Nemetalele

Ce reprezintă nemetalele?
Împreună cu metalele și metaloidele, nemetalele reprezintă una dintre cele trei categorii de elemente chimice, distinde prin proprietăți de ionizare și legare. Aceste proprietăți au la bază faptul că nemetalele sunt puternic electronegative, câștigând electroni de valență de la alți atomi mai ușor decât îi cedează.
Nemetale sunt halogeni, gazele nobile și următoarele elemente, în ordinea numărului atomic:
hidrogen (H)
carbon (C)
azot (N)
oxigen (O)
fosfor (P)
sulf (S)
seleniu (Se)

Nemetale-proprietăți fizice.
• Starea de agregare
Starea de agregare a nemetalelor este determinată de structura moleculelor sau a rețelei atomice a acestora:

♦ Sunt gaze la temperatură și presiune obișnuită nemetalele cu molecula monoatomice (He, Ne, Ar, Xe, Kr, Rn) și cele cu molecule diatomice mici (H2, O2, N2, F2, Cl2);
♦ În stare lichidă la temperatură și presiune obișnuită găsim un singur nemetal, bromul (Br2);
♦ Sunt solide la temperatură și presiune obișnuită nemetalele cu rețele atomice (B, C, Si, As, Se, Te, At), cele cu molecule poliatomice (P4, S8) și iodul (I2), care are masa moleculară foarte mare.

• Punctele de topire și de fierbere
Structura moleculelor, respectiv a rețelei atomice a nemetalelor influențează direct valorile punctelor de fierbere și de topire ale acestora.
Nemetalele cu rețea atomică prezintă puncte de topire (p.t.) foarte ridicate. (C - p.t. > 3550 0C, Si - p.t. = 1414 0C etc.)
Nemetalele cu structură moleculară au puncte de fierbere (p.f.) și de topire scăzute și foarte scăzute (Cl2 - p.f. = -34 0C, I2 - p.t. = 114 0C etc.)

• Solubilitate
Solubilitatea nemetalelor este influențată tot de structura moleculelor, respectiv a rețelei atomice a acestora.
♦ Sunt insolubile atât în apă cît și în solvenți organici nemetalele cu rețea atomică;
♦ Sunt solubile în apă O2, Cl2 și Br2;
♦ Sunt solubile în solvenți organici P4, S8, I2 și Br2;

Alte proprietăți a nemetalelor.
♦ Culoare
Majoritatea nemetalelor sunt incolore, dar unele sunt colorate: S - galben, Cl2 - galben-verzui, I2 - violet, C (grafit) - negru, Br2 - brun roșcat;
♦ Miros
S, Cl2 și Br2 au miros specific, celelalte nemetale fiind inodore.
♦ Duritate
Duritatea nemetalelor solide este influențată de structura acestora și variază în limite foarte largi, sulful fiind o pulbere sfărâmicioasă, iar diamantul având duritatea 10 și fiind considerat cel mai dur material.
♦ Conductibilitatea electrică
Cu excepția grafitului și a siliciului, nemetalele sunt izolatori electrici și nu conduc curentul electric.

Importanța nemetalelor in viață de zi cu zi.
Hidrogenul:

Anual consumul mondial de hidrogen se cifrează la peste 500 miliarde metri cub în diverse scopuri și în diferite domenii, a căror varietate și necesități sunt în creștere pe măsura scăderii resurselor de combustibili fosili și schimbărilor climatice datorate creșterii emisiunii de CO2 în atmosferă. Pentru a putea asigura accesul diferiților consumatori la sursele de hidrogen este necesară dezvoltarea unei infrastructuri adecvate.
Este utilizat in:
Gaz de umplere pentru baloane
Combustibil pentru motoare cu ardere internă
Combustibil în pile de combustie
Combustibil pentru avioane cu reacție
Combustibil pentru motoare cu ardere internă

Azotul gazos si lichid
Azotul gazos este produs prin permiterea azotului lichid să se încălzească și să se evapore. Are numeroase utilizări, incluzând faptul că este folosit ca atmosferă protectoare atunci când nu se dorește o reacție redox;
la păstrarea prospețimii mâncărurilor împachetate (prin amânarea râncezirii și altor forme de degradare oxidativă)
la acoperirea explozibililor lichizi pentru siguranță
la producția de componente electronice precum tranzistori, diode și circuite integrate
la producerea oțelului inoxidabil
pentru umplerea camerelor roților avioanelor și autovehiculelor[1] datorită inerției sale și lipsei de umiditate și a calităților oxidative, spre deosebire de aer (deși nu este necesar pentru automobilele obișnuite [2])

Azotul lichid este produs industrial în cantități mari prin distilarea din aerul lichefiat, care este reprezentat de obicei prin cvasi-formula LN2 (deși se scrie mai corect N2(l)). Este un lichid de criogenic (foarte rece) care produce degerături instantaneu la contactul direct cu țesuturile vii.
Proprietatea lui de a menține temperaturile mult sub temperatura de îngheț a apei chiar când se evaporă (77 K, -196 °C sau -320 °F) îl face extrem de util într-o varietate de aplicații ca refrigerent, printre care:
la înghețarea și transportul produselor alimentare
la criogenarea corpurilor, celulelor reproductive (spermă și ovule) și probe și materiale biologice
în studiul criogeniei
pentru demonstrații în educația științifică
ca răcitor pentru senzori de infraroșu și amplificatoare de frecvență joasă
în dermatologie, pentru eliminarea posibilelor excrescențe canceroase
ca răcitor pentru suprasolicitarea unei unități centrale de procesare, a unei unități de procesare grafică sau a altei componente hardware

Carbonul
Carbonul este un element esențial pentru toate formele de viață cunoscute, iar fără acesta viața pe care o cunoaștem nu ar putea exista. Principala utilizare economică a carbonului, în afara industriei alimentare și a lemnului, se situează în domeniul hidrocarburilor, unde se remarcă produse importante precum: metanul gazos ca și combustibil fosil și petrolul sau țițeiul. Petrolul este distilat în rafinării prin intermediul industriei petrochimice, pentru a se obține benzina, kerosenul și alți produși. Celuloza este un polimer natural ce conține carbon, produs în corpul plantelor, și care poate fi prelucrat sub formă de lemn, bumbac sau pânză.[97] În corpul plantelor, principala sa utilizare este una mecanică, de a conferi suport și are astfel un rol structural. Printre polimerii de origine animală cu valoare comercială se numără lâna, cașmirul și mătasea. Materialele plastice sunt fabricate din polimeri sintetici de carbon, care mai conțin și atomi de oxigen și de azot în catena principală. Materialele de bază pentru multe din aceste substanțe sintetice provin din industria petrolieră. Diferite forme de carbon sunt adsorbante eficiente de gaze[98][99][100], materiale promițătoare pentru prepararea catalizatorilor [101][102] și electrocatalizatorilor [103].