Ametal
Her bir elementin ne sıklıkla ametal olarak sınıflandırıldığını gösteren periyodik tablo özeti:
14 etkili bir şekilde her zaman 3 sıklıkta 6 bazen (metaloidler)
Yakındaki metaller gri yazı tipiyle gösterilmiştir.
Ametalin kesin bir tanımı yoktur; hangi elementlerin bu şekilde sayılacağı değişir.
Hidrojen genellikle 1. grupta yer alır (aşağıdaki tam tabloya göre) ancak 17. grupta da yer alabilir (yukarıdaki alıntıya göre).
| ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ⓘ |
| ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ ▉ |
Kimyada ametal, genellikle metalik özelliklerin baskın olmadığı kimyasal bir elementtir; renksiz gazlardan (hidrojen gibi) parlak ve yüksek erime noktalı katılara (bor gibi) kadar çeşitlilik gösterirler. Ametallerdeki elektronlar metallerdekilerden farklı davranır. Bazı istisnalar dışında, ametallerdeki elektronlar yerlerinde sabittir, bu da ametallerin genellikle zayıf ısı ve elektrik iletkenleri olmalarına ve katı olduklarında kırılgan veya ufalanabilir olmalarına neden olur. Metallerdeki elektronlar genellikle serbest hareket eder ve bu nedenle metaller iyi iletkenlerdir ve çoğu kolayca düzleştirilerek levhalar haline getirilebilir ve teller halinde çekilebilir. Ametal atomlar orta ila yüksek derecede elektronegatiftir; kimyasal reaksiyonlarda elektron çekme ve asidik bileşikler oluşturma eğilimindedirler. ⓘ
İki ametal, hidrojen ve helyum, gözlemlenebilir evrendeki sıradan maddenin kütle olarak yaklaşık %99'unu oluşturur. Beş ametal element, hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen ve silikon, büyük ölçüde Dünya'nın kabuğunu, atmosferini, okyanuslarını ve biyosferini oluşturur. ⓘ
Ametallerin çoğunun biyolojik, teknolojik veya evsel rolleri veya kullanımları vardır. Canlı organizmalar neredeyse tamamen ametal hidrojen, oksijen, karbon ve nitrojenden oluşur. Neredeyse tüm ametallerin tıp ve eczacılıkta; aydınlatma ve lazerlerde ve ev eşyalarında bireysel kullanımları vardır. ⓘ
Ametal terimi en az 1566 yılına dayanmakla birlikte, ametalin yaygın olarak kabul edilen kesin bir tanımı yoktur. Bazı elementler metalik ve ametalik özelliklerin belirgin bir karışımına sahiptir; bu sınırdaki durumlardan hangilerinin ametal olarak sayılacağı sınıflandırma kriterlerine bağlı olarak değişebilir. On dört element etkin bir şekilde her zaman ametal olarak kabul edilir ve ekteki periyodik tablo özetinde gösterildiği gibi, yaklaşık dokuz tanesi daha sıklıkla veya bazen eklenir. ⓘ
Ametal, metal özelliği göstermeyen elementlerdir. Isıyı ve elektrik akımını iletmek gibi metallere özgü özellikleri göstermezler. Ayrıca kendi aralarındaki ortak özellikleri yok denecek kadar azdır. Genellikle karbon, azot, fosfor, oksijen, kükürt, selenyum, flor, klor, brom, iyot ve soy gaz elementlerine ametal denir. ⓘ
Oda sıcaklığında katı, sıvı ve gaz halde bulunan ametaller vardır. Örneğin Oksijen, Azot, Hidrojen, Klor gibi elementler saf halde iken oda sıcaklığında gaz halinde bulunur. Brom sıvı bir ametaldir. Karbon, Fosfor, Kükürt, İyot ise oda sıcaklığında katı halde bulunur. Ametallere şekil verilemez. Çünkü katı olanlar kırılgandır, dövülerek işlenemezler. Mattırlar, ışığı yansıtmazlar. Grafit ve Fulleren hariç elektriği ve ısıyı iletmezler. Erime, kaynama noktaları düşüktür. Kendi aralarında kovalent bileşikleri, metallerle de iyonik bileşikleri oluştururlar. Genellikle moleküler halde bulunurlar. Oksijenli bileşiklerinin sulu çözeltileri asit karakterlidir. Son enerji düzeyinde 5,6 ve 7 elektron bulunur. ⓘ
Hidrojen metal ya da ametal olarak kabul edilmez. Diğer ametaller grubunda incelenir. ⓘ
Tanım ve uygulanabilir elementler
Ametal, diğer özelliklerinin yanı sıra nispeten düşük yoğunluğa ve orta ila yüksek elektronegatifliğe sahip kimyasal bir elementtir. Genel olarak, parlaklık, deforme olabilirlik, iyi termal ve elektrik iletkenliği ve düşük elektronegatiflik gibi daha metalik özelliklerden yoksundurlar. Ametalin kesin bir tanımı olmadığından, hangi elementlerin bu şekilde sınıflandırılacağı konusunda kaynaklar arasında bazı farklılıklarla karşılaşılabilir. İlgili kararlar, hangi özellik veya özelliklerin metalik olmayan veya metalik karakterin en çok göstergesi olarak kabul edildiğine bağlıdır. ⓘ
Steudel 2020'de yirmi üç elementi ametal olarak tanımış olsa da, bu tür bir liste tartışmaya açıktır. Hidrojen, oksijen, nitrojen ve kükürt; aşındırıcı halojenler flor, klor, brom ve iyot; ve asal gazlar helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radon, her zaman etkin bir şekilde bu şekilde tanınan on dört elementtir; bkz. örneğin Larrañaga ve diğerleri. Aynı yazarlar karbon, fosfor ve selenyumu ametal olarak kabul ederken, Vernon daha önce bu üç elementin bazen metaloid olarak sayıldığını bildirmişti. Yaygın olarak metaloid olarak tanınan elementler, yani bor; silisyum ve germanyum; arsenik ve antimon; ve tellür, metaller ve ametaller arasında ayrım yapmak için kullanılan kriterler yetersiz olduğunda bazen metaller ve ametaller arasında bir ara sınıf olarak sayılır; diğer zamanlarda ise ametal kimyaları ışığında ametal olarak sayılırlar. ⓘ
Bilinen 118 elementten ametal olarak kabul edilebilecek 23 tanesi metallerden birkaç kat daha fazladır. Beşinci halojen olan astatin, nadirliği ve yoğun radyoaktivitesi nedeniyle genellikle göz ardı edilir; teori ve deneysel kanıtlar onun bir metal olduğunu göstermektedir. Süper ağır elementler kopernisyum (Z = 112) ve oganesson (118) ametal olabilir; gerçek durumları henüz doğrulanmamıştır. ⓘ
Genel özellikler
Fiziksel
bazı metalik olmayan elementlerin
