非金属（化学元素）

特徴

非金属として最もよく挙げられる性質には、次のものがある。

• 電気伝導性および熱伝導性が低く、多くの非金属は絶縁体として利用される。
• 金属光沢がほとんどないか、まったくない。多くの非金属固体は鈍い外観をもち、延性や展性を示すよりも、もろいことが多い。
• 金属との化学反応で電子を受け取る傾向がある。これは電気陰性度がより高いこと、および陰イオンまたは共有結合性分子を形成することに関連する。
• 室温での物理状態は幅広い。多くは気体であり、一部は固体で、臭素は液体である。

例と状態

標準状態で気体である身近な非金属には、水素、ヘリウム、酸素、窒素、フッ素、ネオン、ラドンがある。固体の非金属の例には炭素と黄色の固体である硫黄があり、室温で一般的に見られる唯一の非金属液体は臭素である。気体、固体、液体という一般的な語は、日常語としてこれらの状態を表す。

存在と重要性

非金属は自然界と技術においてきわめて重要である。単純な非金属である水素とヘリウムは、観測可能な宇宙に存在するバリオン物質の圧倒的大部分を占める。地球では酸素が岩石、水、空気の主要成分であり、地殻、海洋、大気に最も豊富に存在する元素の一つとしてしばしば挙げられる。生物系は炭素、水素、酸素、窒素、リン、硫黄という非金属元素からほぼ全面的に構成されており、非金属は生命の化学を支えている。さらに、非金属は金属よりもはるかに多くの異なる分子性化合物を形成するため、有機化学、生化学、材料科学で中心的な重要性をもつ。

分類、傾向、用途

どの元素を非金属と数えるかは分類の慣例によって異なる。典型的なリストには、希ガス、ハロゲン、カルコゲンの一部、ならびに炭素、窒素、リン、硫黄などの単体非金属が含まれる。半金属は、性質が混在する移行領域を占める。周期表における電気陰性度、イオン化エネルギー、電子親和力といった化学的傾向は、元素がなぜ非金属として振る舞うかの説明に役立つ。実用面では、酸素は燃焼と呼吸を支え、窒素は空気の主成分であり肥料の原料でもある。希ガスは照明と低温技術に使われ、ハロゲンは消毒や合成反応に用いられる。硫黄は産業と農業に不可欠であり、炭素化合物は燃料、プラスチック、生体分子の基礎となる。

非金属を金属や半金属から区別することは、反応性を予測し、用途に応じた材料を選択するうえで有用である。その絶縁性と多様な化学的性質により、非金属は化学、生物学、地質学、工学の幅広い分野で不可欠である。

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