La chimica dei non metalli si focalizza principalmente sugli elementi: idrogeno, carbonio, azoto, ossigeno, fluoro, fosforo, zolfo, cloro, selenio, bromo, iodio e xeno che è l’unico tra i gas nobili che mostra una certa reattività. I gas nobili, ad eccezione dello xeno, che fanno parte nei non metalli sono infatti scarsamente reattivi.
Sebbene i metalli noti siano oltre il 75% degli elementi e altri otto elementi siano classificati come semimetalli, i non metalli che sono solo 17 costituiscono la maggior parte della massa della Terra e degli organismi viventi.
Reattività
La reattività dei non metalli varia a seconda del numero di elettroni di valenza di ciascun elemento: ad esempio il fluoro che ha 5 elettroni nel livello p e quindi tende più di ogni altro elemento ad assumere un elettrone è un elemento estremamente reattivo tanto che le sue reazioni sono spesso esplosive.
D’altra parte il neon, invece, che ha 6 elettroni nel livello p ed ha quindi l’ottetto atomico completo, è un elemento che non reagisce con altri.
Gli alogeni hanno un alto potere ossidante e fra essi il più reattivo è il fluoro e la reattività decresce lungo il gruppo.
Contrariamente ai metalli che vengono sempre ossidati, i non metalli possono essere sia ossidati che ridotti.
Ad esempio il fosforo è ossidato quando reagisce con elementi più elettronegativi come l’ossigeno:
P4 + 5 O2 → P4O10
mentre è ridotto quando reagisce con elementi meno elettronegativi come il calcio:
P4 + 6 Ca → 2 Ca3P2
Alcuni non metalli reagiscono con l’ossigeno per dare ossidi acidi i quali reagiscono con l’acqua per dare ossiacidi. Ad esempio il carbonio reagisce con l’ossigeno:
C + O2 → CO2
per dare il biossido di carbonio che reagisce con l’acqua per dare acido carbonico:
CO2 + H2O → H2CO3
I non metalli tendono ad ossidare i metalli: ad esempio l’ossigeno tende ad ossidare i metalli per dare gli ossidi:
2 Mg + O2 → 2 MgO
Gli ossidi costituiti da metalli sono ossidi basici infatti reagiscono con l’acqua per dare l’idrossido:
MgO + H2O → Mg(OH)2
I non metalli con elevate elettronegatività come l’ossigeno e il cloro ossidano le sostanze con cui reagiscono:
2 H2S+ 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O
PH3 + 3 Cl2 → PCl3 + 3 HCl
Quelli con bassa elettronegatività come carbonio e idrogeno possono ridurre altre sostanze:
Fe2O3 + 3 C → 2 Fe + 3 CO
CuO + H2 → Cu + H2O
Polimorfismo
Spesso si trovano nel loro stato standard in forma poliatomica o in forma biatomica: quattro non metalli si trovano nel loro stato standard sotto forma poliatomica. Il carbonio si trova sotto forma di grafite, diamante, fullerene, nanotubi di carbonio e il fosforo si trova come P4, lo zolfo come S8 e il selenio Se8.
I non metalli tendono inoltre a trovarsi in diverse forme allotropiche e a dar luogo a strutture concatenate; il carbonio in particolare tende a legarsi ad altri atomi di carbonio e le cui molecole costituiscono il campo di azione della chimica organica.
Sette tra i non metalli esistono come molecole biatomiche: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2 e I2 che, rispetto alle molecole poliatomiche hanno punti di fusione e di ebollizione minori.