Dışarıdan bakıldığında, ametal elementlerin yaklaşık yarısı renkli veya renksiz gazlardır; geri kalanların çoğu ise parlak katılardır. Tek sıvı olan brom o kadar uçucudur ki, genellikle üzerinde bir duman tabakası bulunur; sülfür ise tek renkli katı ametaldir. Akışkan ametallerin yoğunlukları, erime noktaları ve kaynama noktaları çok düşüktür ve zayıf ısı ve elektrik iletkenleridir. Katı ametal elementlerin yoğunlukları düşüktür, kırılgandırlar veya ufalanırlar, düşük mekanik ve yapısal mukavemete sahiptirler ve zayıftan iyiye doğru iletkendirler. ⓘ
Ametallerin çeşitli iç yapıları ve bağlanma düzenlemeleri, biçim farklılıklarını açıklar. Ayrık atomlar (örneğin ksenon) veya moleküller (örneğin oksijen, kükürt, brom) olarak var olanlar, atomları veya molekülleri arasında etkili olan zayıf Londra dağılım kuvvetleri tarafından bir arada tutuldukları için düşük erime ve kaynama noktalarına sahip olma eğilimindedirler. Birçoğu oda sıcaklığında gazdır. 1000'e kadar atomdan oluşan zincirler (örneğin selenyum), tabakalar (örneğin karbon) veya 3D kafesler (örneğin silikon) gibi dev yapılar oluşturan ametaller, daha güçlü kovalent bağlarının üstesinden gelmek için daha fazla enerji gerektiğinden daha yüksek erime ve kaynama noktalarına sahiptir; hepsi katıdır. Periyodik tablonun sol tarafına veya bir sütunun daha aşağısına yakın olanlar, metallere yakınlıklarıyla tutarlı olarak molekülleri, zincirleri veya katmanları arasında genellikle bazı zayıf metalik etkileşimlere sahiptir; bu bor, karbon, fosfor, arsenik, selenyum, antimon, tellür ve iyotta görülür. ⓘ
Ametallerin elektrik ve ısı iletkenlikleri ve katı olanların kırılgan doğası da aynı şekilde iç düzenlemeleriyle ilgilidir. İyi iletkenlik ve plastiklik (dövülebilirlik, süneklik) normalde metallerde serbest hareket eden ve düzgün dağılmış elektronların varlığıyla ilişkilendirilirken, ametallerdeki elektronlar tipik olarak böyle bir hareketlilikten yoksundur. Ametal elementler arasında iyi elektrik ve ısı iletkenliği sadece karbon, arsenik ve antimonda görülür. Bunun dışında iyi termal iletkenlik sadece bor, silikon, fosfor ve germanyumda görülür; bu iletkenlik bu elementlerin kristal kafeslerinin titreşimleri yoluyla iletilir. Orta derecede elektrik iletkenliği bor, silikon, fosfor, germanyum, selenyum, tellür ve iyotta görülür. Plastiklik sadece karbon, fosfor, sülfür, selenyum ve metaloid ametallerde sınırlı durumlarda ortaya çıkar. ⓘ
Metaller ve ametaller arasındaki fiziksel farklılıklar iç ve dış atomik kuvvetlerden kaynaklanır. İçsel olarak, bir atomun çekirdeğindeki protonlardan kaynaklanan pozitif yük, atomun dış elektronlarını yerinde tutmak için hareket eder. Dışsal olarak, aynı elektronlar yakın atomlardaki protonlardan gelen çekici kuvvetlere maruz kalır. Dış kuvvetler iç kuvvetten büyük veya ona eşit olduğunda, dış elektronların atomlar arasında serbestçe hareket etmesi beklenir ve metalik özellikler öngörülür. Aksi takdirde metalik olmayan özellikler beklenir. ⓘ
Kimyasal
| Aspect | Metaller | Ametaller |
|---|---|---|
| Elektronegatiflik | Ametallerden daha düşük, bazı istisnalar dışında |
Orta ila çok yüksek |
| Kimyasal bağlanma | ||
| Nadiren oluşur kovalent bağlar |
Sıkça form kovalent bağlar | |
| Metalik bağlar (alaşımlar) metaller arasında |
Kovalent bağlar ametaller arasında | |
| Ametaller ve metaller arasındaki iyonik bağlar | ||
| Oksidasyon devletler |
Pozitif | Negatif veya pozitif |
| Oksitler | Düşük oksitlerde bazik; giderek daha asidik yüksek oksitlerde |
Asidik; asla bazik değildir |
| Sulu ortamda çözüm |
Katyonlar olarak var olur | Anyon olarak var olur veya oksiyanyonlar |
Ametaller orta ila yüksek elektronegatiflik değerlerine sahiptir ve kimyasal reaksiyonlarda asidik bileşikler oluşturma eğilimindedir. Örneğin, katı ametaller (metaloidler dahil) nitrik asitle reaksiyona girerek ya bir asit ya da asidik olan veya asidik özellikleri baskın olan bir oksit oluşturur. ⓘ
Elektron verme eğiliminde olan metallerin aksine, reaksiyona girdiklerinde elektron kazanma veya paylaşma eğilimindedirler. Daha spesifik olarak, soy gazların (dolu dış kabuklara sahip olan) elektron konfigürasyonlarının kararlılığı göz önüne alındığında, ametaller genellikle bir sonraki soy gazın elektron konfigürasyonunu vermek için yeterli sayıda elektron kazanırken, metaller onları bir önceki soy gazın elektron konfigürasyonuyla bırakmaya yetecek kadar elektron kaybetme eğilimindedir. Ametal elementler için bu eğilim düet ve oktet kurallarında özetlenmiştir (ve metaller için daha az titizlikle takip edilen 18 elektron kuralı vardır). ⓘ
Niceliksel olarak, ametaller çoğunlukla metallerden daha yüksek iyonlaşma enerjilerine, elektron yakınlıklarına, elektronegatiflik değerlerine ve standart indirgenme potansiyellerine sahiptir. Genel olarak, bu değerler ne kadar yüksekse element o kadar ametaldir. ⓘ
Metaller ve ametaller arasındaki kimyasal farklılıklar büyük ölçüde tek bir atomun pozitif nükleer yükü ile negatif yüklü dış elektronları arasındaki çekici kuvvetten kaynaklanır. Periyodik tablonun her periyodunda soldan sağa doğru nükleer yük, atomdaki proton sayısı arttıkça artar. atom çekirdeği artar. Artan nükleer yük dış elektronları çekirdeğe yaklaştırdığı için atom yarıçapında buna bağlı bir azalma olur. Metallerde nükleer yükün etkisi genellikle metal olmayan elementlere göre daha zayıftır. Bu nedenle, kimyasal bağlarda metaller elektron kaybetme ve pozitif yüklü veya polarize atomlar veya iyonlar oluşturma eğilimindeyken, ametaller daha güçlü nükleer yükleri nedeniyle aynı elektronları kazanma ve negatif yüklü iyonlar veya polarize atomlar oluşturma eğilimindedir. ⓘ
