Schmelzpunkte von Metallen vs. Nichtmetalle

Der Schmelzpunkt eines Elements ist, wenn es von fester Form in eine Flüssigkeit übergeht. Metalle, die physikalisch flexible Elemente sind, die Wärme und Strom leiten können, neigen aufgrund ihrer relativ hohen Schmelzpunkte dazu, bei Raumtemperatur fest zu sein. Nichtmetalle, die physikalisch schwach und schlechte Wärme- und Stromleiter sind, können je nach Element fest, flüssig oder gasförmig sein. Die Schmelzpunkte von Metallen und Nichtmetallen variieren stark, aber Metalle neigen dazu, bei höheren Temperaturen zu schmelzen.

Sobald Sie die Schmelzpunkte aller Elemente des Periodensystems einbeziehen, entsteht ein Muster. Wenn Sie sich in einer Periode von links nach rechts bewegen – einer horizontalen Reihe –, beginnt der Schmelzpunkt der Elemente zu steigen, dann Sie erreichen ihren Höhepunkt bei Gruppe 14 – der vertikalen Säule mit Kohlenstoff oben – und nehmen schließlich ab, wenn Sie sich der rechten Hand nähern Seite. Wenn Sie sich auf der Tabelle von oben nach unten bewegen, wird das Anstiegs- und Abfallmuster kleiner, was bedeutet, dass Elemente in niedrigeren Perioden ähnlichere Schmelzpunkte haben.

Es gibt zwei Bindungsarten, die zu höheren Schmelzpunkten führen: kovalent und metallisch. Kovalente Bindungen sind, wenn Elektronenpaare gleichmäßig zwischen den Atomen aufgeteilt werden, und sie ziehen Atome noch enger zusammen, wenn mehrere Elektronenpaare beteiligt sind. Metallische Bindungen beinhalten Elektronen, die delokalisiert sind: Sie schweben zwischen vielen Atomen, nicht nur zwei, und positiv geladene Kerne sind fest an das umgebende "Meer" von Elektronen gebunden.

Da starke Bindungen zwischen Atomen Elementen höhere Schmelzpunkte verleihen, ist es auch wahr, dass niedrigere Schmelzpunkte auf schwächere Bindungen oder fehlende Bindungen zwischen Atomen zurückzuführen sind. Quecksilber, das Metall mit dem niedrigsten Schmelzpunkt - 38,9 Grad Celsius oder -37,9 Grad Fahrenheit - kann keine Bindungen eingehen, da es keine Elektronenaffinität hat. Viele Nichtmetalle wie Sauerstoff und Chlor sind stark elektronegativ: Sie haben eine hohe Affinität zu Elektronen und lösen sie effektiv vom anderen Atom, sodass die Bindung leicht bricht. Als Ergebnis haben diese Nichtmetalle Schmelzpunkttemperaturen unter Null.

Obwohl viele Metalle hohe Schmelzpunkte haben, gibt es eine ausgewählte Gruppe von wenigen Elementen, die außergewöhnlich hohe Schmelzpunkte haben und physikalisch stark sind. Dies sind hochschmelzende Metalle oder Metalle mit einem Schmelzpunkt von mindestens 2.000 Grad Celsius oder 3.632 Grad Fahrenheit. Aufgrund ihrer Hitzetoleranz werden sie in einer Vielzahl von Geräten verwendet, von der Mikroelektronik bis hin zu Raketen. Beispielsweise kommen die Metalle Wolfram und Molybdän wegen ihrer außergewöhnlich hohen Schmelzpunkte, die eine enorme Hitzebeständigkeit ermöglichen, als Baustoff für Kraftwerke in Frage.