Por ejemplo, el aire de la atmósfera terrestre está formado por una mezcla de nitrógeno molecular y oxígeno, además de una pequeña cantidad de otros elementos. Mientras que lasaleaciones como el latón están formadas por una combinación de cobre y zinc. La atmósfera contiene una proporción abrumadora de no metales y metales, mientras que las aleaciones puras sólo contienen metal. En este artículo exploraremos las propiedades y características tanto de los metales como de los no metales.
- En primer lugar, exploraremos la definición de metales y no metales.
- Después estudiaremos las características de los metales y los no metales estudiando sus diferencias.
- Después, investigaremos distintos elementos y determinaremos si son metales o no metales.
- Por último, repasaremos algunas preguntas de práctica que podrías ver en tus exámenes.
Definición de metales y no metales
Como ya se ha dicho, los elementos se dividen en dos grandes categorías: metales y no metales.
Los metales son elementos que reaccionan químicamente perdiendo sus electrones exteriores para formar iones positivos.
Los no metales son elementos que no forman iones positivos al reaccionar químicamente.
Una forma de diferenciar un metal de un no metal es analizar su comportamiento en una reacción química. Los elementos intentan conseguir una mayor estabilidad teniendo una capa exterior completa de electrones.
En el modelo de Bohr del átomo, la primera capa de electrones sólo puede contener un máximo de dos electrones, mientras que la segunda y la tercera contienen ocho electrones cuando están llenas. Las capas internas deben llenarse antes de que los electrones empiecen a llenar las capas externas. En este nivel no tienes que preocuparte por las envolturas de electrones más allá de la tercera envoltura.
Pueden hacerlo de dos formas
- ganando electrones,
- perdiendo electrones.
Los elementos que pierden electrones en las reacciones químicas acaban formando iones positivos son los metales. Mientras que los elementos que no forman iones positivos, en cambio ganan electrones para formar iones negativos. Además, los elementos del grupo 0 (que ya tienen la capa externa llena de electrones) también presentan las propiedades y características de los no metales.
Los iones son átomos o moléculas que tienen carga eléctrica debido a la ganancia o pérdida de electrones.
Sin embargo, puede haber excepciones. Algunos elementos tienen las características de los elementos de los metales y de los no metales. Estos tipos de metales se denominan metaloides o semimetales.
Un ejemplo de ello es el silicio, que tiene una estructura atómica como la de un metal, pero no puede conducir bien la electricidad.
En la tabla periódica, tenemos una tendencia general. A medida que te desplazas por el periodo de izquierda a derecha en la tabla periódica, disminuyen las características metálicas de los elementos. A medida que desciendes en un grupo, las características metálicas de los elementos aumentan.
Recuerda que el número de período corresponde al número de capas de electrones que están al menos parcialmente llenas, mientras que el número de grupo corresponde al número de electrones de la capa exterior. Los que seáis buenos observadores os daréis cuenta en la tabla periódica de que, al aumentar el número de período, aumenta el número de elementos clasificados como metales con respecto a la fila anterior. ¿A qué se debe esto?
Fig. 2 - El elemento Bismuto como cristal sintetizado.
Utilicemos el Bismuto \(\ce{Bi}\) como ejemplo. Tiene un número de grupo de 5, por lo que tiene 5 electrones en su capa externa. Además, tiene un número de período 6, por lo que tiene 6 capas de electrones en total, lo cual es bastante. Podrías suponer erróneamente que al bismuto le resultaría más fácil ganar 3 electrones que perder 5 para alcanzar la estabilidad. Sin embargo, los electrones de carga negativa de la sexta envoltura están muy lejos (en términos relativos) del núcleo de carga positiva. Esto significa que los electrones de la sexta capa sólo están débilmente ligados al núcleo. Esto hace que al bismuto le resulte más fácil perder 5 electrones que ganar 3.
Recuerda que los metales se definen por su tendencia a reaccionar químicamente y formar iones positivos. Como el Bismuto prefiere perder electrones, se convertirá en un ion positivo tras una reacción química y, por tanto, se clasificará como metal. (La información de esta inmersión profunda sólo araña la superficie de por qué el Bismuto reacciona para formar un ion positivo, la explicación completa requiere conocimientos de física cuántica).
