Ametais

Os ametais (ou não metais) são um conjunto de elementos que possuem características físicas e químicas opostas aos dos metais. Sendo assim, átomos de ametais têm boa afinidade eletrônica e maior eletronegatividade, em geral. Já as substâncias simples de ametais costumam ser isolantes térmicos e elétricos e não possuem o brilho característico dos metais.

Os ametais são a minoria na Tabela Periódica, estando mais à direita, no bloco p, sendo o hidrogênio a única exceção. Embora alguns autores ainda se utilizem do termo “semimetais”, tal denominação está em desuso. A Sociedade Brasileira de Química (SBQ), por exemplo, já não a coloca em sua Tabela Periódica.

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Resumo sobre os ametais

• Ametais são os compostos com características opostas às dos metais.

• Existem 22 ametais na Tabela Periódica.

• Os ametais estabelecem ligação covalente quando ligados a outros ametais e ligações iônicas quando ligados a metais.

• Os ametais apresentam grande utilização na sociedade, como nos campos médico, tecnológico ou industrial.

Videoaula sobre ametais

Características dos ametais

De modo geral, podemos dizer que os ametais são os compostos que possuem propriedades opostas às dos metais. Em nível atômico, os ametais têm maior afinidade eletrônica e maior eletronegatividade, o que quer dizer que possuem grande tendência a formar ânions, no caso de compostos iônicos, ou de atrair para si os elétrons da ligação, no caso de compostos covalentes.

Em nível macroscópico, as substâncias simples formadas por ametais possuem características opostas às substâncias simples formadas por metais, sendo assim:

• não possuem o brilho característico dos metais;

• não são bons condutores de calor e eletricidade;

• além de não serem facilmente transformados em lâminas ou em fios.

Obviamente existem exceções, como o grafite, uma substância condutora de eletricidade e bastante utilizada como eletrodos em células eletroquímicas. Além disso, o grafite é um bom condutor de calor e também possui um brilho metálico. O iodo, na forma do sólido I₂, também possui um brilho metálico.

Ametais na Tabela Periódica

Os ametais estão quase todos no bloco p da Tabela Periódica, ou seja, entre as famílias 13 e 18. A única exceção é o hidrogênio, que se posiciona na família 1, no bloco s.

Partindo do pressuposto que ametal é todo elemento químico que não é metal, nós temos 22 elementos químicos nessa classificação:

• hidrogênio

• os seis gases nobres:

- hélio

- neônio

- argônio

- criptônio

- xenônio

- radônio

• 15 elementos do bloco p:

- boro

- carbono

- nitrogênio

- oxigênio

- flúor

- silício

- fósforo

- enxofre

- cloro

- arsênio

- selênio

- bromo

- telúrio

- iodo

- astato

Em julho de 2017, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac), confirmou a inclusão de quatro novos elementos na Tabela Periódica, os elementos:

• 113 (nipônio ou nihônio)

• 114 (moscóvio)

• 117 (tenesso)

• 118 (oganesson ou oganessônio)

Embora os elementos 117 e 118 estejam em posições que pudessem colocá-los no grupo dos ametais, ainda não há evidências empíricas que possam classificá-los dessa forma, uma vez que, por serem muito instáveis, suas propriedades não podem ser estudadas com clareza.

Veja também: Quais são os elementos radioativos?

Metais, ametais e semimetais

O nome ametal é intuitivo: todo e qualquer elemento que não é metal. Hoje em dia, a definição para os elementos químicos é binária, em que os metais são os elementos de baixa energia de ionização, baixa eletronegatividade, com boa condutividade elétrica e térmica em temperatura ambiente, brilho característico, além de serem dúcteis e maleáveis. Já os ametais são justamente o contrário, com alta afinidade eletrônica, alta eletronegatividade, sem o brilho característico e as outras propriedades dos metais. Entretanto, nem sempre foi assim.

Até certo tempo, conceituava-se os semimetais, os quais teriam propriedades intermediárias às dos metais e ametais, como semicondução de corrente elétrica e brilho característico. Eram considerados semimetais o boro, silício, germânio, arsênio, antimônio, telúrio e polônio.

Contudo, a utilização do termo semimetais está em desuso, e tal terminologia não vem mais sendo empregada na maioria da literatura química.

Atualmente, a tendência é dividir esses elementos em metais ou ametais. A Sociedade Brasileira de Química (SBQ), em sua Tabela Periódica, classifica boro, silício, arsênio e telúrio como ametais, enquanto germânio, antimônio e polônio são considerados metais.

