Μέταλλα και αμέταλλα — ιδιότητες και διαφορές

Τα μέταλλα και τα αμέταλλα διαφέρουν κυρίως στον τρόπο με τον οποίο τα άτομά τους χειρίζονται τα ηλεκτρόνια και στις ιδιότητες που προκύπτουν από αυτό. Γενικά, τα μέταλλα άγουν καλά τη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό και τείνουν να χάνουν ηλεκτρόνια πιο εύκολα, ενώ τα αμέταλλα είναι συνήθως χειρότεροι αγωγοί και συχνότερα προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια ή τα μοιράζονται σε ομοιοπολικούς δεσμούς.

Αυτό είναι ένα γενικό μοτίβο, όχι ένας κανόνας χωρίς εξαιρέσεις. Αν χρειάζεσαι ακριβή πρόβλεψη, το συγκεκριμένο στοιχείο και οι χημικές συνθήκες εξακολουθούν να έχουν σημασία.

Μέταλλα και αμέταλλα με μια ματιά

• Τα μέταλλα είναι συχνά γυαλιστερά, ελατά και καλοί αγωγοί.
• Τα αμέταλλα είναι συχνά θαμπά ή εύθραυστα όταν είναι στερεά και συνήθως είναι κακοί αγωγοί.
• Τα μέταλλα συχνά σχηματίζουν θετικά ιόντα που λέγονται κατιόντα.
• Τα αμέταλλα συχνά σχηματίζουν αρνητικά ιόντα σε ιοντικές ενώσεις ή μοιράζονται ηλεκτρόνια σε ομοιοπολικές ενώσεις.

Αυτές είναι οι βασικές ιδέες που συνήθως χρειάζονται πρώτα οι μαθητές. Ο βαθύτερος λόγος έχει να κάνει με τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων.

Γιατί υπάρχει αυτή η διαφορά

Η διάκριση μεταξύ μετάλλων και αμετάλλων σχετίζεται κυρίως με το πόσο ισχυρά συγκρατούν τα άτομα τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια. Τα μέταλλα γενικά συγκρατούν αυτά τα ηλεκτρόνια λιγότερο ισχυρά από ό,τι τα αμέταλλα, οπότε σε πολλές αντιδράσεις χάνουν ηλεκτρόνια πιο εύκολα. Τα αμέταλλα συνήθως έλκουν τα ηλεκτρόνια πιο έντονα, οπότε συχνότερα τα προσλαμβάνουν ή τα μοιράζονται.

Αυτό βοηθά να εξηγηθούν δύο συνηθισμένα μοτίβα. Ένα μέταλλο μαζί με ένα αμέταλλο συχνά σχηματίζει ιοντική ένωση, επειδή σε πολλές περιπτώσεις η μεταφορά ηλεκτρονίων είναι ευνοϊκή. Τα μέταλλα επίσης τείνουν να άγουν καλά τον ηλεκτρισμό, επειδή τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινούνται μέσα σε ένα μεταλλικό στερεό πιο ελεύθερα απ’ ό,τι στα περισσότερα αμεταλλικά στερεά.

Ιδιότητες των μετάλλων

Τα μέταλλα είναι συχνά γυαλιστερά, καλοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, και ελατά, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να πάρουν σχήμα χωρίς να σπάσουν. Πολλά είναι επίσης όλκιμα, οπότε μπορούν να τραβηχτούν σε σύρματα.

Τα περισσότερα μέταλλα είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όχι όλα. Ο υδράργυρος είναι μια γνωστή εξαίρεση, επειδή είναι υγρός σε θερμοκρασία δωματίου.

Στις αντιδράσεις, τα μέταλλα συχνά σχηματίζουν θετικά ιόντα. Το νάτριο συνήθως σχηματίζει $Na^+$, το μαγνήσιο συνήθως σχηματίζει $Mg^{2+}$ και το αλουμίνιο συνήθως σχηματίζει $Al^{3+}$ σε εισαγωγικά προβλήματα χημείας.

Ιδιότητες των αμετάλλων

Τα αμέταλλα είναι συνήθως χειρότεροι αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Αν ένα αμέταλλο είναι στερεό, είναι συχνά εύθραυστο αντί να είναι ελατό.

Πολλά αμέταλλα είναι αέρια σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όχι όλα. Ο άνθρακας, το θείο και ο φώσφορος είναι στερεά αμέταλλα, και το βρώμιο είναι υγρό αμέταλλο.

Χημικά, τα αμέταλλα συχνά σχηματίζουν αρνητικά ιόντα σε ιοντικές ενώσεις ή μοιράζονται ηλεκτρόνια σε ομοιοπολικές ενώσεις. Το χλώριο συχνά σχηματίζει $Cl^-$ σε ιοντικές ενώσεις, ενώ το οξυγόνο συνήθως σχηματίζει $O^{2-}$ σε πολλά απλά παραδείγματα.