Características de los metales y los no metales
Ahora que sabemos qué son los metales y los no metales, exploremos la diferencia entre ambos. Podemos empezar por fijarnos en sus configuraciones electrónicas. Los metales de bajo número atómico tendrán generalmente de 1 a 3 electrones de la capa externa y los no metales de 4 a 8 electrones de la capa externa.
Pasemos al enlace, los metales se unen mediante enlace metálico a través de la pérdida de los electrones exteriores. Los no metales utilizan otros tipos de enlace, como el enlace covalente, en el que los electrones se comparten entre los átomos de las moléculas.
En cuanto a la conductividad, los metales son muy buenos conductores de la electricidad, pero los no metales son malos conductores de la electricidad.
Laconductividad es la capacidad de una sustancia para transferir energía calorífica o corriente eléctrica de un lugar a otro.
Pasemos a ver cómo reaccionan químicamente los metales y los no metales con un par de sustancias comunes. Al reaccionar con el oxígeno, los metales forman óxidos básicos y algunos son anfóteros. Los no metales forman óxidos ácidos que a veces pueden ser neutros. Además, los metales pueden reaccionar fácilmente con los ácidos, mientras que los no metales tienden a no reaccionar con los ácidos.
Una molécula o ion anfótero tiene la capacidad de reaccionar con una base y un ácido.
Un óxido ácido que es neutro no presenta ninguna de las propiedades típicas de los ácidos y no puede formar sales.
Observando las propiedades físicas de los metales en metales y no metales. Los metales tienden a ser brillantes, son sólidos a temperatura ambiente (aparte del mercurio), son maleables, dúctiles y tienen un punto de fusión y ebullición elevados. En cambio, los no metales son opacos y no reflejan la luz, sus estados a temperatura ambiente varían, son quebradizos y tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos.
Maleabilidad es una medida de la facilidad con que se puede doblar un material para darle forma.
Laductilidad es la facilidad con que un material puede estirarse para formar hilos finos.
Fig. 3 - Un haz de alambre de cobre. Es maleable y dúctil, por lo que presenta las características de un metal.
Característica | Metal | No metálico |
Configuración electrónica | 1-3 electrones exteriores | 4-7 electrones exteriores |
Conductividad | Buen conductor | Mal conductor |
Enlace | Forma enlaces metálicos perdiendo electrones | Forma enlaces covalentes compartiendo electrones |
Óxido | Forma óxidos básicos y algunos anfóteros | Forma óxidos ácidos y algunos neutros |
Reacciona con los ácidos | Reacciona fácilmente con los ácidos | Tiende a no reaccionar con los ácidos |
Propiedades físicas | Brillante | No brillante |
Sólido a temperatura ambiente (excepto el mercurio) | Diferentes estados a temperatura ambiente | |
Dúctil y maleable | Quebradizo | |
Punto de ebullición alto | Punto de ebullición bajo | |
Punto de fusión alto | Punto de fusión bajo |
Tabla. 1 - Características de los metales y no metales
Elementos metálicos y no metálicos
Ya hemos hablado de lo que son los metales y los no metales, y de sus características. Pero, ¿qué elementos son metálicos y no metálicos? Exploremos algunos ejemplos comunes.
Oxígeno
El oxígeno es un no metal y tiene el símbolo químico \(\ce{O}\). Es uno de los elementos más comunes que se encuentran en la Tierra y el segundo elemento más abundante en la atmósfera. El oxígeno es un elemento importante, ya que es necesario para la supervivencia de plantas y animales. El oxígeno no se encuentra por sí mismo, sino que los científicos tienen que separarlo de otros elementos. El oxígeno tiene dos formas alotrópicas (diatómica y triatómica) que se dan en la naturaleza, el oxígeno molecular \(\ce{O2}\) y el ozono \(\ce{O3}\).
Un elemento puede ser alotrópico si puede existir en más de una forma física.
Por sí mismo, el oxígeno es incoloro, inodoro y no tiene sabor. El oxígeno tiene muchas aplicaciones prácticas. Por ejemplo, los animales y las plantas necesitan oxígeno para realizar la respiración, que produce energía. El oxígeno también se utiliza en la fabricación y alimentación de motores de cohetes.
