Los no metales. Generalidades y la tabla periódica de 18 columnas
Respiras dioxígeno, el arroz se cuece con el calor del gas licuado, el lápiz con que escribes lleva carbono y el cloro de la casa desinfecta el agua. Todo eso son no metales. Sin embargo, el dioxígeno es un gas, el azufre un sólido amarillo y el diamante lo más duro que existe. ¿Cómo pueden ser tan distintos y, aun así, pertenecer a la misma familia de elementos? Lo vamos a averiguar.
Los no metales en la tabla de 18 columnas
En 10.° grado usamos la tabla periódica de 18 columnas. Cada columna se numera del 1 al 18 (de izquierda a derecha) y cada fila horizontal es un periodo. Los elementos de una misma columna se parecen en sus propiedades.
Los no metales ocupan la zona de la derecha de la tabla (columnas 13 a 18, arriba). Los metales ocupan la izquierda y el centro. Una línea escalonada los separa.
Cinco elementos mandan en este capítulo:
| Elemento | Símbolo | Columna |
|---|---|---|
| Hidrógeno | H | 1 |
| Nitrógeno | N | 15 |
| Oxígeno | O | 16 |
| Azufre | S | 16 |
| Cloro | Cl | 17 |
Además, la columna da una pista: en los elementos de los grupos A, el número de electrones de valencia es la unidad del número de columna (columna 16 → 6 electrones, columna 17 → 7, columna 15 → 5).
Utiliza la tabla periódica de 18 columnas. Escribe el símbolo químico y el número de la columna (grupo) de cada uno de estos elementos: hidrógeno, nitrógeno, oxígeno,…
Utiliza la tabla periódica de 18 columnas. Escribe el símbolo químico y el número de la columna (grupo) de cada uno de estos elementos: hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y cloro. Indica además cuáles de ellos se ubican en la zona de los no metales, a la derecha de la tabla, y cuál es la excepción por su posición.
Sustancias de elementos metálicos y no metálicos
Un elemento es una clase de átomos; una sustancia es lo que realmente tocas en el laboratorio. Los elementos no metálicos forman sustancias muy variadas. A 25 °C:
-
Gases: dihidrógeno ($\text{H}_2$), dinitrógeno ($\text{N}_2$), dioxígeno ($\text{O}_2$), dicloro ($\text{Cl}_2$).
-
Sólidos: octazufre ($\text{S}_8$), carbono (diamante, grafito), fósforo.
-
Líquido: dibromo ($\text{Br}_2$), el único no metal líquido.
Observa la nomenclatura: las sustancias simples moleculares se nombran con prefijo (di-, octa-) para indicar cuántos átomos tiene la molécula.
Propiedades generales de los no metales (con excepciones):
-
No tienen brillo metálico y los sólidos suelen ser quebradizos.
-
Son malos conductores del calor y de la electricidad (el grafito es una excepción importante).
-
Muchos tienen temperaturas de fusión bajas.
Daniela tiene escritas las sustancias siguientes: $\text{Cl}2$, $\text{Fe}$, $\text{S}8$, $\text{Cu}$, $\text{N}2$ y $\text{C}$ (diamante). Clasifícalas en sustancias de…
Daniela tiene escritas las sustancias siguientes: $\text{Cl}_2$, $\text{Fe}$, $\text{S}_8$, $\text{Cu}$, $\text{N}_2$ y $\text{C}$ (diamante). Clasifícalas en sustancias de elementos metálicos y sustancias de elementos no metálicos. Después indica, de las no metálicas, cuáles son gaseosas y cuáles sólidas a temperatura ambiente.
Sustancias moleculares y con red atómica
Los no metales se unen entre sí con enlace covalente: comparten pares de electrones. Pero lo que se forma después de compartir puede ser de dos maneras muy distintas.
La estructura explica las propiedades:
-
Molecular: al fundir solo se vencen las fuerzas débiles entre moléculas. Baja temperatura de fusión ($\text{O}_2$: $-219$ °C; $\text{S}_8$: 115 °C).
-
Red atómica: al fundir hay que romper enlaces covalentes fuertes. Temperatura de fusión altísima (diamante, más de 3.500 °C) y gran dureza.
Define con tus palabras qué es una sustancia molecular y qué es una sustancia con red atómica (covalente). Pon un ejemplo de cada tipo entre las sustancias de elementos…
Define con tus palabras qué es una sustancia molecular y qué es una sustancia con red atómica (covalente). Pon un ejemplo de cada tipo entre las sustancias de elementos no metálicos y escribe su fórmula.
Se comparan tres sustancias de elementos no metálicos: | Sustancia | Fórmula | Temperatura de fusión (°C) | Estado a 25 °C | |---|---|---|---| | Dioxígeno | $\text{O}2$…
Se comparan tres sustancias de elementos no metálicos:
| Sustancia | Fórmula | Temperatura de fusión (°C) | Estado a 25 °C |
|---|---|---|---|
| Dioxígeno | $\text{O}_2$ | $-219$ | gas |
| Octazufre | $\text{S}_8$ | 115 | sólido |
| Diamante | $\text{C}$ | más de 3.500 | sólido |
Explica a qué se deben las grandes diferencias en la temperatura de fusión. Para ello relaciona el tipo de estructura de cada sustancia con las fuerzas que hay que vencer al fundirla.