Ametaller tarafından oluşturulan bileşiklerin sayısı çok fazladır. Kimyasal Özetler Servisi'nin 2 Kasım 2021 tarihli kayıtlarında yer alan 895.501.834 bileşikte en sık rastlanan elementlerin "ilk 20" tablosundaki ilk on sıra ametaller tarafından işgal edilmiştir. Bileşiklerin çoğunda (%80) hidrojen, karbon, oksijen ve nitrojen birlikte bulunmuştur. Bir metaloid olan silikon 11. sırada yer aldı. Görülme sıklığı %0,14 olan en yüksek metal 12. sıradaki demirdi. Ametal bileşiklere birkaç örnek: borik asit (H
3BO
3), seramik sırlarında kullanılır; selenosistein (C
3H
7NO
2Se), yaşamın 21. amino asidi; fosfor sesquisulfide (P4S3), herhangi bir yerdeki kibritte; ve teflon ((C
2F
4)n), (örneğin) tavalar ve diğer pişirme kapları için yapışmaz kaplamalarda kullanıldığı gibi. ⓘ
Komplikasyonlar
Ametallerin kimyasını karmaşıklaştıran, her periyodik tablo bloğunun ilk satırında görülen anomalilerdir. Bu anomaliler hidrojen, bor (ametal veya metaloid olarak), karbon, nitrojen, oksijen ve florda belirgindir. Daha sonraki sıralarda, ikincil periyodiklik veya p-blok gruplarının çoğunda aşağı doğru inen tekdüze olmayan periyodik eğilimler ve daha ağır ametallerde olağandışı oksidasyon durumları olarak ortaya çıkarlar. ⓘ
İlk sıra anomalisi
Hidrojen ile başlayarak, ilk sıra anomalisi büyük ölçüde ilgili elementlerin elektron konfigürasyonlarından kaynaklanmaktadır. Hidrojen, farklı şekillerde bağ oluşturmasıyla dikkat çeker. En yaygın olarak kovalent bağlar oluşturur. Sulu çözeltide tek elektronunu kaybedebilir ve geride muazzam kutuplaştırma gücüne sahip çıplak bir proton bırakabilir. Bunun sonucunda bir su molekülündeki oksijen atomunun yalnız elektron çiftine bağlanır ve böylece asit-baz kimyasının temelini oluşturur. Bir moleküldeki hidrojen atomu, başka bir moleküldeki bir atom ya da atom grubuyla ikinci ve daha zayıf bir bağ oluşturabilir. Bu tür bağlar, "kar tanelerine altıgen simetri kazandırır, DNA'yı çift sarmal şeklinde bağlar; proteinlerin üç boyutlu formlarını şekillendirir ve hatta suyun kaynama noktasını iyi bir fincan çay yapacak kadar yükseltir." ⓘ
Hidrojen ve helyum ile bor ve neon alışılmadık derecede küçük atom yarıçaplarına sahiptir. Bunun nedeni 1s ve 2p alt kabuklarının iç analoglarının olmaması (yani sıfır kabuğu ve 1p alt kabuğu yoktur) ve bu nedenle daha ağır elementlerin 3p, 4p ve 5p alt kabuklarının aksine elektron itme etkisi yaşamamalarıdır. Dolayısıyla bu elementlerin iyonlaşma enerjileri ve elektronegatiflikleri, periyodik eğilimler göz önünde bulundurulduğunda beklenenden daha yüksektir. Karbon, azot ve oksijenin küçük atomik yarıçapları, ikili veya üçlü bağların oluşumunu kolaylaştırır. ⓘ
Normalde hidrojen ve helyumun, elektron konfigürasyonu tutarlılığı temelinde, s-bloku elementlerinin üstünde yer alması beklenirken, bu iki elementteki ilk sıra anomalisi alternatif yerleşimleri gerektirecek kadar güçlüdür. Hidrojen zaman zaman 1. gruptaki lityum yerine 17. gruptaki florun üzerine yerleştirilir. Helyum düzenli olarak 2. gruptaki berilyum yerine 18. gruptaki neonun üzerine yerleştirilir. ⓘ
İkincil periyodiklik
Skandiyumdan çinkoya kadar olan ilk d-blok metal sırasından hemen sonra, p-blok elementlerindeki 3 boyutlu elektronlar, yani galyum (bir metal), germanyum, arsenik, selenyum ve brom, artan pozitif nükleer yükü korumada o kadar etkili değildir. Benzer bir etki, baryum ve lutesyum arasında on dört f-blok metalinin ortaya çıkmasına eşlik eder ve sonuçta hafniyumdan (Hf) itibaren elementler için beklenenden daha küçük atomik yarıçaplarla sonuçlanır. Özellikle grup 13-15 elementleri için net sonuç, grup 13'ten 17'ye doğru inen bazı periyodik eğilimlerde bir değişim olduğudur. ⓘ
Olağandışı oksidasyon durumları
Daha ağır olan 15-18 grubu ametallerin daha büyük atomik yarıçapları, daha yüksek yığın koordinasyon sayılarını mümkün kılar ve daha yüksek pozitif yükleri daha iyi tolere eden daha düşük elektronegatiflik değerleri ile sonuçlanır. Böylece ilgili elementler, fosfor pentaklorür (PCl5), sülfür hekzaflorür (SF6), iyot heptaflorür (IF7) ve ksenon diflorür (XeF2) gibi kendi grupları için en düşük oksidasyon durumlarından (yani 3, 2, 1 veya 0) farklı oksidasyon durumları sergileyebilirler. ⓘ
Alt sınıflar
† orta derecede güçlü oksitleyici madde ‡ güçlü oksitleyici madde ⓘ
Ametallerin sınıflandırılmasına yönelik yaklaşımlar iki alt sınıftan altı ya da yedi alt sınıfa kadar çeşitlilik gösterebilir. Örneğin, Encyclopædia Britannica periyodik tablosu soy gazları, halojenleri ve diğer ametalleri tanır ve yaygın olarak metaloidler olarak tanınan elementleri "diğer metaller" ve "diğer ametaller" arasında böler. Royal Society of Chemistry periyodik tablosu bunun yerine sekiz ana grubunun her biri için farklı bir renk kullanır ve ametaller bunların yedisinde bulunabilir. ⓘ
Periyodik tablo terimleriyle sağdan sola doğru, üç ya da dört çeşit ametal az çok yaygın olarak ayırt edilir. Bunlar:
- nispeten inert soy gazlar;
- Kimyasal olarak güçlü halojen elementler - flor, klor, brom ve iyot - bazen ametal halojenler (burada kullanılan terim) veya kararlı halojenler olarak adlandırılır;
- hidrojen, karbon, nitrojen ve oksijen gibi elementleri içeren ve yaygın olarak tanınan ortak bir adı olmayan bir dizi sınıflandırılmamış ametal; ve
- kimyasal olarak zayıf metalik olmayan metaloidler bazen ametal olarak kabul edilirken bazen de edilmemektedir. ⓘ
Metaloidler, metallerin ametallerle buluştuğu "sınır bölgesini" işgal ettiğinden, tedavileri yazardan yazara değişir. Bazıları onları hem metallerden hem de ametallerden ayrı olarak değerlendirir; bazıları ametal olarak veya ametallerin bir alt sınıfı olarak görür. Diğer yazarlar, ağır metallere benzerlikleri nedeniyle arsenik ve antimon gibi bazılarını metal olarak saymaktadır. Metaloidler burada kimyasal davranışları ışığında ve karşılaştırma amacıyla ametaller olarak ele alınmaktadır. ⓘ
