Nichtmetalle im Periodensystem: Eigenschaften & Beispiele

Was sind Nichtmetalle?

In der Chemie ist ein Nichtmetall ein chemisches Element, dem überwiegend metallische Eigenschaften fehlen; sie reichen von farblosen Gasen bis zu glänzenden und feuerfesten (hochschmelzenden) Feststoffen. Die Elektronen in Nichtmetallen verhalten sich anders als in Metallen.

Mit einigen Ausnahmen sind die Elektronen in Nichtmetallen an Ort und Stelle fixiert, weshalb Nichtmetalle meist schlechte Wärme- und Elektroleiter sind und als Feststoffe spröde oder bröckelig sind.

Elektronen in Metallen sind allgemein frei beweglich, weshalb Metalle gute Leiter sind und sich leicht zu Blechen walzen und zu Drähten ziehen lassen. Nichtmetallatome sind mäßig bis stark elektronegativ; sie ziehen Elektronen in chemischen Reaktionen an und bilden saure Verbindungen.

Zwei Nichtmetalle, Wasserstoff und Helium, machen etwa 99 % der gewöhnlichen Materie im beobachtbaren Universum nach Masse aus. Fünf nichtmetallische Elemente – Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Silicium – bilden weitgehend die Erdkruste, Atmosphäre, Ozeane und Biosphäre.

Die meisten Nichtmetalle haben biologische, technologische oder häusliche Rollen. Lebewesen bestehen fast vollständig aus nichtmetallischem Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff. Fast alle Nichtmetalle haben individuelle Anwendungen in Medizin und Pharmazie, Lasern und Beleuchtung sowie Haushaltsgegenständen.

Wo stehen die Nichtmetalle im Periodensystem?

Die Metalle liegen links der Linie (außer Wasserstoff, ein Nichtmetall oben links), die Nichtmetalle rechts der Linie, und die der Linie unmittelbar angrenzenden Elemente sind die Halbmetalle (Metalloide).

Nichtmetalle haben hohe Ionisationsenergien und hohe Elektronenaffinitäten, daher gewinnen sie Elektronen relativ leicht und verlieren sie schwer. Sie haben auch mehr Valenzelektronen und sind bereits nahe an einem vollständigen Oktett von acht Elektronen.

Nichtmetalle gewinnen Elektronen, bis sie dieselbe Elektronenzahl wie das nächste Edelgas (Gruppe 8A) haben, und bilden negativ geladene Anionen mit Ladungen gleich Gruppenzahl minus acht.

Das heißt: Gruppe 7A Nichtmetalle bilden 1- Ladungen, Gruppe 6A Nichtmetalle 2- Ladungen, Gruppe 5A 3- Ladungen. Gruppe 8A Elemente haben bereits acht Valenzelektronen, geringe Neigung zum Elektronengewinn oder -verlust, und bilden kaum ionare oder molekulare Verbindungen.

Ionenverbindungen werden in einem regelmäßigen Kristallgitter durch anziehende Kräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Kationen und Anionen zusammengehalten. Diese Kräfte sind sehr stark, daher haben die meisten Ionenverbindungen sehr hohe Schmelzpunkte. Beispiel: Natriumchlorid (NaCl) schmilzt bei 801 °C, Aluminiumoxid (Al₂O₃) bei 2.054 °C.

Ionenverbindungen sind typischerweise hart, spröde und leiten im festen Zustand keinen Strom, da die Ionen nicht frei beweglich sind. In wässriger Lösung leiten sie jedoch Strom.

Wenn Nichtmetalle mit anderen Nichtmetallen reagieren, teilen sie Elektronen in kovalenten Bindungen statt Ionen zu bilden, was neutrale Moleküle ergibt. Beachten Sie, dass Wasserstoff auch ein Nichtmetall ist, daher erzeugt die Verbindung von Wasserstoff mit einem anderen Nichtmetall ebenfalls eine kovalente Bindung.

Molekularverbindungen können Gase, Flüssigkeiten oder niedrigschmelzende Feststoffe sein und umfassen eine Vielzahl von Substanzen.