Ligações químicas dos ametais

Os ametais, quando se ligam a outros ametais, realizam ligações covalentes. Isso porque são espécies químicas que possuem características semelhantes, como alta afinidade eletrônica e alta energia de ionização. Sendo assim, em geral, um ametal não adquire mais estabilidade ao perder um elétron para outro ametal, preferindo então haver o compartilhamento das nuvens eletrônicas dos elementos.

Já quando vão se ligar aos metais, os ametais estabelecem ligações iônicas, em que eles recebem elétrons dos átomos de metais e assim se tornam ânions. As ligações iônicas são mais fortes que as ligações covalentes, justamente pelo fato de os íons serem estabilizados por forças de atração coulômbicas.

Aplicações dos ametais

Como mencionado, podemos considerar 22 ametais. Suas aplicações são muito distintas, sendo importantes na indústria química, nos setores de pesquisa, tecnologia, no cotidiano e até mesmo para a manutenção da vida em nosso planeta. Neste tópico, destacaremos alguns ametais de maior importância, contudo, é possível dizer que já existe uma vasta literatura sobre as funcionalidades de todos os ametais aqui citados.

a) Carbono

Entre todos os ametais, o que possui mais aplicações e vasta utilização é o carbono. Não só porque o carbono tem a capacidade de se ligar consigo mesmo e criar cadeias que originam os inúmeros compostos orgânicos, mas também porque suas substâncias simples (seus alótropos) têm grande aplicação no cotidiano.

O carvão mineral, um desses compostos de carbono, possui grande importância no setor energético. Embora atualmente seja uma fonte cada vez menos utilizada, pelo fato de ser muito poluente, o carvão mineral foi essencial na Primeira Revolução Industrial, entre os séculos XVIII e XIX. A Inglaterra foi considerada pioneira nessa revolução por diversos fatores, entre eles a grande disponibilidade de carvão mineral.

Outro alótropo do carbono, o grafite, é amplamente conhecido por ser utilizado na escrita e nas artes. Contudo, explora-se também o fato de que ele possui alta condutividade elétrica e térmica, é quimicamente inerte, sendo então resistente à corrosão e aos demais ataques químicos, além de ser um bom lubrificante no estado sólido. Tem também um alto ponto de fusão (3650 °C) e pode ser utilizado em cerâmicas, materiais refratários, peças e componentes de automóveis, como aditivo na metalurgia e como eletrodo em baterias, além de outros usos na química e na indústria.

O diamante é outra substância simples do carbono de extrema importância. Enquanto o grafite pode facilmente ser riscado, sendo considerado mole, o diamante, mesmo podendo ser quebrado, é o material mais duro que se conhece até então, ou seja, pode riscar qualquer material que exista.

Você já sabe que o diamante natural é extremamente raro e valioso, sendo cobiçado por toda história da humanidade, entretanto, também é possível produzir diamante sinteticamente, o chamado diamante industrial. Tal diamante se aproveita da elevada dureza do material e é muito utilizado na perfuração e corte na pesquisa mineral, no corte de chapas de vidro e outros materiais.

De estrutura chamativa por remeter a uma bola de futebol, o fulereno (ou buckminsterfulereno, em homenagem ao inventor, designer e arquiteto Richard Buckminster Fuller) tem fórmula molecular C₆₀. Suas aplicações, bem como de seus derivados, permeiam as áreas de ciências materiais e médicas, uma vez que tal composto possui atividade antioxidante e neuroprotetora.

Por fim, entre os alótropos do carbono, temos o grafeno e os nanotubos de carbono. São materiais extremamente flexíveis e leves, que apresentam a maior resistência mecânica e a maior condutividade térmica de todos os materiais conhecidos, e, ainda, com a condutividade elétrica modulável, o que quer dizer que podem ser desde semicondutores a supercondutores.

São também quimicamente inertes, extremamente resistentes à temperatura, além de uma grande área superficial. Sem dúvida alguma, essas propriedades colocam o grafeno e os nanotubos de carbono como grandes revolucionários da ciência moderna e dificilmente não veremos setores da ciência, tecnologia e indústria impactados e beneficiados por eles.

b) Nitrogênio

O nitrogênio é o ametal mais presente no ar atmosférico, por meio do gás N₂. Tal composto é muito inerte, o que quer dizer que não reage com facilidade. Isso se dá pela ligação covalente tripla de curta distância que liga os dois átomos de nitrogênio, necessitando de bastante energia para ser rompida. Por isso, já se utilizou esse gás para o preenchimento de bulbos de lâmpadas incandescentes para que a vaporização do filamento fosse diminuída. Posteriormente, o nitrogênio foi substituído pelo argônio, que, por ser um gás nobre, é mais inerte.

