非金属：歴史、特性、グループ、用途 - 化学 - 2025

非金属は、アルカリ金属と、グループ1（IA）に位置している水素を除いて、周期律表の右側に配置されている要素のグループです。それらが何かを知りたい場合は、pブロックの右上隅を確認する必要があります。

非金属原子は比較的小さく、それらの外側の電子シェルには多数の電子があります。非金属元素には、固体、液体、気体が含まれます。それらのほとんどは気体の状態ですが、それらのいくつかは大気を豊かにします。

茶色の非金属元素

非金属のかなりの部分は、すべての生物に化合物や高分子の形で存在します。たとえば、炭素、酸素、水素はすべてのタンパク質、脂質、炭水化物、および核酸に存在します。

リンは、すべての核酸および一部の炭水化物と脂質に存在します。硫黄は多くのタンパク質に含まれています。窒素はすべての核酸とタンパク質の一部です。

一方、地下のメタンガスと原油は、ほとんどが非金属元素で構成されています。実際、炭化水素（炭素と水素）は、周期表の元素数が少ないにもかかわらず、非金属がどれほど豊富であるかを示しています。

歴史

古代（紀元前3750年）以来、エジプト人は石炭を使用して、コーベライトやマラカイトなどの鉱物に含まれる銅を減らしていました。

1669年、ヘニンブランドは収集した尿からリンを分離することに成功しました。ヘンリーキャベンディッシュ（1776）は水素の同定に成功しましたが、ロバートボイル（1670）を含む数人の研究者が強酸と金属を反応させて水素を生成しました。

カール・シーレは、水銀の酸化物を硝酸塩と一緒に加熱して酸素を生成しました（1771）Curtoisはヨウ素の分離に成功しましたが、海藻からソルトピーターを準備しようとしました（1811）。BalardとGmelinは臭素を分離しました（1825）。

1868年に、ヤンセンとロッカーは、別の元素に属さない太陽光のスペクトルの研究で黄色の線を観察することによって、ヘリウムを独自に発見しました。モイサンはフッ素の分離に成功した（1886）。

1894年、レイリー卿とラムジーは窒素の特性を研究することでアルゴンを発見しました。Ramsay and Travers（1898）は、空気からの低温蒸留により、液体アルゴンからクリプトン、ネオン、キセノンを分離しました。

物理的及び化学的性質

硫黄は、最も代表的な非金属元素の1つです。出典：WikipediaのBen Mills。

物理的

非金属のいくつかの物理的性質は次のとおりです。

-電気伝導性が良いグラファイトの形の炭素を除いて、電気伝導度が低い。

-固体、液体、または気体の物理的な外観の下に表示されることがあります。

-断熱材として機能しないダイヤモンドの形の炭素を除いて、熱伝導率が低い。

・金属の金属光沢とは異なり、光沢がほとんどありません。

-非金属固体は壊れやすいため、延性や可鍛性はありません。

-融点と沸点が低い。

-結晶構造が異なる場合があります。したがって、リン、酸素、フッ素は立方晶構造を持っています。水素、炭素および窒素、六角形; 硫黄、塩素、臭素、ヨウ素、斜方晶系。

化学

非金属は、高いイオン化エネルギーと高い電気陰性度の値を持っているという特徴があります。たとえば、フッ素は電気陰性度が最も高く（3.98）、非金属の中で最も反応性の高い元素です。

しかし、驚くべきことに、希ガスであるヘリウム（5.5）とネオン（4.84）の電気陰性度は最も高くなっています。ただし、外側の電子シェルがいっぱいであるため、化学的に不活性です。

非金属は、金属とイオン化合物を形成し、非金属と共有結合します。

非金属元素は、共有結合で結合された二原子分子を​​形成していることがわかります。一方、希ガスの原子は原子単位の形をしています。

それらは水と反応して酸を生成する酸酸化物を形成します。

非金属グループおよび元素

グループ1

それは水素、無色無臭のガス、二原子で構成されています。酸化状態+1。空気より密度が低い。固体状態では、六角形の結晶構造を持っています。水素はあまり反応しません。

グループ14

カーボンはこのグループで唯一の非金属です。黒鉛の形の炭素は光沢のある固体で、六角形の結晶構造を持っています。導電率が高いです。最も一般的な酸化状態は+2と+4です。