Carbono
Fig. 4 - Un diamante sintetizado, que es una forma alotrópica del carbono.
El carbono también es un no metal y tiene el símbolo químico \(\ce{C}\). El carbono es otro elemento importante para la vida. Prácticamente todas las moléculas de todos los organismos vivos contienen carbono, ya que puede formar enlaces fácilmente con muchos otros tipos de átomos, lo que permite la flexibilidad y la función que requieren la mayoría de las biomoléculas.
El carbono es alotrópico y puede existir como grafito y diamante, que son materiales valiosos. Además, las sustancias que tienen grandes cantidades de carbono, como el carbón, se queman para proporcionarnos energía para nuestra vida cotidiana; se conocen como combustibles fósiles.
Aluminio
El aluminio es un metal y tiene el símbolo químico \(\ce{al}\). El aluminio es uno de los metales más abundantes de la Tierra. Es ligero y sus propiedades metálicas permiten utilizarlo en diversas industrias, como el transporte, la construcción y otras. Es clave para nuestra vida moderna.
Magnesio
El magnesio es un metal y tiene el símbolo químico \(\ce{Mg}\). El magnesio es otro metal ligero y abundante. Al igual que el oxígeno, el magnesio no se encuentra solo. Más bien suele encontrarse formando parte de compuestos en las rocas y el suelo. El magnesio también puede utilizarse para separar otros metales de sus compuestos, ya que es algo que se denomina agente reductor. Como no es muy fuerte, suele combinarse con otros metales para hacer aleaciones que lo hagan más útil como material de construcción.
Ejemplos de metales y no metales
Hasta ahora hemos explorado la definición de metales y no metales, sus diferentes características y algunos ejemplos de sus elementos y sus usos. Consolidemos nuestros conocimientos y respondamos a algunas preguntas de práctica.
Pregunta
¿Qué es un metaloide y pon un ejemplo de uno?
Solución
Elementos que tienen las características de los elementos de los metales y de los no metales. Un ejemplo de ello es el silicio, que tiene una estructura como la de un metal pero no puede conducir bien la electricidad.
Pregunta 2
Di tres diferencias entre un metal y un no metal.
Solución 2
Los metales son buenos conductores de la electricidad, pero los no metales son malos conductores. Los metales reaccionan fácilmente con los ácidos y los no metales no. Por último, los metales forman enlaces metálicos y los no metales forman enlaces covalentes.
Pregunta 3
Un elemento tiene un número de grupo 2 y un número de período 2. Sin consultar la tabla periódica, ¿esperas que este elemento sea un metal o un no metal?
Solución 3
El elemento tiene un número de período 2, lo que significa que tiene un número atómico pequeño. El elemento también tiene un número de grupo 2, lo que significa que tiene 2 electrones en su capa externa. Con un número atómico bajo, es más fácil que este elemento alcance la estabilidad perdiendo 2 electrones que ganando 6.
Al perder 2 electrones de carga negativa, el elemento se convierte en un ion de carga positiva. Este elemento es un metal.
Metales y no metales - Puntos clave
- Los elementos pueden dividirse en dos grandes categorías: metales y no metales.
- Los metales son elementos que forman iones negativos al sufrir una reacción química.
- Los no metales son elementos que no forman iones positivos al reaccionar químicamente.
- Los elementos que tienen características tanto de los metales como de los no metales se llaman metaloides.
- Hay muchas diferencias entre los metales y los no metales, como que los metales son buenos conductores de la electricidad y los no metales no.
- Un ejemplo de elemento metálico es el aluminio.
- Un ejemplo de elemento no metálico es el oxígeno.
Referencias
- Fig. 2 - Bicristal (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bi-crystal.jpg) de Alchemist-hp y Richard Baltz tiene licencia CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
- Fig. 3 - Hilo de cobre litz esmaltado (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Enamelled_litz_copper_wire.JPG) por Alisdojo dominio público
- Fig. 4 - Edad de diamante (https://www.flickr.com/photos/jurvetson/156830367) de Steve Jurvetson está bajo licencia CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
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