Atualmente, utiliza-se muito N₂ na forma líquida como refrigerante, uma vez que seu ponto de ebulição é de cerca de -196 °C. O nitrogênio tem grande importância econômica na produção de amônia, no processo Haber-Bosch e também na produção do ácido nítrico, um dos mais utilizados no mundo.

c) Oxigênio

Todos sabem da importância do gás oxigênio, O₂, para a manutenção da vida em nosso planeta. Produzido pela fotossíntese, sem ele não seria possível que pudéssemos respirar e, assim, nossas células não funcionariam.

Por isso, tem ampla utilização na medicina para pacientes que possuem dificuldades respiratórias e não conseguem fazer a transferência adequada do oxigênio respirado para dentro do sangue e das células, o que nós chamamos de baixa de saturação de oxigênio. Tal quadro é comum entre pacientes afetados pela Covid-19 e, por isso, houve um aumento da demanda de cilindros de oxigênio em diversas regiões.

Já o ozônio, de fórmula O₃, é um alótropo do oxigênio essencial à manutenção da nossa vida no planeta pelo fato de compor a camada de ozônio, uma camada gasosa que ajuda a filtrar as radiações ultravioletas que entram na Terra. O ozônio é também um excelente oxidante e tem sido utilizado em tratamentos, por meio da ozonoterapia.

Veja também: Quais são os novos gases que ameaçam a camada de ozônio?

d) Enxofre

O enxofre tem grande importância na indústria por ser o responsável pelo processo de vulcanização da borracha, desenvolvido, em 1938, por Charles Goodyear e Thomas Hancock. A borracha crua é pouco resistente ao calor, tornando-se mole e pegajosa em dias de verão, e quebradiça e dura em dias de inverno. Além disso, possui baixa resistência à tração, é solúvel em alguns solventes orgânicos e facilmente oxidada.

Tais problemas são resolvidos com o processo de vulcanização, em que o enxofre é utilizado para criar pontes de um a oito átomos de enxofre entre moléculas de polímeros da borracha, como o poli-isopreno. A criação dessas pontes dificulta a ruptura da estrutura molecular da borracha.

Exercícios resolvidos sobre ametais

Questão 1 - (UERJ) Considere as quatro caixas abaixo, que contêm diferentes materiais residuais de uma indústria:

A única caixa que contém apenas metais está indicada pela seguinte letra:

1. W

2. X

3. Y

4. Z

Resolução

Alternativa A

Baseando-se na definição binária e simples de que metal é o que não é ametal, devemos escolher apenas a caixa que não contenha ametais.

A prova da UERJ, em específico, sempre traz a divisão entre metais e ametais por uma linha grossa, como mostra a figura a seguir:

Dessa forma, como instrumento de consulta, pode-se saber quais são os ametais. Como vimos, os ametais estão mais à direita da tabela, o que quer dizer que são os que estão à direita da linha divisória, enquanto os metais estão à esquerda.

A caixa X contém o silício, que, pela tabela, é um ametal.

A caixa Y contém arsênio, que, pela tabela, é uma ametal.

A caixa Y contém iodo, que, pela tabela, é um ametal.

A única caixa que não contém nenhum ametal, e, portanto, que contém apenas metais, é a caixa W, pois alumínio (Al), ferro (Fe) e cádmio (Cd) estão à esquerda da linha divisória.

Questão 2 - (Cent. Univ. Senac-SP) No plantio de algodão, a deficiência de alguns elementos químicos como nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, boro, enxofre, entre outros, causa prejuízos na lavoura. Entre esses elementos, são metais:

A) potássio, cálcio e magnésio.

B) cálcio, magnésio e boro.

C) boro, enxofre e magnésio.

D) fósforo, cálcio e enxofre.

E) nitrogênio, fósforo e potássio.

Resolução

Alternativa A

Utilizaremos a definição binária e simplificada de que metal é tudo aquilo que não é ametal. Dessa forma, na letra A temos três elementos metálicos, o potássio (um metal alcalino), o cálcio e o magnésio (metais alcalinoterrosos). Nas demais alternativas, sempre temos a presença de ametais, como o boro nas letras B e C; enxofre, nas letras C e D; fósforo, nas letras D e E; e o nitrogênio, na letra E.