私たちは、意識していなくても毎日要素を使用しています。朝食を食べるためにフォークを手に取ったり、歯磨き粉を使って歯を磨いたり、息を吸ったりするたびに、私たちが現在発見および分類している 118 の要素の 1 つまたは複数を使用しています。今日は、非金属について詳しく見ていきます。非金属の特性は何ですか?また、日常生活のどこでそれらを見つけることができますか?
非金属の性質
非金属は、周期表の他のどこにも当てはまらない元素のグループを指す広義の用語です。それらは以下で構成されています:
| 原子番号 6-8 | 原子番号 15、16、34 |
|---|---|
| カーボン | リン |
| 窒素 | 硫黄 |
| 酸素 | Selenium |
テネシンとオガネソンの 2 つの人工元素も非金属と見なされる可能性がありますが、これが正しいかどうかを判断するには、非金属の特性に関するさらなる研究が必要です。
非金属の特性は、これらの元素の劇的な違いにより異なります。ただし、それらは主にガスとして表示されます。それらが固体である場合、それらは主にもろく、サブメタリックな外観をしています。
水素は地球上で最も豊富な元素で、酸素、炭素、窒素がそれに続きます。
化学的および物理的特性
非金属は、高いイオン化エネルギーと高い電子親和力を持つ傾向があります。周囲の元素からいくつかの電子を喜んで借り、他の元素ともよく結合します。これに対する唯一の例外は窒素であり、負の電子親和力を持っているため、それ自体以外のものとの結合を好みません.
これらの元素は固体であり、融点と沸点が低くなります。また、ほとんどの場合、両方の優れた伝導体である金属とは異なり、熱や電気をあまり伝導しません.
実際のアプリケーション
このリストには多くの要素があるため、日常の活動中にいくつかの要素に遭遇した可能性があります.非金属の特性は、さまざまな用途に役立ちます。各タイプの非金属の実際の用途を分析し、その用途を探ってみましょう。
カーボン
炭素は非常に一般的な元素の 1 つであり、私たちが最初にそれを使い始めた時期を知ることは不可能です。それは石炭鉱床に見られますが、地球上の生命の大部分の基礎でもあります.この要素の潜在的な用途をすべてリストアップするには、1 本の本が必要になるため、最もよく知られているものをいくつか取り上げます。
炭素の用途
- 鉛筆: 鉛筆の芯と呼ばれるかもしれませんが、鉛筆の内側の柔らかい黒い素材は、実際にはグラファイトです。これは、炭素の 3 つの主要な同素体の 1 つです。
- ダイヤモンド: 別の一般的な炭素同素体はダイヤモンドです。ジュエリーから切削工具まであらゆるものに使用されているダイヤモンドは、何百万年もかけて加熱され、圧縮された単なる炭素です。ラボ環境でこれらの条件を模倣して、本物よりも安価な合成ダイヤモンドを作成できます。
- 温室効果ガス: 炭素は酸素と容易に結合し、二酸化炭素と一酸化炭素を生成します。これらのガスは、地球温暖化と気候変動の主な原因の 2 つです。
窒素
深呼吸する。それはあなたが呼吸している酸素だけではありません。地球の大気は 78% が窒素で、残りは酸素とその他の微量元素です。有史以来窒素を呼吸していたにもかかわらず、研究者は 1772 年まで窒素を分離して名前を付けませんでした。私たちが呼吸する空気を構成することに加えて、窒素にはさまざまな日常的な用途があります。
窒素の用途
- アンモニアの製造: アンモニアの化学式は NH3 で、1 つの窒素原子と 3 つの水素です。アンモニアは、肥料や爆薬の製造だけでなく、洗浄や消毒にも一般的に使用されています。
- 液体窒素: 極低温液体に関して言えば、窒素は最も安価で入手しやすいものの 1 つです。信じられないほど低温で、華氏約 320 度で、実験室の設定から分子ガストロノミーまであらゆる用途に使用されています。アイスクリームのベースを液体窒素と混ぜると、今まで食べた中で最も滑らかでおいしいアイスクリームができあがります。
- 溶接: 通常、アルゴンが溶接工にとって主な選択肢ですが、窒素もほとんど不活性です。他の不活性ガスが存在しない場合、窒素は溶接部が固化する際に溶接部を酸化から保護するのに役立ちます。
