« Non-métal » : différence entre les versions

Un non-métal est un élément chimique essentiellement dépourvu de propriétés métalliques. À quelques exceptions près, ce sont des corps volatils à faible élasticité et qui sont de bons isolants électriques et thermiques. Ils sont caractérisés par une masse volumique plus faible et des températures de changement d'état généralement bien plus basses que les métaux, ainsi que par une absence de malléabilité et de ductilité à l'état solide. Ils ont plutôt une énergie d'ionisation et une électronégativité élevées, forment des oxydes acides et des liaisons ioniques avec les métaux, et acquièrent ou mettent en commun des électrons lorsqu'ils réagissent avec d'autres éléments ou composés.

Ils sont confinés dans l'angle supérieur droit du tableau périodique, bordés sur leur gauche par les métalloïdes. 17 éléments sont généralement considérés comme non métalliques, parmi lesquels 11 sont gazeux (hydrogène, hélium, azote, oxygène, fluor, néon, chlore, argon, krypton, xénon et radon) à température et pression ambiantes, 5 sont solides (carbone, phosphore, soufre, sélénium et iode), et 1 est liquide : le brome.

Typologie des non-métaux

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Non-métaux polyatomiques

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Nature chimique inconnue

Contrairement aux métaux, les non-métaux forment des corps simples dans lesquels les atomes sont unis par des liaisons covalentes, et non par des liaisons métalliques. En parcourant le tableau périodique depuis les métalloïdes vers la droite, les atomes des corps simples ont tendance à former un nombre décroissant de liaisons covalentes avec les atomes voisins :

Les atomes du carbone graphite, par exemple, établissent des liaisons avec trois atomes voisins pour former une structure hexagonale. Ceux du phosphore blanc établissent également trois liaisons, pour former une molécule P₄.
Les atomes de soufre établissent, quant à eux, des liaisons avec deux atomes voisins pour former une structure cyclique de cyclooctasoufre S₈. Le sélénium rouge présente également de tels cycles Se₈, mais le sélénium gris, qui est un semiconducteur, présente une structure formée de chaînes linéaires dans laquelle chaque atome est lié à deux autres.
L'hydrogène, l'azote, l'oxygène et les halogènes forment des molécules diatomiques, dans lesquelles chaque atome est lié à un seul autre atome.
Enfin, les gaz nobles sont monoatomiques : chaque atome reste seul et n'a aucun autre atome lié.

Cette tendance progressive à la réduction du nombre de liaisons par atome va de paire avec l'affirmation croissante du caractère non métallique du corps simple. Elle permet ainsi de classer les non-métaux en non-métaux polyatomiques (2 à 3 liaisons par atome), non-métaux diatomiques (1 liaison par atome) et gaz nobles (monoatomiques). Les non-métaux polyatomiques peuvent présenter des propriétés les rapprochant des métalloïdes (carbone graphite et sélénium gris par exemple), tandis que des non-métaux diatomiques peuvent présenter des phases métalliques à haute pression (hydrogène métallique et phase ζ de l'oxygène par exemple).

Bien que les métaux soient cinq fois plus nombreux que les non-métaux, ces derniers constituent la presque totalité des êtres vivants : l'hydrogène, le carbone, l'azote, l'oxygène et le phosphore sont les constituants majeurs des molécules biologiques, tandis que le soufre et, dans une moindre mesure, le sélénium entrent dans la composition de nombreuses protéines. L'oxygène constitue à lui seul près de la moitié de la masse de l'écorce terrestre, des océans et de l'atmosphère. Enfin, l'hydrogène et l'hélium constituent à eux deux plus de 99 % de la matière baryonique de l'Univers observable.

Propriétés physiques

*Propriétés physiques principales des non-métaux*
Élément	État ordinaire	Température de fusion (°C)	Température d'ébullition (°C)	Conductivité thermique (W·m^-1·K^-1)	Conductivité électrique (S·m^-1)
Hydrogène	gaz	-259	-253	1,8 × 10^-1	—
Carbone	solide diamagnétique	(sublimation) 3642		1,3 × 10²	6,1 × 10⁴
Azote	gaz	-210	-196	2,6 × 10^-2	—
Oxygène	gaz paramagnétique	-219	-183	2,7 × 10^-2	—
Phosphore	solide	44	277	2,4 × 10^-1	1,0 × 10^-9
Soufre	solide	115	445	2,7 × 10^-1	0,5 × 10^-15
Sélénium	solide	221	685	2,0 × 10⁰	1,0 × 10^-4