Λυμένο παράδειγμα: αλουμίνιο και θείο

Το αλουμίνιο είναι μέταλλο. Το θείο είναι αμέταλλο. Ακόμα και πριν μελετήσεις μια συγκεκριμένη αντίδραση, οι συνήθεις ιδιότητές τους ήδη δείχνουν διαφορετικές κατευθύνσεις.

Ένα κομμάτι αλουμινόχαρτο λυγίζει χωρίς να θρυμματίζεται και άγει καλά τον ηλεκτρισμό. Το στερεό θείο είναι εύθραυστο και δεν παρουσιάζει την ίδια εύκολη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτή η αντίθεση ταιριάζει με τον γενικό κανόνα: τα μέταλλα τείνουν να είναι ελατοί αγωγοί, ενώ τα στερεά αμέταλλα είναι συχνά εύθραυστοι μονωτές.

Το χημικό μοτίβο επίσης ταιριάζει. Το αλουμίνιο τείνει να χάνει ηλεκτρόνια και να σχηματίζει θετικά ιόντα, ενώ το θείο μπορεί να προσλαμβάνει ηλεκτρόνια σε ιοντικά περιβάλλοντα. Σε ένα εισαγωγικό μοντέλο, αυτό βοηθά να εξηγηθεί γιατί ένα μέταλλο και ένα αμέταλλο συχνά σχηματίζουν ιοντική ένωση.

Ο σκοπός του παραδείγματος δεν είναι ότι κάθε μέταλλο συμπεριφέρεται ακριβώς όπως το αλουμίνιο ή κάθε αμέταλλο ακριβώς όπως το θείο. Δείχνει πώς οι φυσικές ιδιότητες και η συμπεριφορά των ηλεκτρονίων συνήθως ευθυγραμμίζονται σε ένα απλό, εύκολο να θυμάσαι ζεύγος.

Συνηθισμένα λάθη για τα μέταλλα και τα αμέταλλα

Να υποθέτεις ότι το γυαλιστερό σημαίνει μέταλλο

Η μεταλλική λάμψη είναι συνηθισμένη στα μέταλλα, αλλά από μόνη της δεν είναι πλήρες κριτήριο. Και ορισμένα αμέταλλα μπορούν επίσης να φαίνονται γυαλιστερά.

Να νομίζεις ότι όλα τα αμέταλλα είναι αέρια

Πολλά αμέταλλα είναι αέρια σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όχι όλα. Το θείο και ο άνθρακας είναι στερεά αμέταλλα, και το βρώμιο είναι υγρό αμέταλλο.

Να αντιμετωπίζεις το μοτίβο ως απόλυτο

Αυτά είναι γενικά μοτίβα, όχι ακριβείς νόμοι. Η αγωγιμότητα, η εμφάνιση, η σκληρότητα και η δραστικότητα μπορούν να διαφέρουν από στοιχείο σε στοιχείο.

Να ξεχνάς τα μεταλλοειδή

Ορισμένα στοιχεία, όπως το πυρίτιο, παρουσιάζουν ενδιάμεση συμπεριφορά. Συνήθως κατατάσσονται ως μεταλλοειδή αντί να εντάσσονται αυστηρά είτε στην κατηγορία των μετάλλων είτε των αμετάλλων.

Πότε βοηθά αυτή η ταξινόμηση

Η ιδέα μέταλλα έναντι αμετάλλων είναι χρήσιμη όταν θέλεις μια γρήγορη πρώτη πρόβλεψη. Βοηθά όταν:

1. εκτιμάς αν ένα στοιχείο είναι πιο πιθανό να σχηματίσει κατιόντα ή ανιόντα
2. προβλέπεις αν ένα υλικό μπορεί να άγει καλά τον ηλεκτρισμό
3. κάνεις μια πρώτη εκτίμηση για ιονικό ή ομοιοπολικό δεσμό
4. διαβάζεις γενικές περιοδικές τάσεις στον περιοδικό πίνακα
5. συνδέεις τον τύπο του στοιχείου με πιθανές χρήσεις, όπως καλωδίωση ή μόνωση

Είναι ένα σημείο εκκίνησης, όχι ολόκληρη η ιστορία. Για ακριβή πρόβλεψη, χρειάζεσαι και πάλι το συγκεκριμένο στοιχείο, την ένωση και τις συνθήκες.

Δοκίμασε μια παρόμοια σύγκριση

Δοκίμασε τη δική σου εκδοχή με το μαγνήσιο και το οξυγόνο. Πρώτα ταξινόμησε κάθε στοιχείο ως μέταλλο ή αμέταλλο και μετά πρόβλεψε ποιο είναι πιο πιθανό να χάσει ηλεκτρόνια, ποιο είναι πιο πιθανό να προσλάβει ηλεκτρόνια και αν η ένωση είναι πιο πιθανό να είναι ιοντική ή ομοιοπολική. Αν θέλεις άλλη μία περίπτωση, σύγκρινε στη συνέχεια το νάτριο και το χλώριο.