)Br2 (l), I2(s)I2(s).

Propriétés chimiques des non-métaux

Les non-métaux ont tendance à gagner ou à partager des électrons avec d'autres atomes. Ils sont de caractère électronégatif. Les non-métaux, lorsqu'ils réagissent avec des métaux, ont tendance à gagner des électrons (atteignant généralement la configuration électronique des gaz nobles) et à devenir des anions :

3Br2(l)+2Al(s)→2AlBr3(s)3Br2(l)+2Al(s)→2AlBr3(s)

Les composés entièrement composés de non-métaux sont des substances covalentes. Ils forment généralement des oxydes acides ou neutres avec l'oxygène qui se dissolvent dans l'eau pour former des acides :

CO2(g)+H2O(l)→H2CO3(aq)acide carboniqueCO2(g)+H2O(l)→H2CO3(aq)acide carbonique

Comme vous le savez peut-être, l'eau gazeuse est légèrement acide (acide carbonique).

Les oxydes non métalliques peuvent se combiner avec des bases pour former des sels.

CO2(g)+2NaOH(aq)→Na2CO3(aq)+H2O(l)CO2(g)+2NaOH(aq)→Na2CO3(aq)+H2O(l)

Emplacement des non-métaux sur le tableau périodique

Les non-métaux sont situés à l'extrême droite du tableau périodique, à l'exception de l'hydrogène, qui se trouve dans le coin supérieur gauche.

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

Utilisations des non-métaux

Contrairement aux métaux, les non-métaux n'ont pas d'applications universelles. Mais ils apparaissent ensemble dans certaines applications :

Essentiel à la vie (carbone, hydrogène, azote, oxygène, soufre, chlore, phosphore)
Engrais (hydrogène, azote, phosphore, soufre, chlore, sélénium)
Frigorigènes et cryogénie (hydrogène, hélium, azote, oxygène, fluor, néon)
Acides industriels (carbone, azote, fluor, phosphore, soufre, chlore)
Lasers et lampes
Médecine et produits pharmaceutiques

Les non-métaux forment de nombreux composés. En fait, la plupart des composés que vous rencontrez contiennent des non-métaux. Ils se produisent dans l'eau, la nourriture, les tissus, les plastiques et d'autres objets du quotidien.

Propriétés des métaux et des non-métaux :quelle est la différence ?

Propriétés	Métal	Non métallique
Apparence	Brillant	terne
État à température ambiante	Solide (sauf le mercure, qui est un liquide)	Environ la moitié sont des solides, environ la moitié sont des gaz et un (le brome) est un liquide
Densité	Élevé (ils se sentent lourds pour leur taille)	Faible (ils se sentent légers pour leur taille)
Force	Fort	Faible
Malléable ou cassant	Malléable (ils se plient sans se casser)	Fragile (ils se cassent ou se brisent lorsqu'ils sont martelés)
Conduction de la chaleur	Bon	Pauvres (ce sont des isolants)
Conduction de l'électricité	Bon	Médiocre (ce sont des isolants, à part le graphite)
Matériau magnétique	Uniquement du fer, du cobalt et du nickel	Aucun
Son lorsqu'il est touché	Ils font un bruit de sonnerie (ils sont sonores)	Ils font un bruit sourd
Type d'oxyde	Basique ou alcalin	Acide

Métalloïde sur le tableau périodique

Les éléments métalloïdes, également appelés semi-métaux, sont des éléments qui ont des propriétés à la fois des métaux et des non-métaux. La définition des métalloïdes est considérée comme comprenant entre six et neuf éléments qui se trouvent le long d'une ligne inclinée entre les éléments métalliques et non métalliques du tableau périodique.

Les six éléments qui sont unanimement considérés comme des métalloïdes sont les suivants :Bore, Silicium, Germanium, Arsenic, Antimoine, Tellure.

Outre ces six éléments, la définition des éléments métalloïdes inclut parfois également les éléments bismuth, polonium et astatine. Cette ambiguïté est en grande partie due à un manque de propriétés spécifiques considérées comme caractéristiques de tous les métalloïdes.

Au lieu de cela, les éléments métalloïdes sont simplement caractérisés comme ayant un mélange de propriétés qui se situent entre les propriétés des métaux et des non-métaux. Structurellement, ils forment des structures cristallines liées par covalence, une caractéristique que l'on trouve principalement dans les non-métaux.

Une utilisation bien connue de certains éléments métalloïdes est en tant que semi-conducteur que l'on trouve dans de nombreux appareils électroniques utilisés dans chaque foyer.