Propriétés chimiques

*Propriétés chimiques principales des non-métaux*
Élément	Groupe	Période	Bloc	Électronégativité (Pauling)	Oxyde
Hydrogène	1	1	s	2,20	ampholyte
Carbone	14	2	p	2,55	acide faible
Azote	15	2	p	3,04	acide fort
Oxygène	16	2	p	3,44	neutre
Phosphore	15	3	p	2,19	acide faible
Soufre	16	3	p	2,58	acide fort
Sélénium	16	4	p	2,55	acide fort

Rôle biologique

*Propriétés biologiques principales des non-métaux*
Élément	Classification	Principaux rôles
Hydrogène	macro-élément	omniprésent (protéines, lipides, glucides)
Carbone	macro-élément	omniprésent (protéines, lipides, glucides)
Azote	macro-élément	omniprésent (protéines)
Oxygène	macro-élément	omniprésent
Phosphore	macro-élément	codage génétique (ADN, ARN) transport d'énergie (ATP) formation des membranes cellulaires (phosphoglycérides) structure des dents et os (apatites)
Soufre	macro-élément	structure des protéines (méthionine, cystéine, pont disulfure) structure des poils et ongles (kératine)
Sélénium	oligoélément	réduction de l'oxygène actif (glutathion peroxydase) fonctionnement de la thyroïde (odothyronine déiodinase)

Notes

Liens externes

UICPA : Page de liens vers le tableau périodique
UICPA : Tableau périodique officiel du 22/06/2007

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Métaux Alcalins	Alcalino- terreux	Lanthanides	Métaux de transition	Métaux pauvres	Métal- loïdes	Non- métaux	Halo- gènes	Gaz nobles	Éléments non classés
		Actinides
		Superactinides