Metaloidlerin yanı sıra, diğer ametal alt sınıfları arasında bazı sınır bulanıklıkları ve örtüşmeler (genel olarak sınıflandırma şemalarında olduğu gibi) fark edilebilir. Karbon, fosfor, selenyum, iyot metaloidleri sınırlar ve hidrojen gibi bazı metalik karakterler gösterir. Soy gazlar arasında radon en metalik olanıdır ve bir ametal için alışılmadık olan bazı katyonik davranışlar göstermeye başlar. ⓘ
Soy gazlar
Altı ametal soy gaz olarak sınıflandırılır: helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radyoaktif radon. Geleneksel periyodik tablolarda en sağ sütunda yer alırlar. Karakteristik olarak çok düşük kimyasal reaktiviteleri nedeniyle soy gazlar olarak adlandırılırlar. ⓘ
Hepsi renksiz, kokusuz ve yanmaz olmak üzere çok benzer özelliklere sahiptirler. Kapalı dış elektron kabuklarıyla soy gazlar, çok düşük erime ve kaynama noktalarına neden olan zayıf atomlar arası çekim kuvvetlerine sahiptir. Bu nedenle, atom kütleleri normalde katı olan birçok elementten daha büyük olanlar da dahil olmak üzere, standart koşullar altında hepsi gazdır. ⓘ
Kimyasal olarak, soy gazlar nispeten yüksek iyonlaşma enerjilerine, sıfır veya negatif elektron ilgilerine ve nispeten yüksek elektronegatifliklere sahiptir. Liste büyümeye devam etse de soy gazların bileşiklerinin sayısı yüzlerle ifade edilir ve bunların çoğu kripton, ksenon veya radon ile birleşen oksijen veya florin içerir. ⓘ
Periyodik tablo açısından, asal gazlar ile platin ve altın gibi asal metaller arasında bir analoji kurulabilir; asal gazlar da benzer şekilde kimyasal kombinasyonlara girme konusunda isteksizdir. Bir başka örnek olarak, +8 oksidasyon durumundaki ksenon soluk sarı renkli patlayıcı bir oksit olan XeO4 oluştururken, bir başka soy metal olan osmiyum sarı renkli güçlü oksitleyici bir oksit olan OsO4 oluşturur. Oksiflorürlerin formüllerinde de paralellikler vardır: XeO2F4 ve OsO2F4 ve XeO3F2 ve OsO3F2. ⓘ
Dünya atmosferinde yaklaşık 1015 ton asal gaz bulunmaktadır. Helyum ayrıca doğal gazda %7'ye varan oranlarda bulunur. Radon, uranyum ve toryumun doğal bozunma dizisi sırasında oluştuğu kayalardan dışarı yayılır. 2014 yılında Dünya'nın çekirdeğinin, kararlı XeFe3 ve XeNi3 intermetalik bileşikleri şeklinde yaklaşık 1013 ton ksenon içerebileceği bildirilmiştir. Bu durum, "Dünya atmosferinde yapılan çalışmaların, beklenen Xe miktarının %90'ından fazlasının tükenmiş olduğunu göstermesinin" nedenini açıklayabilir. ⓘ
Ametal halojenler
Ametal halojenler belirgin şekilde reaktif ve aşındırıcı elementler olmakla birlikte, diş macunu (NaF); normal sofra tuzu (NaCl); yüzme havuzu dezenfektanı (NaBr) veya gıda takviyeleri (KI) gibi sıradan bileşiklerde bulunabilirler. "Halojen" kelimesi "tuz oluşturucu" anlamına gelmektedir. ⓘ
Fiziksel olarak flor ve klor soluk sarı ve sarımsı yeşil gazlardır; brom kırmızımsı kahverengi bir sıvıdır (genellikle üzerinde bir duman tabakası bulunur); iyot ise beyaz ışık altında metalik görünümlü bir katıdır. Elektriksel olarak ilk üçü yalıtkan iken iyot yarı iletkendir (düzlemleri boyunca). ⓘ
Kimyasal olarak, yüksek iyonlaşma enerjilerine, elektron yakınlıklarına ve elektronegatiflik değerlerine sahiptirler ve çoğunlukla nispeten güçlü oksitleyici ajanlardır. Bu durumun tezahürleri aşındırıcı doğalarını içerir. Dördü de metallerle ağırlıklı olarak iyonik bileşikler oluşturma eğilimi gösterirken, geri kalan ametaller, oksijen hariç, metallerle ağırlıklı olarak kovalent bileşikler oluşturma eğilimindedir. Ametal halojenlerin reaktif ve güçlü elektronegatif doğası, ametal karakterinin özünü temsil eder. ⓘ
Periyodik tablo açısından, 17. gruptaki yüksek derecede ametal halojenlerin muadilleri, 1. gruptaki sodyum ve potasyum gibi yüksek derecede reaktif alkali metallerdir. Alkali metallerin çoğunun, ametal halojenleri taklit edercesine, -1 anyonu oluşturduğu bilinmektedir (metaller arasında nadiren görülen bir şeydir). ⓘ
Ametal halojenler tuzla ilişkili minerallerde bulunur. Flor, yaygın bir mineral olan floritte (CaF2) bulunur. Klor, brom ve iyot tuzlu sularda bulunur. İstisnai olarak, 2012 yılında yapılan bir çalışmada %0,04 oranında doğal flor (F
2) antozonitte ağırlıkça, bu kapanımları az miktarda uranyumun varlığından kaynaklanan radyasyonun bir sonucu olarak nitelendirmektedir. ⓘ
Sınıflandırılmamış ametaller
.jpg)
Ametal elementler soy gazlar, halojenler veya metaloidler olarak sınıflandırıldıktan sonra geriye kalan yedi ametal hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen, fosfor, kükürt ve selenyumdur. En kararlı formlarında üçü renksiz gazlardır (H, N, O); üçü metal benzeri bir görünüme sahiptir (C, P, Se); ve biri sarıdır (S). Elektriksel olarak, grafitik karbon düzlemleri boyunca bir yarı metal ve düzlemlerine dik bir yönde bir yarı iletkendir; fosfor ve selenyum yarı iletkendir; ve hidrojen, nitrojen, oksijen ve sülfür yalıtkandır. ⓘ
Genellikle toplu bir incelemeyi hak etmeyecek kadar çeşitli oldukları kabul edilir ve metaloidler ile halojenler arasında yer alan diğer ametaller veya daha açık bir ifadeyle ametaller olarak adlandırılırlar. Sonuç olarak, kimyaları dört ilgili periyodik tablo grubuna göre ayrı ayrı öğretilme eğilimindedir, örneğin: grup 1'de hidrojen; grup 14 ametaller (karbon ve muhtemelen silikon ve germanyum); grup 15 ametaller (azot, fosfor ve muhtemelen arsenik ve antimon); ve grup 16 ametaller (oksijen, kükürt, selenyum ve muhtemelen tellür). Yazarların bireysel tercihlerine göre başka alt bölümler de mümkündür. ⓘ
