Metales, no metales y metaloides: qué son, características, diferencias

Los metales, no metales y metaloides son las tres divisiones en las que pueden clasificarse todos los elementos químicos de la tabla periódica. Los elementos que pertenecen a cada una de estas divisiones comparten un conjunto de características o propiedades físicas y químicas, las cuales los diferencian de otros elementos.

La imagen inferior muestra una tabla periódica donde se aprecian las ubicaciones de los elementos metálicos, no metálicos y metaloides. Nótese que los metaloides apenas cuentan con siete elementos, mientras que la inmensa mayoría corresponden a elementos metálicos. Por otro lado, los no metales, exceptuando al hidrógeno, se posicionan en el extremo derecho de la tabla.

Los metales (sodio, potasio, cobre, oro, etc.) poseen características, en principio, muy diferentes a las de los no metales (cloro, carbono, azufre, oxígeno, etc.). Sin embargo, los metaloides (boro, silicio, germanio, arsénico, etc.) consisten en una leve fusión de ambos mundos, edificando la frontera entre los metales y los no metales.

Así, los metaloides presentan tanto características de metales como de no metales. Entre estas divisiones químicas tenemos decenas de anomalías, por ejemplo, el estado líquido del mercurio, las cuales se deben a la estructura de sus átomos.

Características de los metales

Físicas

Los metales por lo general son sólidos con brillos plateados, maleables, dúctiles, densos, duros y opacos. Sin embargo, algunos como el oro, cobre, mercurio, cesio y osmio, presentan coloraciones distintivas, siendo los primeros dos los más resaltantes. Asimismo, tenemos metales quebradizos, como el manganeso y el bismuto; o blandos, como el sodio, el cual puede rebanarse inclusive con un cuchillo.

Los metales son excelentes conductores del calor y la electricidad, tienen altos puntos de fusión y ebullición, y forman estructuras cristalinas compactadas. Por otro lado, estos elementos tienen la extraordinaria habilidad de mezclarse entre sí para originar soluciones sólidas llamadas aleaciones.

Aunque tienden a ser sólidos, hay metales que son líquidos a temperaturas moderadas, como ocurre con el mercurio, el galio y el cesio.

Químicas

Los metales son especies que ceden electrones con facilidad. Por lo tanto, de ellos es normal que se originen cationes, oxidándose en innumerables reacciones químicas.

Sus bajas energías de ionización, estas son, las energías necesarias para quitarles un electrón a sus voluminosos átomos en fase gaseosa, así como sus bajas electronegatividades, están relacionadas con su tendencia natural por oxidarse.

Al donar electrones, suelen estar presentes en sus compuestos derivados como cationes, prevaleciendo en consecuencia un fuerte carácter iónico en sus enlaces químicos. Tales compuestos se caracterizan, en especial los óxidos metálicos, por su basicidad, liberando iones OH^– en soluciones acuosas.

Por ejemplo, el óxido de sodio, Na₂O, se disuelve en agua para originar iones OH^–, producto del NaOH resultante:

Na₂O(s) + H₂O(l) → 2NaOH(aq)

Asimismo, los óxidos metálicos reaccionan con los ácidos para originar sales y agua:

NiO(s) + H₂SO₄(aq) → NiSO₄(aq) + H₂O(l)

Los números de oxidación de los metales suelen ser positivos, y por lo general tienen valores que oscilan entre +1 (Na⁺) y +3 (Al³⁺, Ga³⁺, Fe³⁺); no obstante, el titanio y el circonio poseen números de oxidación de +4, Ti⁴⁺ y Zr⁴⁺, respectivamente. Algunos pueden llegar a ser muy positivos (Mn⁷⁺, Os⁸⁺ y Ir⁹⁺).

Características de los no metales

Físicas

Los no metales presentan estados físicos más variables, aunque la mayoría son gaseosos. Entre los sólidos tenemos al azufre, carbono (carbón o diamante), fósforo, selenio y el yodo. El bromo es el único no metal que existe como un líquido color café rojizo. Mientras, el flúor, cloro, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, helio, argón, etc., son elementos gaseosos.

Los no metales son, en condiciones normales, malos conductores del calor y la electricidad. Son poco densos y, por lo general, sus sólidos son quebradizos.

A diferencia de los metales y sus colores plateados, los no metales tienden a ser incoloros y poco brillantes, pero los hay de color amarillo (azufre), verde (cloro), morado (yodo), rojo y blanco (fósforo).

Químicas

Los no metales son especies que ganan electrones con facilidad, exceptuando los gases nobles debido a su falta de reactividad. Por lo tanto, tienden a formar aniones, y combinarse con los cationes metálicos para formar así un conglomerado de sales y compuestos cerámicos (haluros, cloruros, yoduros, sulfuros, fosfuros, nitruros, etc.).

Los metales, cuando se combinan entre ellos mismos, dan lugar a las aleaciones, unidas internamente por el enlace metálico. Los no metales, en cambio, originan compuestos covalentes (moléculas) mediante la formación de enlaces covalentes; es decir, que presentan una compartición relativamente equitativa de los electrones del enlace.

Los no metales usualmente producen compuestos ácidos, los cuales al disolverse en el agua liberan iones H₃O⁺. Por ejemplo, el CO₂, un óxido ácido, reacciona con el agua para originar ácido carbónico, H₂CO₃:

CO₂(g) + H₂O(l) → H₂CO₃(aq)

Los no metales tienen altas electronegatividades, siendo el flúor el elemento más electronegativo de todos. Asimismo, se caracterizan por sus altas energías de ionización, ya que es difícil remover electrones de sus pequeños átomos gaseosos.

Su facilidad por ganar o aceptar electrones los convierten en buenos agentes oxidantes. Sin embargo, también pueden perder electrones, mostrando tanto números de oxidación positivos (S⁴⁺, N⁵⁺, O²⁺, H⁺) como negativos (F^–, O^2-, H^–).

Características de los metaloides o semimetales

Los metaloides presentan una mezcla de las características físicas y químicas de los metales y los no metales. Todos son sólidos blancos y plateados ligeramente densos, semiconductores, quebradizos, capaces de alearse con algunos metales, y que funden o hierven a muy altas temperaturas. Físicamente, los metaloides lucen como metales, pero químicamente se comportan como no metales.

Los elementos metaloides o no metales son el antimonio, polonio, telurio, arsénico, germanio, silicio y boro.

Sus compuestos tienden a ser anfóteros, por lo que reaccionan con ácidos y bases. Asimismo, los metaloides no son buenos agentes oxidantes, ni tampoco buenos agentes reductores. Sus conductividades térmicas no son muy altas, a excepción de la del silicio. Y respecto a sus conductividades eléctricas, las del arsénico y antimonio se asemejan bastante a las de otros metales.

Pueden formar sales y compuestos iónicos, así como moléculas o compuestos covalentes, los cuales se caracterizan por ser volátiles o poliméricos. En palabras vagas: los metaloides conforman los compuestos químicos o los materiales más inusuales y extraordinarios, como los superácidos, la sílice, cerámicas, vidrios, semiconductores y aleaciones.

Hay quienes consideran a los metaloides como parte de los metales postransicionales, y otros que afirman que deberían ser tratados como elementos no metálicos.

Referencias

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