Portail de la chimie

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-{{Éléments/Non-métaux}}
+{{Éléments/Métaux et non-métaux}}
+Un '''non-métal''' est un [[élément chimique]] essentiellement dépourvu de propriétés [[métal]]liques. À quelques exceptions près, ce sont des [[Corps simple|corps]] [[Volatilité (chimie)|volatils]] à faible [[élasticité]] et qui sont de bons [[Isolant électrique|isolants électriques]] et [[Isolation thermique|thermiques]]. Ils sont caractérisés par une [[masse volumique]] plus faible et des températures de [[changement d'état]] généralement bien plus basses que les métaux, ainsi que par une absence de [[malléabilité]] et de [[ductilité]] à l'état solide. Ils ont plutôt une [[énergie d'ionisation]] et une [[électronégativité]] élevées, forment des [[oxyde]]s [[acide]]s et des [[liaison ionique|liaisons ioniques]] avec les métaux, et acquièrent ou mettent en commun des [[électron]]s lorsqu'ils réagissent avec d'autres éléments ou [[Composé chimique|composés]].
-Les '''non-métaux''' forment une [[série chimique]] du [[tableau périodique]] qui regroupe les [[élément chimique|éléments]] qui ne sont ni des [[métal|métaux]], ni des [[métalloïde]]s, ni des [[halogène]]s, ni des [[gaz noble|gaz rares]]<ref>Le [[tableau périodique]] des éléments était autrefois divisé en 3 groupes : les [[métal|métaux]], les semi-métaux, et les éléments non métalliques ou [[métalloïde]]s. Les éléments non métalliques comprenaient les non-métaux (listés dans cet article), les halogènes et les gaz rares.</ref>{{refnec}}. Cette série comprend l'[[hydrogène]], le [[carbone]], l'[[azote]], l'[[oxygène]], le [[phosphore]], le [[soufre]] et le [[sélénium]].
+Ils sont confinés dans l'angle supérieur droit du [[Tableau périodique des éléments|tableau périodique]], bordés sur leur gauche par les [[métalloïde]]s. {{unité|17|éléments}} sont généralement considérés comme non métalliques, parmi lesquels 11 sont gazeux ([[hydrogène]], [[hélium]], [[azote]], [[oxygène]], [[fluor]], [[néon]], [[chlore]], [[argon]], [[krypton]], [[xénon]] et [[radon]]) à température et pression ambiantes, 5 sont solides ([[carbone]], [[phosphore]], [[soufre]], [[sélénium]] et [[iode]]), et 1 est liquide : le [[brome]].
-Les propriétés physiques des non-métaux les différencient nettement des métaux : une [[densité]], des températures de [[changement d'état]], des conductivités [[conductivité électrique|électrique]] et [[conductivité thermique|thermique]] plus faibles que celles des métaux. Ils se caractérisent aussi par une forte [[électronégativité]], des [[oxyde]]s [[acide]]s et une absence de [[malléabilité]] et de [[ductilité]] à l'état solide. Certains [[allotrope]]s du [[carbone]] (notamment le [[graphite]]) et du [[phosphore]] ont toutefois des propriétés qui les rapprochent des [[métalloïde]]s ; l'[[hydrogène]] se comporte comme un métal à haute [[pression]] ([[hydrogène métallique]]<ref>[http://www.pourlascience.com/index.php?ids=DxdNqwdxVRdcOQjKWMUL&Menu=Pls&Action=3&idn3=928 L'hydrogène métallique], article de William Nellis, revue [[Pour la Science]] juillet 2000.</ref>). Les non-métaux forment généralement des [[liaison chimique|liaisons]] ioniques avec les métaux.
+== Typologie des non-métaux ==
-Mis à part le [[sélénium]] qui est un [[oligo-élément]], les non-métaux sont des [[macro-élément]]s qui entrent dans la structure des principales [[molécule]]s du vivant.
+{{Éléments/Par métallicité}}
+Contrairement aux métaux, les non-métaux forment des [[corps simple]]s dans lesquels les [[atome]]s sont unis par des [[Liaison covalente|liaisons covalentes]], et non par des [[Liaison métallique|liaisons métalliques]]. En parcourant le tableau périodique depuis les métalloïdes vers la droite, les atomes des corps simples ont tendance à former un nombre décroissant de [[Liaison covalente|liaisons covalentes]] avec les atomes voisins :
+* Les atomes du carbone [[graphite]], par exemple, établissent des liaisons avec trois atomes voisins pour former une structure hexagonale. Ceux du [[phosphore blanc]] établissent également trois liaisons, pour former une molécule {{fchim|P|4}}.
+* Les atomes de [[soufre]] établissent, quant à eux, des liaisons avec deux atomes voisins pour former une structure cyclique de [[cyclooctasoufre]] {{fchim|S|8}}. Le [[sélénium]] rouge présente également de tels cycles {{fchim|Se|8}}, mais le sélénium gris, qui est un [[semiconducteur]], présente une structure formée de chaînes linéaires dans laquelle chaque atome est lié à deux autres.
+* L'[[Dihydrogène|hydrogène]], l'[[Diazote|azote]], l'[[Dioxygène|oxygène]] et les [[halogène]]s forment des [[Molécule diatomique|molécules diatomiques]], dans lesquelles chaque atome est lié à un seul autre atome.
+* Enfin, les [[gaz noble]]s sont monoatomiques : chaque atome reste seul et n'a aucun autre atome lié.
+Cette tendance progressive à la réduction du nombre de liaisons par atome va de paire avec l'affirmation croissante du caractère non métallique du corps simple. Elle permet ainsi de classer les non-métaux en ''non-métaux polyatomiques'' ({{unité|2 à 3|liaisons}} par atome), ''non-métaux diatomiques'' ({{unité|1|liaison}} par atome) et ''[[gaz noble]]s'' (monoatomiques). Les non-métaux polyatomiques peuvent présenter des propriétés les rapprochant des métalloïdes (carbone graphite et sélénium gris par exemple), tandis que des non-métaux diatomiques peuvent présenter des phases métalliques à haute pression ([[hydrogène métallique]] et [[Oxygène solide|phase ζ de l'oxygène]] par exemple).
+Bien que les métaux soient cinq fois plus nombreux que les non-métaux, ces derniers constituent la presque totalité des êtres vivants : l'hydrogène, le carbone, l'azote, l'oxygène et le phosphore sont les constituants majeurs des molécules biologiques, tandis que le soufre et, dans une moindre mesure, le sélénium entrent dans la composition de nombreuses [[protéine]]s. L'oxygène constitue à lui seul près de la moitié de la masse de l'[[écorce terrestre]], des [[océan]]s et de l'[[Atmosphère terrestre|atmosphère]]. Enfin, l'hydrogène et l'hélium constituent à eux deux plus de 99 % de la [[matière baryonique]] de l'[[Univers observable]].
 == Propriétés physiques ==