Non metalli: proprietà, reazioni

Gli elementi classificati come non metalli si trovano, ad eccezione dell’idrogeno nei gruppi 14, 15 e 16 della Tavola Periodica.

tavola periodica

Sebbene gli alogeni e i gas gas nobili siano non metalli in genere la chimica dei non metalli si sofferma sullo studio degli elementi idrogeno, carbonio, azoto, fosforo, zolfo e selenio.

Nonostante i non metalli siano in numero nettamente minore rispetto ai metalli essi sono i maggiori costituenti dell’aria, del mare e della terra di cui costituiscono il 74.3%.

Proprietà

I non metalli sono caratterizzati dall’essere cattivi conduttori di elettricità e di calore; tali elementi inoltre non sono duttili né malleabili ma sono fragili e si presentano sia gassosi che liquidi o solidi. Essi hanno alte energie di ionizzazione e alta elettronegatività, non mostrano lucentezza né riflettono la luce.

I non metalli presentano abitualmente da 4 a 8 elettroni nel loro livello esterno e hanno numeri di ossidazione da 1 a 4 sebbene  possano esibire anche numero di ossidazione + 5 come nel caso di P2O5,  +6 come nel caso di SO3 o +7 come nel caso di HClO4. Gli elementi non metallici hanno tendenza ad acquistare elettroni e dare ioni negativi come nel caso di NaF o di condividere elettroni quando si legano tra loro per dare legami covalenti come nel caso di O2. Oltre a differenziarsi dai metalli per le loro caratteristiche fisiche i non metalli mostrano differenze anche in relazione alla reattività.

Ad esempio i metalli si ossidano in tutte le loro reazioni come ad esempio:
2 Al + 3 Br2 → 2 AlBr3

I non metalli invece possono sia ossidarsi che ridursi: ad esempio il fosforo è ossidato dall’ossigeno nella reazione

P4 + 5 O2 → P4O10
mentre è ridotto quando reagisce con il calcio per dare la fosfina:
6 Ca + P4 → 2 Ca3P4

Tenendo conto che il potere ossidante aumenta da sinistra verso destra e dal basso verso l’alto i non metalli, ad eccezione del carbonio e dell’idrogeno, sono buoni agenti ossidanti ed in particolare questa proprietà viene esibita dagli elementi più elettronegativi. Infatti non metalli con elettronegatività relativamente alta come ossigeno e cloro agiscono da ossidanti:

3 Cl2(g) + PH3(g) → PCl3(l) + 3 HCl(g)
3 O2(g) + 2 H2S(g) → 2 SO2(g) + 2 H2O(g)

mentre i non metalli con elettronegatività relativamente basse come carbonio e idrogeno possono agire da riducenti:

3 C(s) + Fe2O3(s) → 3 CO(g) + 2 Fe(s)
H2(g) + CuO(s) → Cu(s)  + H2O(g)

Reazioni con l’ossigeno

Essi reagiscono con l’ossigeno per dare ossidi acidi come ad esempio SO2, N2O3 e P2O5. Gli ossidi acidi in acqua danno gli acidi ternari H2SO3, HNO2, H3PO4.

Gli ossidi dei non metalli reagiscono con le basi per dare sale e acqua:
SO3 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O

Reazione con l’acqua

I non metalli non reagiscono con l’acqua anche se essa è presente sotto forma di vapore.

Reazione con gli acidi

Non tendono a reagire con gli acidi a meno che questi ultimi non abbiano, come nel caso dell’acido nitrico anche potere ossidante.

Ad esempio lo zolfo reagisce con l’acido nitrico secondo la reazione:
S + 6 HNO3 → H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O

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