Métaux, non-métaux et métalloïdes

Plus des trois quarts des éléments sont des métaux. Les non-métaux se serrent dans le coin en haut à droite.

Pense aux objets sur une table de cuisine : un couteau en acier, une canette en aluminium, le fond en cuivre d'une casserole, et à côté un tas de sucre et un verre d'eau. Les trois premiers sont faits d'éléments métalliques. Le sucre et l'eau sont faits de non-métaux : carbone, hydrogène et oxygène. On les distingue au toucher et à l'aspect, et les chimistes utilisent les mêmes indices de tous les jours pour trier les éléments en deux grandes familles, séparées par une étroite zone frontière.

Ce qui fait qu'un métal est un métal

Les métaux brillent quand on vient de les couper, conduisent bien l'électricité et la chaleur, et peuvent être martelés en feuilles ou étirés en fils sans se briser. Presque tous sont solides à température ambiante ; le mercure est le seul liquide, il fond vers −39 °C. Du point de vue chimique, les métaux ont tendance à perdre leurs électrons externes pour devenir des ions positifs. C'est pourquoi ils occupent la gauche et le centre du tableau, là où les atomes n'ont que quelques électrons externes assez faciles à arracher.

Le modèle répartit les métaux en plusieurs familles, d'après les couleurs de PubChem. Les métaux alcalins (groupe 1 sauf l'hydrogène) et les métaux alcalino-terreux (groupe 2) sont les plus réactifs. Les métaux de transition remplissent les groupes 3 à 12 et comprennent le fer, le cuivre, l'argent et l'or. Les métaux pauvres, comme l'aluminium, l'étain et le plomb, se trouvent juste à gauche de l'escalier. Les lanthanides et les actinides sont aussi des métaux.

Les non-métaux

Les non-métaux sont ternes ou transparents, se cassent au lieu de plier quand ils sont solides et conduisent mal l'électricité. Beaucoup sont des gaz : l'hydrogène, l'azote, l'oxygène, le fluor, le chlore et tout le groupe 18. Le brome est liquide, et le carbone, le phosphore, le soufre, le sélénium et l'iode sont solides. Dans les réactions, les non-métaux ont tendance à gagner des électrons ou à les partager : c'est ainsi qu'ils se lient entre eux pour former des molécules comme l'eau et le sucre. Le modèle donne leurs propres couleurs aux halogènes et aux gaz nobles, car ce sont des familles bien à part.

L'escalier et les métalloïdes

Une ligne en zigzag descend du bore jusqu'à l'astate. Les éléments qui la bordent, comme le bore, le silicium, le germanium, l'arsenic, l'antimoine et le tellure, s'appellent des métalloïdes. Ils ont un aspect un peu métallique mais sont cassants, et ils conduisent l'électricité mieux que les non-métaux mais bien moins que les métaux. Le silicium est l'exemple le plus connu. Sa conductivité moyenne peut être réglée en ajoutant de minuscules quantités d'autres éléments, et c'est la base de la puce électronique. PubChem classe aussi le polonium parmi les métalloïdes. Les manuels ne tracent pas tous la frontière au même endroit, surtout pour le polonium et l'astate : ne sois pas surpris si un autre tableau les colore autrement.

L'hydrogène est l'intrus. Il est placé au-dessus du lithium dans le groupe 1 parce qu'il a un électron, mais c'est un gaz formé de molécules H₂ et il se comporte comme un non-métal. Sa place dépend du nombre d'électrons, pas d'un air de famille.

Si tu comptes les cases colorées du modèle, PubChem range 91 des 118 éléments dans des familles de métaux : 6 métaux alcalins, 6 métaux alcalino-terreux, 38 métaux de transition, 11 métaux pauvres, 15 lanthanides et 15 actinides. Cela fait environ 77 %. 7 autres sont des métalloïdes, et les 20 restants se répartissent en 7 non-métaux, 6 halogènes et 7 gaz nobles. Beaucoup des éléments les plus lourds n'ont jamais été produits qu'à quelques atomes à la fois : leur famille est donc prévue d'après leur position plutôt que mesurée.