Liste der Nichtmetalle im Periodensystem

Hier ist die vollständige Liste aller 18 Nichtmetalle im Periodensystem.

Ordnungszahl	Symbol	Name
1	H	Wasserstoff
2	He	Helium
6	C	Kohlenstoff
7	N	Stickstoff
8	O	Sauerstoff
9	F	Fluor
10	Ne	Neon
15	P	Phosphor
16	S	Schwefel
17	Cl	Chlor
18	Ar	Argon
34	Se	Selen
35	Br	Brom
36	Kr	Krypton
53	I	Jod
54	Xe	Xenon
85	At	Astat
86	Rn	Radon

Eigenschaften der Nichtmetalle

Im Allgemeinen sind Nichtmetalle spröde, matt und schlechte Wärme- und Elektroleiter. Sie haben tendenziell niedrigere Schmelzpunkte als Metalle. Die meisten Nichtmetalle existieren bei Raumtemperatur in zwei der drei Aggregatzustände: Gase und Feststoffe, außer Brom, das flüssig ist.

Nichtmetalle haben hohe Ionisationsenergien und Elektronegativitäten. Die meisten Nichtmetalle können Elektronen leicht gewinnen. Nichtmetalle zeigen ein breites Spektrum chemischer Eigenschaften und Reaktivitäten.

Physikalische Eigenschaften der Nichtmetalle

• Hohe Ionisationsenergien.
• Hohe Elektronegativitäten.
• Nichtmetalle sind Isolatoren – schlechte Elektroleiter.
• Sie sind matt, haben keinen metallischen Glanz.
• Schlechte Wärmeleiter.
• Sehr schwach und spröde – brechen oder zersplittern leicht.
• Niedrige Dichte – leicht für ihre Größe.
• Keine guten Schallleiter, erzeugen keinen Klang beim Anschlagen.
• Neigen dazu, Elektronen leicht zu gewinnen.
• Nichtmetalle können fest, flüssig oder gasförmig sein.
• Nichtmetalle bilden saure Oxide.
• Gute Oxidationsmittel.
• Allgemein 4 bis 8 Elektronen in der äußeren Schale.

Chemische Eigenschaften der Nichtmetalle

• Schlechte Wärme- und Elektroleiter. Graphit und Gaskohlenstoff sind Ausnahmen.
• Im Gegensatz zu Metallen nicht formbar und duktil.
• Reagieren mehr mit Metallen als mit Nichtmetallen.
• Reagieren meist bei hohen Temperaturen mit anderen Nichtmetallen.
• Die meisten reagieren nicht bei Raumtemperatur mit Luft.
• Weißer Phosphor ist das einzige Nichtmetall, das an der Luft verbrennt und sein Oxid bildet.
• Reagieren meist nicht mit Wasser. Ausgenommen Chlor, das in Wasser löslich ist und eine saure Lösung bildet.
• Niedrige Dichte.
• Bilden keine Legierungen. Allerdings können Nichtmetalle wie Kohlenstoff, Silicium, Phosphor…
• Existieren bei Raumtemperatur in allen Aggregatzuständen.
• Verschiedene Nichtmetalle haben unterschiedliche Reaktionen.
• Chlor ist das reaktivste Element in der Halogenfamilie (Cl, Br, I, F). Reaktivitätsreihenfolge: Cl > Br > I.
• Daher kann Chlor (Cl) Brom (Br) und Jod (I) aus Lösungen von Bromiden (NaBr) und Jodiden (NaI) verdrängen.
• Ionenfeste entstehen, wenn hoch elektronegative Nichtmetalle mit Alkalimetallen und Erdalkalimetallen reagieren.

Beispiele für Nichtmetalle

Beispiele: Wasserstoff, Kohlenstoff, Chlor, Helium, Fluor, Stickstoff, Phosphor, Selen.

Nichtmetall-Gase

Die meisten Nichtmetalle sind klare, geruchlose Gase bei Raumtemperatur. Wasserstoff, Helium, Stickstoff, Sauerstoff, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon gehören dazu. 78 % unserer Atmosphäre ist Stickstoff, 20 % Sauerstoff.