Özellikle hidrojen bazı açılardan bir metal gibi, bazı açılardan ise bir ametal gibi davranır. Bir metal gibi (ilk olarak) tek elektronunu kaybedebilir; tipik alkali metal yapılarında alkali metallerin yerine geçebilir; ve bazı geçiş metalleriyle metalik bağ içeren alaşım benzeri hidrürler oluşturabilir. Öte yandan, tipik bir ametal gibi yalıtkan bir diyatomik gazdır ve kimyasal reaksiyonlarda sonunda helyumun elektron konfigürasyonuna ulaşma eğilimindedir. Bunu kovalent veya iyonik bir bağ oluşturarak veya elektronunu kaybetmişse yalnız bir elektron çiftine bağlanarak yapar. ⓘ
Yine de bu ametallerin bazıları ya da hepsi birkaç ortak özelliğe sahiptir. Çoğu, halojenlerden daha az reaktif olduklarından, çevrede doğal olarak bulunabilirler. Önemli biyolojik ve jeokimyasal rolleri vardır. Fiziksel ve kimyasal karakterleri "orta derecede metalik olmayan" olsa da, net bazda hepsinin aşındırıcı yönleri vardır. Hidrojen metalleri aşındırabilir. Yakıt hücrelerinde karbon korozyonu meydana gelebilir. Asit yağmurlarına çözünmüş nitrojen veya sülfür neden olur. Oksijen demiri pas yoluyla aşındırır. En kararsız form olan beyaz fosfor havada tutuşur ve fosforik asit kalıntısı üretir. Topraktaki işlenmemiş selenyum aşındırıcı hidrojen selenid gazına yol açabilir. Sınıflandırılmamış ametaller metallerle birleştiklerinde, nispeten küçük atom yarıçapları ve yeterince düşük iyonizasyon enerji değerleri nedeniyle yüksek sertlikte (interstisyel veya refrakter) bileşikler oluşturabilirler. Özellikle katı bileşiklerde kendi kendilerine bağlanma eğilimi gösterirler. Bu ametaller arasındaki diyagonal periyodik tablo ilişkileri, metaloidler arasındaki benzer ilişkileri yansıtır. ⓘ
Periyodik tablo açısından, sınıflandırılmamış ametaller ve geçiş metalleri arasında coğrafi bir analoji görülür. Sınıflandırılmamış ametaller, sağdaki güçlü ametal halojenler ile soldaki zayıf ametal metaloidler arasındaki bölgeyi işgal eder. Geçiş metalleri, "periyodik tablonun solundaki öldürücü ve şiddetli metaller ile sağdaki sakin ve hoşnut metaller arasındaki bölgeyi işgal eder ... [... ikisi arasında bir geçiş köprüsü oluştururlar". ⓘ
Sınıflandırılmamış ametaller tipik olarak element formlarında (oksijen, sülfür) ya da bu iki elementten biriyle birlikte bulunur:
- Hidrojen, dünya okyanuslarında suyun bir bileşeni olarak ve doğal gazda metan ve hidrojen sülfürün bir bileşeni olarak bulunur.
- Karbon, kireçtaşı, dolomit ve mermerde karbonatlar halinde bulunur. Grafit olarak karbon daha az bilinmektedir ve esas olarak tortul karbon bileşiklerinin sıkıştırılması ve ısıtılması sonucu metamorfik silikat kayalarda oluşur.
- Oksijen atmosferde, suyun bir bileşeni olarak okyanuslarda ve oksit mineralleri olarak yer kabuğunda bulunur.
- Fosfor mineralleri, genellikle fosfor-oksijen fosfatlar olarak yaygındır.
- Elementel sülfür, dünyanın birçok yerinde kaplıcalarda ve volkanik bölgelerde veya yakınlarında bulunabilir; sülfür mineralleri, genellikle sülfürler veya oksijen-sülfür sülfatlar olarak yaygındır.
- Selenyum metal sülfür cevherlerinde bulunur ve burada kısmen sülfürün yerini alır; elementel selenyum da zaman zaman bulunur. ⓘ
Metaloidler
Daha yaygın olarak metaloid olarak bilinen altı element bor, silisyum, germanyum, arsenik, antimon ve tellürdür ve her biri metalik bir görünüme sahiptir. Standart bir periyodik tabloda, bazı tablolarda gösterilen metaller ve ametaller arasındaki ayrım çizgisi boyunca, sol üstteki bordan sağ alttaki tellür'e uzanan p bloğunda çapraz bir alanı işgal ederler. ⓘ
Kırılgandırlar ve zayıftan iyiye doğru ısı ve elektrik iletkenidirler. Bor, silikon, germanyum ve tellür yarı iletkendir. Arsenik ve antimon yarı metallerin elektronik yapılarına sahiptir, ancak her ikisi de daha az kararlı yarı iletken formlara sahiptir. ⓘ
Kimyasal olarak metaloidler genellikle (zayıf) ametaller gibi davranırlar. Ametal elementler arasında en düşük iyonlaşma enerjilerine, elektron yakınlıklarına ve elektronegatiflik değerlerine sahip olma eğilimindedirler ve nispeten zayıf oksitleyici ajanlardır. Ayrıca metallerle alaşım oluşturma eğilimi gösterirler. ⓘ
Periyodik tablo terimleriyle, zayıf metalik olmayan metaloidlerin solunda, bazen geçiş sonrası metaller olarak adlandırılan belirsiz bir dizi zayıf metalik metal (kalay, kurşun ve bizmut gibi) bulunur. Dingle durumu şu şekilde açıklamaktadır:
- ... tablonun en solunda 'şüphesiz' metaller, en sağında ise 'şüphesiz' metal olmayanlar yer almaktadır ... iki uç arasındaki boşluk önce zayıf (geçiş sonrası) metaller, sonra da metaloidler tarafından doldurulmaktadır - belki de aynı anlama gelmek üzere bu metaloidler topluca 'zayıf metal olmayanlar' olarak yeniden adlandırılabilir. ⓘ
Metaloidler oksijen veya sülfür ya da (tellür durumunda) altın veya gümüş ile birleştirilmiş formlarda bulunma eğilimindedir. Bor, volkanik kaynak suları da dahil olmak üzere bor-oksijen borat minerallerinde bulunur. Silisyum, silisyum-oksijen minerali silika (kum) içinde bulunur. Germanyum, arsenik ve antimon çoğunlukla sülfit cevherlerinin bileşenleri olarak bulunur. Tellür, altın veya gümüş tellür minerallerinde bulunur. Arsenik, antimon ve tellürün doğal formları rapor edilmiştir. ⓘ
Allotroplar
Metalik olmayan elementlerin çoğu allotropik formlarda bulunur. Örneğin karbon, grafit ve elmas olarak ortaya çıkar. Bu tür allotroplar daha metalik veya daha az ametalik olan fiziksel özellikler sergileyebilir. ⓘ
Ametal halojenler ve sınıflandırılmamış ametaller arasında:
- İyot, yarı iletken amorf bir formda bilinmektedir.
- Karbonun standart hali olan grafit oldukça iyi bir elektrik iletkenidir. Karbonun elmas allotropu açıkça metalik değildir, yarı saydamdır ve son derece zayıf bir elektrik iletkenidir. Karbon, yarı iletken buckminsterfullerene ve amorf ve parakristalin (karışık amorf ve kristal) çeşitleri de dahil olmak üzere diğer birçok allotropik formda bilinmektedir.
