« 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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Métaux alcalins

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Non-métaux polyatomiques

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Non-métaux diatomiques

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Non-métaux monoatomiques

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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

Le tableau ci-dessous présente quelques propriétés des non-métaux.

Élément	Masse atomique	Température de fusion	Température d'ébullition	Masse volumique	Rayon de covalence	Configuration électronique	Énergie d'ionisation	Électronégativité (Pauling)
Hydrogène	1,007 975 u	−259,16 °C	−252,879 °C	0,089 88 g·L^-1	31±5 pm	2s¹	1 312,0 kJ·mol^-1	2,20
Hélium	4,002 602 u	−272,20 °C	−268,928 °C	0,178 6 g·L^-1	28 pm	2s²	2 372,3 kJ·mol^-1	—
Carbone	12,010 6 u	3 642 °C		2,267 g·cm^-3	69 pm	[He] 2s² 2p²	1 086,5 kJ·mol^-1	2,55
Azote	14,006 855 u	−210,00 °C	−195,795 °C	1,251 g·L^-1	71±1 pm	[He] 2s² 2p³	1 402,3 kJ·mol^-1	3,04
Oxygène	15,999 40 u	−218,79 °C	−182,962 °C	1,429 g·L^-1	66±2 pm	[He] 2s² 2p⁴	1 313,9 kJ·mol^-1	3,44
Fluor	18,998 403 16 u	−219,67 °C	−188,11 °C	1,696 g·L^-1	64 pm	[He] 2s² 2p⁵	1 681 kJ·mol^-1	3,98
Néon	20,179 7(6) u	−248,59 °C	−246,046 °C	0,900 2 g·L^-1	58 pm	[He] 2s² 2p⁶	2 080,7 kJ·mol^-1	—
Phosphore	30,973 762 00 u	44,15 °C	280,5 °C	1,823 g·cm^-3	107±3 pm	[Ne] 3s² 3p³	1 011,8 kJ·mol^-1	2,19
Soufre	32,067 5 u	115,21 °C	444,6 °C	2,07 g·cm^-3	105±3 pm	[Ne] 3s² 3p⁴	999,6 kJ·mol^-1	2,58
Chlore	35,451 5 u	−101,5 °C	−34,04 °C	3,2 g·L^-1	102±4 pm	[Ne] 3s² 3p⁵	1 251,2 kJ·mol^-1	3,16
Argon	39,948(1) u	−189,34 °C	−185,848 °C	1,784 g·L^-1	106±10 pm	[Ne] 3s² 3p⁶	1 520,6 kJ·mol^-1	—
Sélénium	78,971(8) u	221 °C	685 °C	4,81 g·cm^-3	120±4 pm	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴	941,0 kJ·mol^-1	2,55
Brome	79,904(3) u	−7,2 °C	58,8 °C	3,102 8 g·cm^-3	120±3 pm	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵	1 139,9 kJ·mol^-1	2,96
Krypton	83,798(2) u	−157,37 °C	−153,415 °C	3,749 g·L^-1	116±4 pm	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶	1 350,8 kJ·mol^-1	3,00
Iode	126,904 47 u	113,7 °C	184,3 °C	4,933 g·cm^-3	139±3 pm	[Ky] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵	1 008,4 kJ·mol^-1	2,66
Xénon	131,293(6) u	−111,75 °C	−108,099 °C	5,894 g·L^-1	140±9 pm	[Ky] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶	1 170,4 kJ·mol^-1	2,6
Radon	[222]	−71 °C	−61,7 °C	9,73 g·L^-1	150 pm	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶	1 037 kJ·mol^-1	2,2

Non-métaux, halogènes et gaz nobles

Il est assez courant de considérer à part, parmi les non-métaux, les séries des halogènes et des gaz nobles, aux propriétés chimiques très caractéristiques, laissant comme « autres non métaux » l'hydrogène, le carbone, l'azote, l'oxygène, le phosphore, le soufre et le sélénium. Le tableau ci-dessous résume quelques propriétés remarquables de ces derniers.

Quelques propriétés des non-métaux autres qu'halogènes et gaz nobles
Élément	État ordinaire	Conductivité thermique (W·m^-1·K^-1)	Conductivité électrique (S·m^-1)	Oxyde	Importance physiologique	Fonctions biochimiques
Hydrogène	gaz	1,8 × 10^-1	—	ampholyte	macro-élément	omniprésent (protéines, lipides, glucides)
Carbone	solide diamagnétique	1,3 × 10²	6,1 × 10⁴	acide faible	macro-élément	omniprésent (protéines, lipides, glucides)
Azote	gaz	2,6 × 10^-2	—	acide fort	macro-élément	omniprésent (protéines)
Oxygène	gaz paramagnétique	2,7 × 10^-2	—	neutre	macro-élément	omniprésent
Phosphore	solide	2,4 × 10^-1	1,0 × 10^-9	acide faible	macro-élément	codage génétique (ADN, ARN) transport d'énergie (ATP) formation des membranes cellulaires (phosphoglycérides) structure des dents et os (apatites)
Soufre	solide	2,7 × 10^-1	0,5 × 10^-15	acide fort	macro-élément	structure des protéines (méthionine, cystéine, pont disulfure) structure des poils et ongles (kératine)
Sélénium	solide	2,0 × 10⁰	1,0 × 10^-4	acide fort	oligoélément	réduction de l'oxygène actif (glutathion peroxydase) fonctionnement de la thyroïde (iodothyronine désiodase)

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

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