Propriétés des métalloïdes

Les métalloïdes ont des propriétés intermédiaires entre les métaux et les non-métaux. Les métalloïdes sont utiles dans l'industrie des semi-conducteurs. Les métalloïdes sont tous solides à température ambiante. Ils peuvent former des alliages avec d'autres métaux.

Certains métalloïdes, tels que le silicium et le germanium, peuvent agir comme conducteurs électriques dans de bonnes conditions, ils sont donc appelés semi-conducteurs. Le silicium, par exemple, semble brillant mais n'est ni malléable ni ductile (il est cassant - une caractéristique de certains non-métaux).

C'est un bien moins bon conducteur de chaleur et d'électricité que les métaux. Les propriétés physiques des métalloïdes ont tendance à être métalliques, mais leurs propriétés chimiques ont tendance à être non métalliques. Le nombre d'oxydation d'un élément de ce groupe peut aller de +5 à -2, selon le groupe dans lequel il se trouve.

Métaux	Non-métaux	Métalloïdes
Or	Oxygène	Silicium
Argent	Carbone	Bore
Cuivre	Hydrogène	Arsenic
Fer	Azote	Antimoine
Mercure	Soufre	Germanium
Zinc	Phosphore

Propriétés communes des métalloïdes

En général, les métalloïdes partagent les propriétés communes suivantes :

Les électronégativités des métalloïdes se situent entre celles des non-métaux et des métaux.
Les énergies d'ionisation des métalloïdes se situent également entre celles des non-métaux et des métaux.
Les semi-métaux/métalloïdes ont certaines caractéristiques des non-métaux et certaines caractéristiques des métaux.
La réactivité des métalloïdes dépend des propriétés des éléments avec lesquels ils interagissent.
Les métalloïdes ont tendance à être de bons semi-conducteurs.
Les métalloïdes peuvent avoir un éclat métallique, mais ils ont aussi des tropes qui peuvent avoir une apparence non métallique.
Les métalloïdes sont généralement cassants, et ils sont également généralement solides, ne devenant non solides que dans des conditions peu courantes.
Les métalloïdes se comportent généralement comme des non-métaux dans les réactions chimiques et peuvent créer des alliages avec des métaux.

Propriétés chimiques des métalloïdes

Les propriétés chimiques sont celles qui définissent comment une substance interagit/réagit avec d'autres substances ou passe d'une substance à une autre substance. Les réactions chimiques sont le seul moment où les propriétés chimiques d'un élément peuvent être quantifiées. Les réactions chimiques incluent des choses comme se précipiter, brûler, ternir, exploser, etc. Les propriétés chimiques des métalloïdes sont les suivantes :

Les métalloïdes forment facilement des gaz lorsqu'ils s'oxydent.
Les métalloïdes peuvent être combinés avec des métaux pour créer des alliages.
Les métalloïdes ont des allotropes métalliques et non métalliques différents.
Lorsque les métalloïdes fondent, certains d'entre eux se contractent.
Les métalloïdes peuvent réagir avec les halogènes pour former des composés.

Emplacement des métalloïdes sur le tableau périodique

Comme mentionné précédemment, les métalloïdes sont un groupe d'éléments qui se trouvent sur une ligne inclinée entre les métaux et les non-métaux du tableau périodique. Cette ligne d'éléments métalloïdes s'étend du groupe 13 au groupe 16, 17 ou 18 (selon le nombre d'éléments considérés comme de vrais métalloïdes).

À gauche de cette ligne d'éléments métalloïdes se trouvent les éléments classés comme métaux, et à sa droite se trouvent les éléments classés comme non-métaux. La seule exception à cette règle est l'élément hydrogène, qui est classé comme un non-métal mais se trouve sur le côté gauche du tableau périodique.

Tableau périodique des éléments avec les six éléments métalloïdes (commençant par le bore (B)) marqués d'une couleur beige. Ce groupe comprend parfois aussi les éléments bismuth (Bi), polonium (Po) et astatine (At) de la période 6 du tableau.

Plus de ressources : Où sont les métalloïdes dans le tableau périodique ?

Tendances des caractères métalliques et non métalliques

Le caractère métallique est le plus fort pour les éléments de la partie la plus à gauche du tableau périodique et tend à diminuer lorsque nous nous déplaçons vers la droite à n'importe quelle période (le caractère non métallique augmente avec l'augmentation des valeurs d'électronégativité et d'énergie d'ionisation).

Dans tout groupe d'éléments (colonnes), le caractère métallique augmente de haut en bas (les valeurs d'énergie d'électronégativité et d'ionisation diminuent généralement à mesure que l'on descend dans un groupe). Cette tendance générale n'est pas forcément observée avec les métaux de transition.

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