- Azot, ömrü yaklaşık bir mikrosaniye olan kararsız bir poliatomik molekül olan gaz halinde tetranitrojen (N4) oluşturabilir.
- Oksijen standart haliyle iki atomlu bir moleküldür; 20 °C'deki ortam havasında yaklaşık üç gün olan yarı ömrüne kıyasla "içeride" yaklaşık yarım saat olan kararsız metalik olmayan bir allotrop olan ozon (O3) olarak da bulunur.
- Fosfor, benzersiz bir şekilde, beyaz fosfor (P4) olarak standart halinden daha kararlı olan birkaç allotropik formda bulunur. Beyaz, kırmızı ve siyah allotroplar muhtemelen en iyi bilinenlerdir; ilki bir yalıtkandır; son ikisi yarı iletkendir. Fosfor ayrıca kararsız iki atomlu bir allotrop olan difosfor (P2) olarak da bulunur.
- Kükürt diğer elementlerden daha fazla allotropa sahiptir. Bu tür allotropların metastabil bir karışımı olan amorf sülfür, esnekliği ile dikkat çeker.
- Selenyumun birkaç metalik olmayan allotropu vardır ve bunların hepsi standart gri "metalik" selenyum halinden çok daha az elektrik iletkendir. ⓘ
En yaygın olarak metaloid olarak tanınan tüm elementler allotrop oluşturur:
- Borun çeşitli kristal ve amorf formları bilinmektedir.
- Silisyum kristal (elmas benzeri), amorf ve ortorombik Si24 allotropları oluşturabilir.
- Yaklaşık 10-11 GPa basınçta germanyum, kalayla aynı tetragonal yapıya sahip metalik bir faza dönüşür. Basınç düşürüldüğünde -ve basınç düşürme hızına bağlı olarak- metalik germanyum, ortam koşullarında metastabil olan bir dizi allotrop oluşturur.
- Arsenik ve antimon iyi bilinen birkaç allotrop oluşturur (sarı, gri ve siyah).
- Tellürün kristal ve amorf formları bilinmektedir. ⓘ
Metalik olmayan elementlerin diğer allotropik formları ya basınç altında ya da tek katmanlar halinde bilinmektedir. Yeterince yüksek basınçlar altında, 1,7 GPa'da fosfordan başlayarak yarı iletken veya yalıtkan olan metalik olmayan elementlerin en az yarısının metalik allotroplar oluşturduğu gözlemlenmiştir. Ametallerin tek katmanlı iki boyutlu formları arasında borofen (bor), grafen (karbon), siliken (silisyum), fosforen (fosfor), germanen (germanyum), arsenen (arsenik), antimonen (antimon) ve tellüren (tellür) yer alır ve bunlar topluca ksenler olarak adlandırılır. ⓘ
Yaygınlık ve erişim
Bolluk
| Etki Alanı | Ana bileşenler | Sonraki en bol miktarda |
|---|---|---|
| Kabuk | O %61, Si %20 | H 2.9% |
| Atmosfer | N %78, O %21 | Ar %0,5 |
| Hidrosfer | O %66,2, H %33,2 | Cl %0,3 |
| Biyokütle | O %63, C %20, H %10 | N 3.0% |
Hidrojen ve helyumun evrendeki tüm sıradan maddenin yaklaşık %99'unu ve atomlarının %99,9'undan fazlasını oluşturduğu tahmin edilmektedir. Oksijenin yaklaşık %0,1 ile bir sonraki en bol element olduğu düşünülmektedir. Evrenin %5'inden daha azının yıldızlar, gezegenler ve canlılar tarafından temsil edilen sıradan maddeden oluştuğuna inanılmaktadır. Bakiye, her ikisi de şu anda tam olarak anlaşılamayan karanlık enerji ve karanlık maddeden oluşmaktadır. ⓘ
Beş ametal, yani hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen ve silikon, tabloda gösterilen miktarlarda Dünya'nın kabuğunun, atmosferinin, hidrosferinin ve biyokütlesinin büyük kısmını oluşturmaktadır. ⓘ
Ekstraksiyon
Ametaller ve metaloidler ham formlarında aşağıdakilerden çıkarılır:
- tuzlu su-klor, brom, iyot;
- sıvı hava-azot, oksijen, neon, argon, kripton, ksenon;
- mineraller-bor (borat mineralleri); karbon (kömür; elmas; grafit); flor (florit); silisyum (silika); fosfor (fosfatlar); antimon (stibnit, tetrahedrit); iyot (sodyum iyodat ve sodyum iyodür içinde);
- doğal gaz-hidrojen, helyum, sülfür; ve
- cevherleri, işleme yan ürünleri olarak-germanyum (çinko cevherleri); arsenik (bakır ve kurşun cevherleri); selenyum, tellür (bakır cevherleri); ve radon (uranyum içeren cevherler). ⓘ
Maliyet
Ocak 2022 itibariyle, radyoaktif olmayan ametaller nispeten ucuz olsa da bazı istisnalar vardır. Bor, germanyum, arsenik ve bromun gramı yaklaşık 3 ila 11 ABD dolarına mal olabilir (gümüşün gramı yaklaşık 0,75 ABD dolarıdır). Toplu miktarlar söz konusu olduğunda fiyatlar önemli ölçüde düşebilir. En kararlı siyah formundaki fosforun "gramı 1.000 dolara kadar çıkabilir" (altın maliyetinin yaklaşık 15 katı), oysa sıradan beyaz fosforun 100 gramı 30 dolardan satılmaktadır. Araştırmacılar siyah fosforun maliyetini gram başına 1 dolara kadar düşürebilmeyi umuyor. 2013 yılına kadar radon, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nden 0,2 ml'lik birim başına 1.636 dolara, yani gram başına yaklaşık 86.000.000 dolara satılıyordu ve toplu miktarlar için herhangi bir indirim söz konusu değildi. ⓘ
Paylaşılan kullanımlar
Neredeyse tüm ametaller ev eşyalarında; aydınlatma ve lazerlerde; tıp ve eczacılıkta çeşitli kullanım alanlarına sahiptir. Örneğin azot, bazı bahçe tedavilerinde, lazerlerde ve diyabet ilaçlarında bulunur. Germanyum, arsenik ve radonun her biri bu alanların bir ya da ikisinde kullanılır ancak üçünde birden kullanılmaz. Asal gazlar dışında kalan ametallerin çoğu zirai kimyasallar ve boyar maddelerde kullanılır ya da kullanılmıştır. Metaloidler metalik karakter gösterdikleri ölçüde, (örneğin) oksit camlara, alaşım bileşenlerine ve yarı iletkenlere kadar uzanan özel kullanım alanlarına sahiptirler. ⓘ
Ametallerin farklı alt kümelerinin diğer ortak kullanımları hava ikameleri; kriyojenik ve soğutucular; gübreler; alev geciktiriciler veya yangın söndürücüler; mineral asitler; plug-in hibrid araçlar; kaynak gazları ve akıllı telefonlar olarak ortaya çıkar. ⓘ
Tarihçe, arka plan ve taksonomi
Keşif