Chlor ist ein gelbgrünes Gas mit stechendem Geruch, der bei hohen Dosen die Nasenlöcher brennt. Bekannt aus Chlorbecken. Fluor ist ein gelbes Gas, ebenso unangenehm riechend und definitiv giftiger. Radon ist instabil und oft radioaktiv. Es sickert in Kellerräume und muss durch Lüftungssysteme entfernt werden.

Brom ist bei Raumtemperatur eine braune Flüssigkeit, die leicht in ein tief oranges Gas verdampft. Es ist das einzige nichtmetallische Element in flüssiger Form. Wie Chlor und Fluor hat Brom einen charakteristischen Geruch und kann giftig sein.

Feste Nichtmetalle

Die übrigen Elemente – Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Selen, Jod – sind bei Raumtemperatur fest. Jedes hat mehrere feste Formen (Allotrope), manche häufiger als andere.

Beispiel: Kohlenstoff meist als Graphit, aber auch als Diamant. Schwefel meist gelb, spröde, leicht stinkend (faule Eier). Phosphor hat viele Formen, darunter gasförmigen weißen Phosphor, der bei Sauerstoffkontakt entzünden kann. Jod oft brauner Feststoff, der leicht in violette Dämpfe sublimiert.

Edelgase

Sechs Nichtmetalle sind Edelgase: Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, radioaktives Radon. In konventionellen Periodensystemen besetzen sie die rechte Spalte. Sie heißen Edelgase wegen ihrer charakteristisch sehr geringen chemischen Reaktivität.

Sie haben sehr ähnliche Eigenschaften: farblos, geruchlos, nicht brennbar. Mit geschlossenen äußeren Elektronenschalen haben sie schwache intermolekulare Kräfte, was sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte ergibt. Daher sind sie unter Standardbedingungen alle Gase, sogar jene mit Atommasse größer als viele normalerweise feste Elemente.

Chemisch haben Edelgase relativ hohe Ionisationsenergien, keine oder negative Elektronenaffinitäten und relativ hohe Elektronegativitäten. Verbindungen der Edelgase zählen hunderte, die Liste wächst, meist durch Sauerstoff oder Fluor mit Krypton, Xenon oder Radon.

FAQs

Was sind Nichtmetalle?

In der Chemie ein chemisches Element, dem überwiegend metallische Eigenschaften fehlen; sie reichen von farblosen Gasen bis zu glänzenden, feuerfesten Feststoffen. Die Elektronen in Nichtmetallen verhalten sich anders als in Metallen.

Was sind die 10 Nichtmetalle?

Die 17 Nichtmetallelemente sind: Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Neon, Phosphor, Schwefel, Chlor, Argon, Selen, Brom, Krypton, Jod, Xenon, Radon.

Wie viele Nichtmetalle gibt es im Periodensystem?

Es gibt 18 Nichtmetalle im Periodensystem. Alle befinden sich oben rechts (Wasserstoff oben links). Betrachtet man Astat als Nichtmetall, sind es 18. Ohne Astat (At) sind es 17.

Warum ist diese Zahl ungenau?

Weil es keine allgemein anerkannte Definition von Metallen, Nichtmetallen und Halbmetallen gibt. Ein Chemiker definiert Nichtmetalle nach chemischen Eigenschaften, ein Physiker nach Dichte oder Ordnungszahl. Daher 17 oder 18 Nichtmetalle.

Beispiele für Nichtmetalle?

Wasserstoff, Kohlenstoff, Chlor, Helium. Eigenschaften: relativ niedriger Siedepunkt, schlechte Leitfähigkeit; feste Nichtmetalle sind matt und spröde.

Wo findet man Nichtmetalle im Periodensystem?

Metalle links der Linie (außer Wasserstoff), Nichtmetalle rechts, angrenzende Elemente sind Halbmetalle.

In welcher Gruppe sind die Nichtmetalle?