リン
リンの発見は、おそらく再現したくないものです。 Hennig Brand という名前のドイツの錬金術師は、尿のバケツを沸騰させることによって要素を見つけました。ありがたいことに、今日はそのステップを飛ばして、リン鉱石から必要なリンを得ることができます。リンについての興味深い事実の 1 つは、白、黒、赤の 3 つの異なる色で表される 3 つの異なる同素体があることです。白リンは危険です — 空気や日光にさらすと自然発火する可能性があります — しかし、他の 2 つはおそらく遭遇したことがあるでしょう。
リンの用途
- ストライク オン ザ ボックス マッチ: 白色同素体ほど揮発性ではありませんが、赤リンが発火するのにそれほど時間はかかりません。これは、おそらく家の周りに横たわっているストライクオンザボックスの試合で一般的に使用されています.また、試合に象徴的な赤い頭を与えます。
- 肥料: リンは果物や野菜の栽培に不可欠な栄養素の 1 つであり、ミネラルの多くは家庭用および商業用の肥料に使われます。
- 花火: 赤リンは非常によく燃えるため、花火の燃料の成分としてよく使われます。空気中で発火する白リンも、7 月 4 日のロケットに含まれる可能性があります。
酸素
深呼吸をしたときに最初に思い浮かぶのは酸素かもしれませんが、地球の大気の約 21% しか占めていません。その名前は、2 つのギリシャ語の組み合わせに由来します — oxys そして遺伝子。 組み合わせて、名前は「酸形成」を意味します。この名前は、他の多くの元素と容易に結合し、酸化を引き起こすため、適切です。
酸素の用途
- 水: 1 つの酸素分子と 2 つの水素を結合すると、水が得られます。これは、この惑星の生命にとってもう 1 つの重要な要素です。
- 溶接と切断: アセチレン ガスと組み合わせると、酸素は強力な切断および溶接トーチの燃料源になります。
- ロケット燃料: 過冷却液体酸素は、一般的なロケット燃料です。ケネディ宇宙センターからファルコン 9 ロケットが打ち上げられるたびに、ロケット級の灯油と一緒に燃料を供給します。
硫黄
硫黄は、古代から使用されてきたもう1つの一般的な元素ですが、最終的に分類するのに1777年までかかりました.通常はもろい淡い黄色の要素です。一部の化合物とは異なり、硫黄自体は本質的に無臭です。ただし、この小さな黄色の非金属には多くの用途があります。
硫黄の用途
- 天然ガス: 天然ガスは無臭なので、漏れ始めてもわかりません。処理プラントがガスに硫化水素を加えるのはそのためです。これは、硫黄について考えるときに通常予想される象徴的な腐った卵の臭いを生み出すものです。
- 害虫駆除: 硫黄は天然の殺虫剤として機能します。ギリシャの詩人ホーマーは、2,800 年以上前に「害虫を防ぐ硫黄」について書いていました。
- 硫酸: 私たちが毎年採掘する硫黄のほとんどは、硫酸の生産に使われます。そこから、肥料から鉛蓄電池、その他のさまざまな用途に至るまで、あらゆるものになります。
セレン
スウェーデンの化学者は、1817 年に硫酸のバッチを汚染した原因を突き止めようとしていたときに、セレンを発見しました。それはさまざまな鉱物に自然に現れますが、濃度が非常に低いため、それらを採掘することは本質的に無意味です.代わりに、今日私たちが使用しているセレンのほとんどは、銅の採掘と処理の副産物として得られます.
セレンの用途
- 甲状腺の健康: セレンは私たちの食生活に欠かせないものです。全粒穀物、魚介類、ヒマワリの種などに含まれており、甲状腺や免疫システムの維持に必要です。
- 太陽電池: セレンは、受ける光の量によって導電率が変化するという点で独特です。太陽電池では、太陽光を直接電気に変換します。
- 半導体: また、セレンは半導体であるため、ソリッドステート エレクトロニクス システムでも検出できます。
識別しやすい非金属の特性
元素に関して言えば、非金属は非常に豊富にあるという理由だけで、日常の活動でおそらく最も多く遭遇するものです。ただし、有毒なものは避けることをお勧めします。もう一度深呼吸して、この地球上の生命を可能にする非金属を楽しんでください。