Enlace en las moléculas diatómicas: por qué el N₂ casi no reacciona
Un átomo no metálico tiende a completar 8 electrones en su último nivel (octeto; el H completa 2). Lo logra compartiendo pares de electrones.
| Molécula | e⁻ de valencia por átomo | Pares compartidos | Enlace |
|---|---|---|---|
| $\text{Cl}_2$ | 7 | 1 | simple |
| $\text{O}_2$ | 6 | 2 | doble |
| $\text{N}_2$ | 5 | 3 | triple |
Cada átomo de Cl necesita 1 electrón más: comparte 1 par. Cada O necesita 2: comparte 2 pares. Cada N necesita 3: comparte 3 pares.
Cuantos más pares se comparten, más fuerte y más corto es el enlace. El triple enlace del $\text{N}\equiv\text{N}$ es muy difícil de romper, y para que el dinitrógeno reaccione hay que romperlo. Por eso es poco reactivo, mientras que el $\text{Cl}_2$, con un enlace simple, reacciona con facilidad.
Las moléculas de $\text{N}2$, $\text{O}2$ y $\text{Cl}2$ son diatómicas. Para cada una indica cuántos electrones de valencia tiene cada átomo y cuántos pares de…
Las moléculas de $\text{N}_2$, $\text{O}_2$ y $\text{Cl}_2$ son diatómicas. Para cada una indica cuántos electrones de valencia tiene cada átomo y cuántos pares de electrones se comparten entre los dos átomos. Escribe la fórmula de Lewis de cada molécula y explica por qué el dinitrógeno es mucho menos reactivo que el dicloro.
Cuando un no metal se une a un metal
Un metal (columnas 1 y 2) tiene pocos electrones de valencia y tiende a cederlos. Un no metal tiende a ganarlos. Entonces no hay compartición: hay transferencia y se forma un enlace iónico.
Ernesto hace reaccionar sodio con dicloro y obtiene cloruro de sodio. a) Escribe la ecuación química balanceada. b) Explica, en función de los electrones de valencia,…
Ernesto hace reaccionar sodio con dicloro y obtiene cloruro de sodio.
- a) Escribe la ecuación química balanceada.
- b) Explica, en función de los electrones de valencia, qué le ocurre a cada átomo y qué tipo de enlace se forma.
- c) Indica por qué las propiedades del producto son tan distintas de las del dicloro (por ejemplo, el estado de agregación).
Mismo elemento, distintas sustancias: alótropos
El carbono forma dos sustancias muy distintas: diamante y grafito. Las dos son carbono puro. Esta relación se llama alotropía, y las sustancias son formas alotrópicas del elemento.
| Diamante | Grafito | |
|---|---|---|
| Estructura | red atómica tridimensional; cada C unido a 4 vecinos | capas de átomos, cada C unido a 3 vecinos en el plano; las capas se unen débilmente |
| Dureza | muy duro | blando, las capas se deslizan |
| Electricidad | no conduce | conduce (hay electrones que se mueven en las capas) |
| Usos | herramientas de corte, perforación | minas de lápices, electrodos |
El diamante y el grafito están formados solo por átomos de carbono, pero se comportan de manera muy diferente: el diamante es duro y no conduce la corriente eléctrica,…
El diamante y el grafito están formados solo por átomos de carbono, pero se comportan de manera muy diferente: el diamante es duro y no conduce la corriente eléctrica, mientras que el grafito es blando, deja trazo en el papel y conduce la corriente.
- a) Indica cómo se llama esta relación entre ambas sustancias.
- b) Explica estas diferencias a partir de la estructura de cada una.
- c) Argumenta por qué el grafito se usa en las minas de los lápices y en los electrodos, y el diamante en herramientas de corte.
Desmontar un mito: «todos los no metales son gases»
Lázaro afirma que todos los no metales son gases y que ninguno conduce la corriente. Veamos si aguanta.
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No todos son gases: el $\text{S}_8$, el fósforo y el carbono (diamante, grafito) son sólidos; el dibromo es líquido.
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No todos son malos conductores: el grafito conduce porque tiene electrones que se mueven por sus capas.
Lo correcto: los no metales, situados a la derecha de la tabla, forman en general sustancias sin brillo metálico, con baja conductividad (con excepciones como el grafito) y que pueden ser gases, líquidos o sólidos según su estructura.
Lázaro afirma: «Todos los no metales son gases y ninguno conduce la corriente eléctrica». Analiza esta afirmación. a) Cita al menos tres ejemplos de no metales que no…
Lázaro afirma: «Todos los no metales son gases y ninguno conduce la corriente eléctrica». Analiza esta afirmación.
- a) Cita al menos tres ejemplos de no metales que no sean gases a temperatura ambiente y di en qué estado se encuentran.
- b) Menciona una sustancia de un elemento no metálico que conduzca la corriente eléctrica y explica por qué lo hace.
- c) Reescribe la afirmación de Lázaro de manera correcta, relacionando la posición en la tabla periódica con las propiedades generales de los no metales.
Vuelve al principio: el dioxígeno, el octazufre y el diamante son tan distintos porque, aunque los tres son no metales, sus átomos se organizan de maneras diferentes (moléculas pequeñas, moléculas grandes o red atómica).