Gruppe VIIA ist die einzige Gruppe, in der alle Elemente Nichtmetalle sind. Enthält F, Cl, Br, I, At. Anderer Name: Halogene (Salzbildner).

Welche Chemikalien ähneln Nichtmetallen?

Nichtmetalle teilen viele Eigenschaften: Gas (Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff) oder fest (Kohlenstoff, Schwefel) unter Standardbedingungen. Schlechte Wärme- und Elektroleiter. In fester Form sehr spröde.

Wozu werden Nichtmetalle verwendet?

Flüssiger Wasserstoff als Raketentreibstoff. Kohlenstoff (Graphit) für Elektroden von Elektrolysezellen und Trockenzellen. Stickstoff für Ammoniak, Salpetersäure, Düngemittel. Stickstoff zur Lebensmittelkonservierung.

Verwendung von Nichtmetallen im Alltag?

Für Elektrokabel, Kochgeschirr: Kupfer. Als Schutzbeschichtung für Eisen: Zink. Aluminium für Elektrokabel, Verpackungen, Kochgeschirr. Nichtmetalle: Wasserstoff in Ammoniak- und Methanolsynthese, Schweißbrenner.

Wer entdeckte Nichtmetalle?

1789 versuchte Antoine Lavoisier, Elemente als Metalle und Nichtmetalle zu gruppieren. 40 Jahre später beobachtete Johann Wolfgang Döbereiner Ähnlichkeiten in physikalisch-chemischen Eigenschaften bestimmter Elemente.

Eigenschaften von Nichtmetallen?

Physikalische Eigenschaften: Nicht formbar/duktile – sehr spröde, nicht zu Drähten oder Blechen. Leitfähigkeit: Schlechte Wärme- und Elektroleiter. Glanz: Kein metallischer Glanz, reflektieren kein Licht.

Merkmale von Nichtmetallen?

In elementarer Form Gas, Flüssigkeit oder Feststoff. Nicht glänzend, leiten Wärme/Strom schlecht. Meist niedrigere Schmelzpunkte als Metalle (Ausnahmen). Feststoffe brechen leicht, biegen nicht wie Metalle.

Warum sind Nichtmetalle elektrische Isolatoren?

Da Valenzschalen fast voll sind, ziehen die Atome Elektronen an und halten sie fest, um die Valenzschale zu füllen.

Sind Nichtmetalle matt?

Typische Nichtmetalle: matt, farbig oder farblos; als Feststoffe spröde; schlechte Wärme- und Elektroleiter; saure Oxide.

Wie ist Sauerstoff ein Nichtmetall?

Die hohen Werte von Elektronegativität und Elektronenaffinität sind typisch für Elemente, die nur nichtmetallisches Verhalten zeigen. In allen Verbindungen nimmt Sauerstoff negativen Oxidationszustand an (zwei halbgefüllte äußere Orbitale).

Sind Nichtmetalle gute Isolatoren?

Nichtmetalle lassen weder Wärme noch Strom leicht passieren. Sie sind Isolatoren. Beispiel: Wärme geht nicht leicht durch Luft. Luft ist Gemisch mehrerer nichtmetallischer Gase (Sauerstoff, Stickstoff).

Sind Nichtmetalle Halbleiter?

Diese Elemente heißen Halbmetalle oder Semimetalle, zeigen Eigenschaften sowohl von Metallen als auch Nichtmetallen. Strukturen ähneln Nichtmetallen, aber sie sind elektrische Halbleiter.

Sind Nichtmetalle unsichtbar?

Nicht besonders formbar. Während die meisten Metalle glänzen, können Nichtmetalle matt, schwarz (Kohlenstoff in manchen Formen/Allotropen) oder unsichtbar sein (die meisten gasförmigen Nichtmetalle).

Was ist das reaktivste Nichtmetall?

Fluor ist das reaktivste Nichtmetall. Nicht als freies Element in der Natur. Fluorgas reagiert explosiv mit vielen Elementen/Verbindungen und gilt als eine der gefährlichsten bekannten Substanzen.