Ametallerin çoğu 18. ve 19. yüzyıllarda keşfedilmiştir. Ondan önce karbon, kükürt ve antimon antik çağda biliniyordu; arsenik Orta Çağ'da keşfedildi (Albertus Magnus tarafından); ve Hennig Brand 1669'da fosforu idrardan izole etti. Helyum (1868) Dünya'da ilk kez keşfedilmeyen tek element olma özelliğine sahiptir. Radon en son keşfedilen ametaldir ve ancak 19. yüzyılın sonunda bulunmuştur. ⓘ
İzolasyon çalışmalarında kullanılan kimya veya fizik temelli teknikler spektroskopi, fraksiyonel damıtma, radyasyon tespiti, elektroliz, cevher asitleştirme, yanma, yer değiştirme reaksiyonları ve ısıtmadır: birkaç ametal serbest element olarak doğal olarak oluşmuştur ⓘ
Soy gazlardan helyum, güneşin koronal spektrumundaki sarı çizgisiyle ve daha sonra asitte çözünmüş uranit UO2'den kaçan kabarcıkların gözlemlenmesiyle tespit edildi. Neon ile ksenon, havanın fraksiyonel damıtılmasıyla elde edilmiştir. Radon ilk olarak Henri Becquerel'in 1896'da radyasyonu keşfetmesinden üç yıl sonra toryum bileşiklerinden yayılırken gözlemlenmiştir. ⓘ
Ametal halojenler, halojenürlerinden elektroliz, bir asit eklenmesi veya yer değiştirme yoluyla elde edildi. Bazı kimyagerler florini izole etmeye çalışırken yaptıkları deneyler sonucunda ölmüşlerdir. ⓘ
Sınıflandırılmamış ametaller arasında karbon; odun kömürü, kurum, grafit ve elmas olarak biliniyordu (ya da üretiliyordu); azot, oksijeni alınmış havada gözlendi; oksijen, merkür oksitin ısıtılmasıyla elde edildi; fosfor, idrarda bulunduğu gibi amonyum sodyum hidrojen fosfatın (Na(NH4)HPO4) ısıtılmasıyla serbest bırakıldı; kükürt doğal olarak serbest bir element olarak ortaya çıktı; ve selenyum, sülfürik asitte bir kalıntı olarak tespit edildi. ⓘ
Yaygın olarak metaloid olarak tanınan elementlerin çoğu, oksitlerinin (bor, silikon, arsenik, tellür) veya bir sülfürün (germanyum) ısıtılmasıyla izole edilmiştir. Antimon hem doğal haliyle biliniyordu hem de sülfürünün ısıtılmasıyla elde edilebiliyordu. ⓘ
Kavramın kökeni
Metaller ve ametaller arasındaki ayrım, karmaşık bir şekilde, saf maddeler, karışımlar, bileşikler ve elementler olarak adlandırılan farklı madde türlerinin kaba bir şekilde tanınmasından ortaya çıkmıştır. Böylece, madde saf maddeler (tuz, soda veya kükürt gibi) ve karışımlar (örneğin aqua regia, barut veya bronz) olarak ayrılabilir ve saf maddeler sonunda bileşikler ve elementler olarak ayırt edilebilir. Daha sonra "metalik" elementler, ısıyı iletme kabiliyetleri veya "topraklarının" (oksitlerinin), örneğin sönmemiş kireçte (CaO) olduğu gibi, suda bazik çözeltiler oluşturması gibi diğer elementlerin sahip olmadığı genel olarak ayırt edilebilir özelliklere sahip gibi görünüyordu. ⓘ
Terimin kullanımı
Metalik olmayan teriminin geçmişi 1566 yılına kadar uzanmaktadır. Loys de L'Aunay (Fransız bir doktor) o yıl yayınlanan tıbbi bir incelemesinde metalik ve "metalik olmayan" topraklardan gelen bitki maddelerinin özelliklerinden bahsetmiştir. ⓘ
Erken dönem kimyada Wilhelm Homberg (Alman doğa filozofu) Des Essais de Chimie (1708) adlı eserinde "metalik olmayan" kükürtten bahsetmiştir. Étienne de Clave [fr] (1641) tarafından New Philosophical Light of True Principles and Elements of Nature (Doğanın Gerçek İlkeleri ve Unsurlarının Yeni Felsefi Işığı) adlı eserde öne sürüldüğü gibi, tüm maddenin kükürt, cıva, tuz, su ve toprak olarak beş kata bölünmesini sorgulamıştır. Homberg'in yaklaşımı "modern element kavramına doğru önemli bir hamleyi" temsil ediyordu. ⓘ
Lavoisier, 1789 tarihli "devrimci" eseri Traité élémentaire de chimie'de gazlar, metaller, ametaller ve topraklar (ısıya dayanıklı oksitler) arasında ayrım yaptığı ilk modern kimyasal elementler listesini yayınladı. Lavoisier'in çalışması ilk on yedi yılında altı dilde yirmi üç baskı yaptı ve "yeni kimyasını ... [yeni kimyasını tüm Avrupa ve Amerika'ya taşıdı." ⓘ
Önerilen ayırt edici kriterler
Fiziksel
|
|
Kimyasal
Elektron ile ilgili
|
1809 yılında Humphry Davy'nin sodyum ve potasyumu keşfetmesi, metaller ve ametaller arasındaki sınır çizgisini "yok etti". O zamana kadar metaller, ağırlıkları ya da nispeten yüksek yoğunlukları temelinde ayırt ediliyordu. Sodyum ve potasyum ise su üzerinde yüzmelerine rağmen kimyasal davranışları temelinde açıkça metaldi. ⓘ
1811 gibi erken bir tarihten itibaren, metaller ve ametaller arasındaki ayrımı hassaslaştırma girişimlerinde farklı özellikler -fiziksel, kimyasal ve elektronla ilgili- kullanılmıştır. Ekteki tablo, tür ve tarih sırasına göre bu tür 22 özelliği ortaya koymaktadır. ⓘ
Muhtemelen en iyi bilinen özellik, bir metalin elektrik iletkenliğinin sıcaklık düştüğünde artarken, metal olmayanlarınkinin artmasıdır. Ancak bu şema plütonyum, karbon, arsenik ve antimon için geçerli değildir. Bir metal olan plütonyum, yaklaşık -175 ila +125 °C sıcaklık aralığında ısıtıldığında elektrik iletkenliğini artırır. Karbon, yaygın olarak ametal olarak kabul edilmesine rağmen, aynı şekilde ısıtıldığında iletkenliğini artırır. Arsenik ve antimon bazen ametal olarak sınıflandırılır ancak karbona benzer şekilde hareket eder. ⓘ
Emsley, "Hiçbir özellik ... tüm elementleri metal ya da ametal olarak sınıflandırmak için kullanılamaz" demiştir. Kneen ve arkadaşları, metaliklik için [tek] bir kriter seçildiğinde ametallerin ayırt edilebileceğini öne sürmüş ve "birçok keyfi sınıflandırma mümkündür, bunların çoğu makul bir şekilde seçilirse benzer olacaktır, ancak mutlaka aynı olmayacaktır" diye eklemiştir. Jones ise bunun aksine "sınıfların genellikle ikiden fazla özellikle tanımlandığını" gözlemlemiştir. ⓘ