グループ15

窒素

無色無臭のガス。わずかに反応する要素であり、空気よりもわずかに密度が高くなります。最も一般的な酸化状態：-3および+5。それは二原子分子N _2を形成します。

一致

固体、その色は白、黄色または黒にすることができます。少し反応。斜方晶構造。電気陰性2.1。最も一般的な酸化状態：-3および+5。

グループ16

酸素

無色または淡いブルーのガス、無臭。一般に非反応性です。立方結晶構造。絶縁体で強力な酸化剤です。電気陰性3.5。酸化状態-2

硫黄

明るい黄色、もろく、適度に反応性の固体。斜方晶構造。共有結合を形成します。電気陰性2.5。最も一般的な酸化状態：-2、+ 2、+ 4、+ 6。

セレン

灰色または赤みがかった黒色の固体。灰色のセレンは光に敏感な導電性を示します。柔らかくもろい固体です。電気陰性2.4。酸化状態：-2、+ 2、+ 4、+ 6。

グループ17

ふっ素

それは非常に有毒な淡黄色のガスです。それは非常に反応的な要素です。それは二原子分子F ₂として発生します。固体状態では、立方体の形で結晶化します。電気陰性3.98。酸化状態-1。

塩素

緑黄色のガスです。二原子分子Cl _2を示します。それは非常に反応的です。固体状態では、結晶構造は斜方晶系です。電気陰性3.0。酸化状態：-1、+ 1、+ 3、+ 5、+ 7。

臭素

赤褐色の液体です。電気陰性度2.8。酸化状態-1、+ 1、+ 3、+ 5、+ 7。

ヨウ素

昇華すると紫色の蒸気を放出する黒色の固体です。斜方晶構造。金属ヨウ化物はイオン性です。電気陰性2.5。酸化状態：-1、+ 1、+ 3、+ 5、および+7。

ステータス

黒一色です。顔を中心とした立方晶構造。電気陰性2.2。弱い酸化剤です。

グループ18

ヘリウム

熱伝導率が高いです。電気陰性度5.5。化学的に不活性で不燃性です。低密度と高流動性。

ネオン

液体状態での高い冷却能力。電気陰性度4.84。希ガスの中で最も反応性が低いものです。

アルゴン

空気より密度が高いです。化学的に不活性。電気陰性度3.2。

クリプトン

電気陰性2.94。フッ素と反応して二フッ化クリプトン（KrF ₂）を形成します。

キセノン

血液脳関門を通過します。光を出すことで電流に反応します。電気陰性2.2。フッ素、金、酸素と錯体を形成します。

ラドン

放射性元素です。電気陰性2.06。フッ素（RnF ₂）および酸素（RnO ₃）と化合物を形成します。

用途

水素

ロケット推進や水素を利用する自動車エンジンの燃料として利用されています。アンモニア（NH ₃）の合成と脂肪の水素化に使用されます。

炭素

グラファイトは、スポーツ用品の製造に使用される鉛筆や高強度繊維の製造に使用されます。ダイヤモンドは高価な宝石として、またドリル穴では研磨剤として使用されます。炭酸飲料の製造には二酸化炭素が使用されます。

窒素

アンモニア、硝酸、尿素の製造に使用されます。窒素は植物にとって不可欠な要素であり、肥料の製造に使用されます。

一致

白リンは殺鼠剤、殺虫剤、花火産業で使用されています。赤リンはマッチを作るために使用されます。その化合物は肥料の製造にも使用されます。

酸素

酸素は鋼、プラスチック、繊維の製造に使用されます。また、ロケット推進剤、酸素療法、航空機、潜水艦、宇宙飛行の呼吸補助にも使用されます。

硫黄

硫酸、火薬、ゴムの加硫などの原料として使用されています。亜硫酸塩は紙の漂白や殺菌剤に使用されます。

セレン

ガラスに緋色の赤い色合いを付けるために使用されます。また、ガラスへの鉄化合物の混入によって生成される緑がかった色合いを中和するためにも使用されます。それはドアおよびエレベーターの適用の光電池で使用されます。

ふっ素

虫歯予防のために練り歯磨きに配合されています。テフロンの原料にはフッ化水素を使用しています。単原子フッ素は、半導体の製造に使用されます。

塩素

抽出冶金や、PVCなどのさまざまな製品の製造のための炭化水素の塩素化に使用されます。塩素は木材パルプや繊維の漂白剤に使用されています。水消毒剤としても使用されています。

臭素

感光性レンズ用の臭化銀の調製や写真フィルムに使用されるほか、鎮静剤臭化ナトリウムやガソリンのアンチノック成分であるジブロモメタンの製造にも使用されます。

ヨウ素

甲状腺甲状腺腫を予防するためにヨウ化カリウム（KI）が追加されます。ヨウ素のチンキ剤は防腐剤や殺菌剤として使用されます。ヨウ素は甲状腺ホルモンの一部です。

ヘリウム

熱気球の充填に使用され、酸素と混合して深呼吸を行います。不活性雰囲気での溶接に使用され、研究で非常に低い温度を維持するのにも役立ちます。

ネオン

電気の作用で照らされるガラス管（赤いネオン）。

アルゴン

溶接や白熱電球の充填時の雰囲気を作るために使用されます。

キセノン

キセノンとクリプトンの混合物は、短い写真露出での高輝度フラッシュの生成に使用されます。

ラドン

放射線療法による癌性腫瘍の治療に使用されます。

参考文献

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