Smeltpunten van metalen vs. niet-metalen

Het smeltpunt van een element is wanneer het van vaste vorm in een vloeistof wordt omgezet. Metalen, fysiek flexibele elementen die warmte en elektriciteit kunnen geleiden, hebben de neiging om vast te zijn bij kamertemperatuur vanwege hun relatief hoge smeltpunten. Niet-metalen, die fysiek zwak zijn en slechte geleiders van warmte en elektriciteit, kunnen vast, vloeibaar of gasvormig zijn, afhankelijk van het element. Smeltpunten van zowel metalen als niet-metalen lopen sterk uiteen, maar metalen hebben de neiging om bij hogere temperaturen te smelten.

Zodra u de smeltpunten van alle elementen in het periodiek systeem opneemt, ontstaat er een patroon. Als je van links naar rechts gaat op een punt -- een horizontale rij -- begint het smeltpunt van de elementen te stijgen, en dan ze pieken bij Groep 14 -- de verticale kolom met koolstof bovenaan -- en ten slotte nemen ze af naarmate je de rechterkant nadert kant. Naarmate je van boven naar beneden op de tafel gaat, wordt het stijg- en daalpatroon kleiner, wat betekent dat elementen in lagere perioden meer vergelijkbare smeltpunten hebben.

Er zijn twee soorten bindingen die leiden tot hogere smeltpunten: covalent en metallisch. Covalente bindingen zijn wanneer elektronenparen gelijkelijk tussen atomen worden verdeeld, en ze trekken atomen nog dichter bij elkaar als er meerdere elektronenparen bij betrokken zijn. Metaalbindingen hebben betrekking op elektronen die gedelokaliseerd zijn: ze zweven tussen veel atomen, niet slechts twee, en positief geladen kernen zijn stevig gebonden aan de omringende "zee" van elektronen.

Omdat sterke bindingen tussen atomen elementen hogere smeltpunten geven, is het ook waar dat lagere smeltpunten het gevolg zijn van zwakkere bindingen of een gebrek aan bindingen tussen atomen. Kwik, het metaal met het laagste smeltpunt - -38,9 graden Celsius of -37,9 graden Fahrenheit - kan geen bindingen vormen omdat het geen elektronenaffiniteit heeft. Veel niet-metalen, zoals zuurstof en chloor, zijn zeer elektronegatief: ze hebben een hoge affiniteit voor elektronen en wrikken ze effectief uit het andere atoom, zodat de binding gemakkelijk breekt. Als gevolg hiervan hebben deze niet-metalen smeltpunttemperaturen onder nul.

Hoewel veel metalen hoge smeltpunten hebben, is er een selecte groep van enkele elementen die uitzonderlijk hoge smeltpunten hebben en fysiek sterk zijn. Dit zijn vuurvaste metalen, of metalen met een smeltpunt van minstens 2.000 graden Celsius of 3.632 graden Fahrenheit. Als gevolg van hun tolerantie voor warmte worden ze gebruikt in een verscheidenheid aan apparatuur, van micro-elektronica tot raketten. Zo komen de metalen wolfraam en molybdeen in aanmerking voor bouwmateriaal bij elektriciteitscentrales vanwege hun uitzonderlijk hoge smeltpunten die een enorme hittebestendigheid mogelijk maken.