Johnson, fiziksel özelliklerin bir elementin metalik veya metalik olmayan özelliklerini en iyi şekilde gösterebileceğini, ancak belirsiz durumlarda başka özelliklere de ihtiyaç duyulabileceğini öne sürmüştür. Daha spesifik olarak, tüm gaz halindeki veya iletken olmayan elementlerin ametal olduğunu; katı ametal metallerin sert ve kırılgan veya yumuşak ve ufalanabilir olduğunu, oysa metallerin genellikle dövülebilir ve sünek olduğunu; ve ametal oksitlerin asidik olduğunu gözlemlemiştir. ⓘ
"İki büyük element sınıfı" arasında ayrım yapmak için bir temel oluşturulduktan sonra, ametallerin metallerin özelliklerinden az ya da çok derecede yoksun olanlar olduğu görülmüştür. Bazı yazarlar elementleri metaller, metaloidler ve ametaller olarak ayırsa da Odberg, metal olmayan her şeyin kategorizasyon temelinde ametal olduğunu savunmaktadır. ⓘ
Alt sınıfların gelişimi
Ametallerin temel taksonomisi 1844 yılında Fransız doktor, eczacı ve kimyager Alphonse Dupasquier tarafından ortaya konmuştur. Ametallerin incelenmesini kolaylaştırmak için şöyle yazmıştır:
- Bunlar aşağıdaki gibi dört gruba veya bölüme ayrılacaktır:
- Organojenler O, N, H, C
- Sülfüroidler S, Se, P
- Kloroitler F, Cl, Br, I
- Boroidler B, Si. ⓘ
Dupasquier'in dörtlü sınıflandırmasının bir yankısı modern alt sınıflarda görülmektedir. Organojenler ve sülfüroidler sınıflandırılmamış ametaller kümesini temsil eder. Bu yedi ametalin değişen konfigürasyonları, örneğin, temel ametaller; biyojenler; merkezi ametaller; CHNOPS; temel elementler; "ametaller"; yetim ametaller veya redoks ametaller olarak adlandırılmıştır. Kloroit ametaller bağımsız olarak halojenler olarak anılmaya başlanmıştır. Boroid ametaller, 1864 gibi erken bir tarihten başlayarak metaloidlere doğru genişlemiştir. Asal gazlar, ayrı bir gruplama olarak, 1900 gibi erken bir tarihten itibaren ametaller arasında sayılmıştır. ⓘ
Karşılaştırma
Metallerin ve metaloidlerin, sınıflandırılmamış ametallerin, ametal halojenlerin ve soy gazların bazı özellikleri tabloda özetlenmiştir. Fiziksel özellikler, ortam koşullarında en kararlı formlarındaki elementler için geçerlidir ve belirlenme kolaylığına göre gevşek bir sırayla listelenmiştir. Kimyasal özellikler genelden açıklayıcıya ve daha sonra özele doğru sıralanmıştır. Metaloidlerin etrafındaki kesikli çizgi, yazara bağlı olarak, ilgili elementlerin ayrı bir element sınıfı veya alt sınıfı olarak kabul edilebileceğini veya edilmeyebileceğini gösterir. Metaller bir referans noktası olarak dahil edilmiştir. ⓘ
Çoğu özellik, metalik karakterden metalik olmayan karaktere veya ortalama değerlere doğru soldan sağa bir ilerleme gösterir. Periyodik tablo bu nedenle metaller ve ametaller olarak ikiye ayrılabilir ve ametaller arasında az ya da çok farklı derecelendirmeler görülür. ⓘ
| Fiziksel özellik | Metaller | Metaloidler | Sınıflandırılmamış ametaller | Ametal halojenler | Soy gazlar |
|---|---|---|---|---|---|
| Alkali, toprak alkali, lantanit, aktinit, geçiş ve geçiş sonrası metaller | Bor, silikon, germanyum, arsenik, antimon (Sb), tellür | Hidrojen, karbon, nitrojen, fosfor, oksijen, sülfür, selenyum | Flor, klor, brom, iyot | Helyum, neon, argon, kripton, ksenon, radon | |
| Form ve ağırlık |
|
|
|
|
|
| Görünüş | parlak | parlak |
|
|
renksiz |
| Esneklik | çoğunlukla dövülebilir ve sünek (Hg sıvıdır) | kırılgan | C, siyah P, S, Se kırılgan; dördünün de daha az kararlı kırılgan olmayan formları var | iyot kırılgandır | Geçerli değil |
| Elektriksel iletkenlik | iyi |
|
|
|
fakir |
| Elektronik yapı | metalik (Bi bir yarı metaldir) | yarı metal (As, Sb) veya yarı iletken |
|
yarı iletken (I) veya yalıtkan | yalıtkan |
| Kimyasal özellik | Metaller | Metaloidler | Sınıflandırılmamış ametaller | Ametal halojenler | Soy gazlar |
| Alkali, toprak alkali, lantanit, aktinit, geçiş ve geçiş sonrası metaller | Bor, silikon, germanyum, arsenik, antimon (Sb), tellür | Hidrojen, karbon, nitrojen, fosfor, oksijen, sülfür, selenyum | Flor, klor, brom, iyot | Helyum, neon, argon, kripton, ksenon, radon | |
| Genel kimyasal davranış |
|
zayıf metalik olmayan | orta derecede ametalik | güçlü metalik olmayan |
|
| Oksitler |
|
|
|
|
|
| Metaller ile bileşikler | alaşımlar veya metaller arası bileşikler | alaşımlar veya metaller arası bileşikler oluşturma eğilimi |
|
esas olarak iyonik | ortam koşullarında basit bileşikler bilinmiyor |
| İyonlaşma enerjisi (kJ mol-1)‡ (veri sayfası) |
|
|
|
|
|
| Elektronegatiflik (Pauling)‡ (veri sayfası) |
|
|
|
|
|
| † Hidrojen ayrıca alaşım benzeri hidrürler oluşturabilir ‡ Düşük, orta, yüksek ve çok yüksek etiketleri keyfi olarak tabloda listelenen değer aralıklarına dayanmaktadır | |||||
Özellikleri
- Isı ve elektriği iletmezler. (Fulleren ve grafit hariç) (fiziksel)
- Yüzeyleri mattır. (fiziksel)
- Kırılgandırlar, tel ve levha haline dönüştürülemezler. (fiziksel)
- Bileşiklerinde hem pozitif hem de negatif değerlikte olabilirler. (kimyasal)
- Oda koşullarında katı,sıvı veya gaz hallerinde bulunabilirler. (fiziksel)
- Elektron almaya isteklidirler çünkü son yörüngelerinde 5,6,7 elektron barındırabilirler. (kimyasal)
- Erime noktaları, kaynama noktaları ve yoğunlukları düşüktür. (fiziksel)
- Kendi aralarında kovalent bağlı bileşik oluştururlar. (kimyasal)
- Metallerle iyonik bağlı bileşik oluştururlar. (kimyasal)
- Oksijenli bileşikleri asidik özellik gösterir. (kimyasal)
- Doğada moleküler halde bulunurlar. (kimyasal)
- 1A grubunda sadece hidrojen ametaldir. (kimyasal)
- Çok küçük cisimlerdir. (fiziksel) ⓘ