Les éléments qui construisent la vie plutôt que de conduire l’électricité
Hydrogène, carbone, azote, oxygène, phosphore, soufre et sélénium. Ce sont de mauvais conducteurs, cassants à l’état solide et absolument essentiels : plus de 99 % de chaque être vivant en masse est constitué de seulement quatre d’entre eux.
Mis en évidence dans le tableau périodique
Chaque membre
Ce qui les définit
Une électronégativité et une énergie d’ionisation élevées signifient que les non-métaux attirent les électrons vers eux. Avec les métaux, ils forment des composés ioniques ; entre eux, ils les partagent, produisant les molécules covalentes sur lesquelles la biologie repose.
Sans mer d’électrons délocalisés, rien ne peut conduire la chaleur ou l’électricité, et rien ne permet aux atomes de glisser les uns sur les autres. Les non-métaux sont donc isolants, cassants et souvent gazeux.
Les petits atomes non métalliques forment de fortes liaisons doubles et triples — c’est pourquoi N₂ est si peu réactif et pourquoi CO₂ est un gaz tandis que SiO₂ est une roche. Beaucoup prennent plusieurs formes structurales : le carbone sous forme de diamant, de graphite et de graphène ; le phosphore sous forme blanche, rouge et noire.
Tendances périodiques
L’électronégativité et l’énergie d’ionisation augmentent vers le coin supérieur droit du tableau, avec un maximum pour le fluor et l’oxygène. Les points de fusion varient énormément, car c’est la structure, et non la seule force des liaisons, qui les détermine : le carbone se sublime au-dessus de 3,800 K, tandis que l’azote bout à 77 K.
Dans le monde
Synthèse de l’ammoniac, raffinage du pétrole, carburant pour fusées et — de plus en plus — stockage de l’énergie.
Acier, plastiques, carburants, fibres et chaque molécule organique existante. Sous forme de diamant, il coupe ; sous forme de graphite, il lubrifie.
Les engrais grâce au procédé Haber–Bosch, qui nourrit environ la moitié de la population mondiale. L’azote liquide est le cryogène de référence.
Sidérurgie, médecine, traitement de l’eau et respiration. C’est l’élément le plus abondant de la croûte terrestre et de votre organisme en masse.
Les engrais, les détergents, les allumettes — ainsi que la structure de l’ADN et de l’ATP, la molécule qui fournit leur énergie à toutes les cellules.
L’acide sulfurique, le produit chimique industriel fabriqué au plus gros tonnage au monde, ainsi que le caoutchouc vulcanisé et les fongicides.
Manipulation
Très variables. L’oxygène et l’azote peuvent être respirés sans danger dans les bonnes proportions et devenir dangereux dans les mauvaises — l’oxygène pur rend les incendies incontrôlables, tandis que l’azote pur provoque une asphyxie sans avertissement. Le phosphore blanc s’enflamme dans l’air et cause de profondes brûlures. Le sulfure d’hydrogène est aussi toxique que le cyanure et neutralise l’odorat à des concentrations dangereuses.
Bon à savoir
Questions fréquentes
Les halogènes et les gaz nobles sont des non-métaux — ce sont simplement les deux familles suffisamment distinctives pour être nommées séparément. Ce qui reste est appelé « autres non-métaux » ou « non-métaux réactifs » : l’hydrogène, le carbone, l’azote, l’oxygène, le phosphore, le soufre et le sélénium.
La conduction nécessite des électrons libres de se déplacer dans le matériau. Dans un métal, les électrons externes sont délocalisés dans tout le réseau cristallin. Dans un non-métal, ils sont liés à des liaisons covalentes précises ou à des doublets non liants. Le graphite est l'exception célèbre : sa structure en couches laisse un électron par atome de carbone délocalisé dans chaque feuillet, ce qui lui permet de conduire le courant parallèlement aux couches.
Six éléments constituent environ 99 % de votre organisme : oxygène, carbone, hydrogène, azote, calcium et phosphore — dont quatre sont des non-métaux. Le soufre et le sélénium sont nécessaires en plus petites quantités : le soufre dans deux acides aminés et le sélénium dans les enzymes qui éliminent les dommages oxydatifs.
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