Epämetallit ovat alkuaineita, jotka eroavat merkittävästi metalleista fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa os alta. Niiden erojen syyt pystyttiin selittämään yksityiskohtaisesti vasta 1800-luvun lopulla, atomin elektronisen rakenteen löytämisen jälkeen. Mikä on ei-metallien erikoisuus? Mitkä ominaisuudet ovat ominaisia heidän päivälleen? Otetaanpa selvää.
Epämetallit – mikä se on?
Tieteellinen yhteisö on pitkään käyttänyt lähestymistapaa alkuaineiden erottamiseen metalleiksi ja ei-metalleiksi. Mendelejevin jaksollisen taulukon ensimmäiset elementit sisältävät yleensä 94 elementtiä. Mendelejevin epämetallit sisältävät 22 alkuainetta. Jaksotaulukossa ne ovat oikeassa yläkulmassa.
Vapaassa muodossa epämetallit ovat yksinkertaisia aineita, joiden pääominaisuus on tyypillisten metallisten ominaisuuksien puuttuminen. Ne voivat olla kaikissa aggregaatiotiloissa. Joten jodia, fosforia, rikkiä, hiiltä löytyy kiinteiden aineiden muodossa. Kaasumainen tila on ominaista hapelle, typelle, fluorille jne. Vain bromi on nestettä.
Luonnossa ei-metalliset alkuaineet voivat esiintyä sekä yksinkertaisina aineina että muodossaliitännät. Rikkiä, typpeä ja happea löytyy sitoutumattomassa muodossa. Yhdisteissä ne muodostavat boraatteja, fosfaatteja jne. Tässä muodossa niitä on mineraaleissa, vedessä, kivissä.
Eri metallista
Epämetallit ovat elementtejä, jotka eroavat metalleista ulkonäöltään, rakenteeltaan ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan. Niissä on suuri määrä parittomia elektroneja ulkotasolla, mikä tarkoittaa, että ne ovat aktiivisempia oksidatiivisissa reaktioissa ja kiinnittävät helpommin lisäelektroneja itseensä.
Kidehilan rakenteessa havaitaan tunnusomainen ero alkuaineiden välillä. Metalleissa se on metallista. Ei-metalleissa se voi olla kahta tyyppiä: atomi ja molekyyli. Atomihila antaa aineille kovuutta ja nostaa sulamispistettä; se on ominaista piille, boorille ja germaniumille. Kloorilla, rikillä, hapella on molekyylihila. Se antaa niille haihtuvuutta ja hieman kovuutta.
Elementtien sisäinen rakenne määrää niiden fysikaaliset ominaisuudet. Metalleille on ominaista kiilto, hyvä virran- ja lämmönjohtavuus. Ne ovat kovia, sitkeitä, muokattavia ja niissä on pieni värivalikoima (musta, harmaan sävyt, joskus kellertävä).
Epämetallit ovat nestemäisiä, kaasumaisia tai kiinteitä aineita, joilla ei ole kiiltoa ja muokattavuutta. Niiden värit vaihtelevat suuresti ja voivat olla punaisia, mustia, harmaita, keltaisia jne. Melkein kaikki ei-metallit ovat huonoja virran (paitsi hiiltä) ja lämmön (paitsi musta fosfori ja hiili) johtimia.
Epämetallien kemialliset ominaisuudet
Kemiallisissa reaktioissa epämetallit voivattoimivat sekä hapettimina että pelkistysaineina. Vuorovaikutuksessa metallien kanssa ne ottavat vastaan elektroneja, jolloin niillä on hapettavia ominaisuuksia.
Vuorovaikutuksessa muiden ei-metallien kanssa ne käyttäytyvät eri tavalla. Tällaisissa reaktioissa vähemmän elektronegatiivinen alkuaine toimii pelkistimenä, kun taas elektronegatiivisempi alkuaine toimii hapettavana aineena.
Hapen kanssa lähes kaikki (fluoria lukuun ottamatta) epämetallit toimivat pelkistysaineina. Vuorovaikutuksessa vedyn kanssa monet ovat hapettavia aineita, jotka muodostavat myöhemmin haihtuvia yhdisteitä.
Jotkin ei-metalliset elementit pystyvät muodostamaan useita yksinkertaisia aineita tai muunnelmia. Tätä ilmiötä kutsutaan allotropiaksi. Esimerkiksi hiiltä on grafiitin, timantin, karbiinin ja muiden muunnelmien muodossa. Hapella on niitä kaksi - otsoni ja itse happi. Fosfori on punaista, mustaa, valkoista ja metallista.
Epämetallia luonnossa
Epämetalleja on kaikkialla vaihtelevia määriä. Ne ovat osa maankuorta, ovat osa ilmakehää, hydrosfääriä, ovat läsnä maailmankaikkeudessa ja elävissä organismeissa. Ulkoavaruudessa yleisimmät ovat vety ja helium.
Maan sisällä tilanne on aivan toinen. Maankuoren tärkeimmät ainesosat ovat happi ja pii. Ne muodostavat yli 75% sen massasta. Mutta pienin määrä osuu jodille ja bromille.
Meriveden koostumuksessa hapen osuus on 85,80 % ja vedyn osuus 10,67 %. Sen koostumus sisältää myös klooria, rikkiä, booria, bromia, hiiltä,fluoria ja piitä. Typpi (78 %) ja happi (21 %) hallitsevat ilmakehän koostumusta.
Epämetallit, kuten hiili, vety, fosfori, rikki, happi ja typpi, ovat tärkeitä orgaanisia aineita. Ne tukevat kaikkien planeetallamme elävien olentojen, myös ihmisten, elintärkeää toimintaa.
