Metalli, non metalli e semimetalli

Più di tre quarti degli elementi sono metalli. I non metalli si stringono nell'angolo in alto a destra.

Pensa ai materiali su un tavolo da cucina: un coltello d'acciaio, una lattina di alluminio, il fondo di rame di una pentola, e accanto un mucchietto di zucchero e un bicchiere d'acqua. I primi tre sono fatti di elementi metallici. Zucchero e acqua sono fatti di non metalli: carbonio, idrogeno e ossigeno. Li distingui al tatto e a vista, e i chimici usano gli stessi indizi quotidiani per dividere gli elementi in due grandi famiglie, con una stretta zona di confine fra le due.

Che cosa rende un metallo un metallo

I metalli sono lucenti appena tagliati, conducono bene elettricità e calore e si possono martellare in lamine o tirare in fili senza che si frantumino. Quasi tutti sono solidi a temperatura ambiente; il mercurio è l'unico liquido e fonde a circa −39 °C. Dal punto di vista chimico, i metalli tendono a perdere gli elettroni esterni e a diventare ioni positivi. Per questo stanno a sinistra e al centro della tavola, dove gli atomi hanno pochi elettroni esterni abbastanza facili da togliere.

Il modello divide i metalli in diverse famiglie, seguendo i colori di PubChem. I metalli alcalini (gruppo 1 tranne l'idrogeno) e i metalli alcalino-terrosi (gruppo 2) sono i più reattivi. I metalli di transizione riempiono i gruppi da 3 a 12 e comprendono ferro, rame, argento e oro. I metalli post-transizione, come alluminio, stagno e piombo, stanno subito a sinistra della scala. Anche i lantanidi e gli attinidi sono metalli.

Non metalli

I non metalli sono opachi o trasparenti, allo stato solido si spezzano invece di piegarsi e conducono male l'elettricità. Molti sono gas: idrogeno, azoto, ossigeno, fluoro, cloro e tutto il gruppo 18. Il bromo è liquido, mentre carbonio, fosforo, zolfo, selenio e iodio sono solidi. Nelle reazioni i non metalli tendono ad acquistare elettroni o a condividerli, ed è così che si legano tra loro per formare molecole come l'acqua e lo zucchero. Il modello mostra alogeni e gas nobili con colori propri, perché sono famiglie molto caratteristiche.

La scaletta e i semimetalli

Una linea a zigzag scende dal boro fino all'astato. Gli elementi lungo questa linea, come boro, silicio, germanio, arsenico, antimonio e tellurio, si chiamano semimetalli. Hanno un aspetto un po' metallico ma sono fragili, e conducono l'elettricità meglio dei non metalli ma molto peggio dei metalli. L'esempio famoso è il silicio. La sua conducibilità moderata si può regolare aggiungendo quantità minime di altri elementi, ed è su questo che si basa il chip dei computer. PubChem classifica come semimetallo anche il polonio. Libri diversi tracciano il confine in modo un po' diverso, soprattutto per polonio e astato, quindi non stupirti se un'altra tavola li colora in un altro modo.

L'idrogeno è il caso a parte. Sta sopra il litio nel gruppo 1 perché ha un elettrone, ma è un gas formato da molecole H₂ e si comporta come un non metallo. La sua posizione dipende dal numero di elettroni, non da una somiglianza di famiglia.

Se conti le caselle colorate nel modello, PubChem colloca 91 dei 118 elementi in famiglie di metalli: 6 metalli alcalini, 6 metalli alcalino-terrosi, 38 metalli di transizione, 11 metalli post-transizione, 15 lantanidi e 15 attinidi. Sono circa il 77%. Altri 7 sono semimetalli, e i restanti 20 si dividono in 7 non metalli, 6 alogeni e 7 gas nobili. Molti degli elementi più pesanti sono stati prodotti solo pochi atomi alla volta, quindi la loro famiglia è prevista dalla posizione e non misurata.