メタロイドは、金属と非金属の中間にある特性を持っているため、半金属と呼ばれることもあります。これは、金属と非金属の間にある元素の周期表上の位置に基づいています。ほとんどの半金属は、次のような特性を持っています:非金属の化学的特性を持ち、金属よりも脆く、金属よりも導電性が低く、外観が金属に似ています.
メタロイド/半金属には、金属と結合したときに合金を形成する能力、(一般に) 良好な半導体であるという事実、通常の大気条件下で通常固体であるという事実など、他の特性があります。化学反応で使用された場合の非金属のような化学反応。
メタロイド/半金属が金属と非金属の両方とどのように区別されるかをよりよく理解するために、元素の周期表でのそれらの位置を調べることから始めましょう.
半金属/半金属の詳細
半金属/半金属は、非金属と金属の間の周期表にあります。この中間領域にある元素は、金属と非金属の間の特性を持っています。メタロイドの分類方法については議論があり、さまざまな分類システムがさまざまな元素を半金属として定義しています。メタロイドの分類にはさまざまな方法がありますが、メタロイドの一般的な例をいくつか特定できます。
多くの場合、メタロイドとして定義される要素には次のものがあります:
ホウ素、シリコン、ヒ素、ゲルマニウム、テルル、アンチモン、ポロニウム、アスタチン。
要素 117、テネシンはメタロイドである可能性のある候補ですが、何らかの方法で分類するのに十分な量では観察されていません。周期表でその周辺に見られる元素は、メタロイドの特徴を持っていることがよくあります。このため、一部の科学者はメタロイドとして分類することを選択する場合があります。半金属として分類される可能性のある元素の一例は炭素であり、同素体によっては半金属の特性を持つ可能性があります。たとえば、ダイヤモンド フォームの炭素は非金属と同様に機能しますが、グラファイトでは、フォーム カーボンは金属特性を持ちます。グラファイトは電気半導体として機能することができ、ダイヤモンドとは異なり、金属光沢を持っています.
非金属または金属の特性を持つことができる同素体を持つ他の要素があります。リンと酸素は、本質的に非金属または半金属と見なすこともできます。環境化学では、セレンはメタロイドとして分類されることがよくあります。半金属と考えられる元素は他にもあります。適切な条件下では、水素、硫黄、窒素、ラドン、ヨウ素、ビスマス、亜鉛などの元素はメタロイドと見なされます。
これまでに予想したように、半金属/半金属は、金属と非金属のイオン化エネルギーと電気陰性度レベルを持っています。これらの中間元素の特性は、半金属が金属と非金属の両方の特性を持っていることを意味します。中間の特性を持つ要素の例として、シリコンを考えてみましょう。シリコンは非効率的な導体であり、非常に脆い傾向がありますが、金属元素の光沢特性を持っています.メタロイドが反応する元素は、メタロイドが相互作用にどのように反応するかを変化させます。例えば、ホウ素はナトリウムと結合すると非金属のように反応しますが、フッ素と反応すると金属の反応特性を示します。半金属の融点、沸点、および密度は、半金属スペクトル全体で大きく異なります。最後に、メタロイドは通常、金属と非金属の中間レベルの導電率を持っているため、優れた半導体になります。
以下の特性は半金属に共通ですが、これらの特性は問題の特定の半金属に応じて変化します:
半金属のイオン化エネルギーは金属と非金属の間にあり、同様に、半金属の電子陰性度は金属と非金属の間にあります。
メタロイド/半金属は、金属のいくつかの特徴と非金属のいくつかの特徴を持っています。
半金属は、一般的に優れた半導体です。
メタロイドの反応性は、それらが相互作用する元素に依存し、他の元素の特性により、メタロイドはより金属的な挙動またはより非金属的な挙動を示すことができます.
半金属は通常、金属化合物によく似た光沢を持っていますが、半金属の特定の同素体は外観が非金属の場合があります。
メタロイドは通常固体であり、まれな条件でのみ非固体状態に変化します。通常、メタロイドは非金属に比べて非常に脆いです。
メタロイドは金属と結合して合金を作ることができ、化学反応では通常、非金属として振る舞います。
まとめ
メタロイドの化学的および物理的特性を分析することにより、メタロイドと非金属または金属の違いのいくつかを理解しようとしましょう.化学的性質は、特定の物質が別の物質と結合したときにどのように反応するか、またはある物質から別の物質にどのように変換されるかを定義するプロパティです。化学的性質は、ある元素と別の元素の間の化学反応を研究することによってのみ定量化できます。化学反応は、爆発、変色、燃焼、錆などの現象を引き起こします。半金属は、次の化学的性質を持つ傾向があります:
半金属が酸化すると、しばしばガスを形成します。半金属は、金属元素と結合することによって金属合金を生成するために使用できます。メタロイドの同素体は、本質的に非金属または金属のいずれかです。一部の半金属は、溶けると収縮します。メタロイドは、他の元素と相互作用することにより、さまざまな化合物を形成できます。
それでは、半金属の物性を調べてみましょう。物理的特性とは、物質内の分子がどのようにグループ化されるかを変更することなく、その物質の化学構造を変更することなく、観察または文書化できる特性です。物理的特性には、密度、凝固点、沸点などがあります。半金属の物理的特性には次のようなものがあります。半金属は平均的な熱伝達を可能にし、半導電性です。メタロイドも非常に脆く、弾性が低いです。半金属は、一般的に金属光沢を持っています。最後に、メタロイドは通常、物質の固体状態にあり、まれな条件下でのみ非固体状態になります。
メタロイドの構造
半金属は結晶構造を持っています。この結晶構造は、共有結合の結果です。結晶構造はメタロイドに特定の物理的特性を与え、ゲルマニウム、アンチモン、ヒ素、シリコン、テルルなどの元素はすべて光沢のある輝きを放ちます。ゲルマニウムとシリコンが結晶化すると、ダイヤモンドのような構造を形成します。
この結晶構造内に存在する原子は共有結合を持っており、これらの結合はそれらを周囲の 4 つの原子に付着させ、四面体の形状を構築します。大きな三次元分子が縫い合わされて、シリコンとゲルマニウムの単結晶が形成されます。ヒ素の最も安定な同素体は、ヒ素原子のシートが互いに重なり合った層状構造を持っていますが、ヒ素には安定性の低い他の同素体もいくつかあります。ヒ素原子は、近くにある他の 3 つの原子と結合する結合構造を持っています。ヒ素とアンチモンはどちらも、格子状のグラファイトの化学構造に似た化学構造を持っています。テルルの結晶は、らせん状の原子鎖からできています。
ホウ素の結晶構造は透明であり、構造の隅々にホウ素が存在する正二十面体を形成します。ホウ素-ホウ素結合は非常に緊密で互いに接近しており、長さは約 176PM しかありません。ホウ素結合のこの緊密なグループ化は、たまたまホウ素原子の最も一般的な配置でもあります。ホウ素原子は、正二十面体形のバリエーションを構築するために、さまざまな形で配列できます。
シリコンは酸素原子と結合して、si-o-si の形式で結合を作成します。酸素とケイ素の両方の化学的性質のおかげで、これらの結合は非常に簡単に作成され、多くの異なる鉱物の作成において非常に重要です.ミネラルの生成における si-o-si 結合の重要性は、すべての動植物に見られる有機化合物の生成における炭素結合の重要性と類似していると考えることができます。
半金属に関する一般的な事実
元素シリコンと酸素は、地球の地殻に最も豊富に存在する元素です。シリコンは 2 番目に多い元素で、酸素は最も多い元素です。ヒ素やポロニウムなどの半金属は非常に有毒です。シリコンのようなメタロイドは、エレクトロニクス産業にとって非常に重要であり、さまざまなエレクトロニクスに必要なコンピューター チップの作成に使用されています。テルルとアンチモンを導入することで、より高い柔軟性とその他の特性を合金に加えることができます。
その他の種類の要素
周期表の左側と中央部分は金属の本拠地です。 IA 族金属と IIA 族金属を含む IA 族と II 族を含む、金属元素にはいくつかの異なるグループがあります。表には、グループ IB から VIIIB に位置する一連の遷移金属もあります。一番下の 2 行の元素は金属ですが、主な金属は遷移金属の右側にあります。
金属はほとんどの場合室温で固体ですが、水銀はこの傾向の例外です。金属も緻密で光沢があります。融点が高く、密度も高いです。金属は、イオン化エネルギーが低く、原子半径が大きく、電気陰性度が低いという元素属性を持っています。これらの特性により、金属の原子価殻の電子は簡単に取り除かれます。金属は非常に可鍛性があり、化学結合を壊したり変更したりすることなく、再形成したり、物理的に変更したりできます。金属は、価電子がかなり自由に移動できるため、電気と熱の優れた伝導体です。
周期表の右側は非金属のホームです。非金属には、ハロゲン、希ガス、および水素 (左側にある)、酸素、炭素、セレン、硫黄、リンなどの元素など、さまざまな種類の元素が含まれます。非金属は、高いイオン化エネルギーと高い電気陰性度を持っています。非金属は、金属とは対照的に、熱と電気の両方の伝導性が低いです。固体の非金属は通常非常に脆く、光沢はほとんどまたはまったくありません。他の種類の元素と比較して、非金属は電子を獲得しやすい.
