Metalloid
金属と非金属の中間的な性質を持つ元素。
メタロイドは、金属と非金属の中間的な性質を持つ化学元素のグループです。この用語はラテン語のmetallumとギリシャ語のoeidḗs（「形や外観が似ている」という意味）に由来します。どの元素がメタロイドであるかについて標準的な定義や完全な合意はありませんが、この用語は文献で引き続き使用されています。一般的に認識されている6つのメタロイドは、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルであり、炭素、アルミニウム、セレン、ポロニウム、アスタチンの5つは、これらほど頻繁には分類されません。これらは周期表のpブロックの対角線上に位置し、左上のホウ素から右下のアスタチンに及びます。
歴史的には、この言葉はもともと非金属を指していましたが、中間的またはハイブリッドな性質を持つ元素のカテゴリーとしての現代的な意味は、1940年から1960年の間に広まりました。これらの元素は半金属と呼ばれることもありますが、この用法は推奨されません。なぜなら、「半金属」という用語は物理学において特定の電子バンド構造を指すことがより一般的であり、その物理学に基づく定義では、ヒ素とアンチモンのみが半金属に該当しますが、両方ともメタロイドとして広く認識されているからです。
典型的なメタロイドは金属的な外観を持ち、多くの場合もろく、電気伝導性は中程度です。金属と合金を形成することができ、その物理的・化学的性質の多くは金属と非金属の中間にあります。その用途には、合金、生物学的薬剤、触媒、難燃剤、ガラス、光記憶媒体と光エレクトロニクス、火工品、半導体、電子機器が含まれます。
分類は本質的に判断に基づいています。メタロイドとは、金属的性質と非金属的性質が混在した元素であり、どちらかに分類することが困難です。ほとんどの元素はこのような性質の混合を持っていますが、明確にどちらか一方が優勢でないものだけがメタロイドと見なされます。特定の元素を含めるかどうかは著者によって異なります。ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルは最も一貫して含まれ、セレン、ポロニウム、アスタチンは時々追加され、ホウ素やテルルが除外されることもあります。水素、ベリリウム、窒素、リン、硫黄、亜鉛、ガリウム、スズ、ヨウ素、鉛、ビスマス、ラドンを含む他の多くの元素も、メタロイドとして分類されることがありますが、フレロビウムからオガネソンまでの重い合成元素は...
Quick Facts
- Commonly recognized
- Boron
- silicon
- germanium
- arsenic
- antimony
- tellurium
- Less frequently classified
- Carbon
- aluminium
- selenium
- polonium
- astatine
- Typical properties
- Metallic appearance
- brittle
- fair conductors of electricity
- Uses
- Alloys
- semiconductors
- glasses
- flame retardants
- catalysts
- optoelectronics
Facts from the source article.
背景と経緯
メタロイドという用語はもともと非金属を指していました。メタロイドは半金属と呼ばれることもありますが、この慣行は推奨されません。なぜなら、「半金属」は物理学において特定の電子バンド構造を指すより一般的な用法があり、その文脈ではヒ素とアンチモンのみが半金属であり、これらはメタロイドとして一般的に認識されているからです。典型的なメタロイドは金属的な外観を持ち、もろい場合があり、電気伝導性は中程度です。金属と合金を形成することができ、その物理的・化学的性質の多くは金属元素と非金属元素の中間です。それらの化合物は、合金、生物学的薬剤、触媒、難燃剤、ガラス、光記憶媒体と光エレクトロニクス、火工品、半導体、電子機器に使用されています。メタロイドの分類は判断に基づいており、著者によって異なります。いくつかの基準には、1.8または1.9から2.2の電気陰性度、34%から41%の充填効率、または約0.85から1.1のゴールドハマー・ヘルツフェルト比が含まれます。
読者ガイド
メタロイドは、金属または非金属への単純な分類を拒む元素として重要性を持ち、周期表全体にわたる性質の段階的な変化を示しています。それらの中間的性質は、特に半導体や光エレクトロニクスにおいて、電気伝導性を精密に調整できるため、現代技術に不可欠です。それらが示す対角線関係（異なる族の元素が類似した性質を共有すること）は、周期表の組織原理を強調しており、核電荷における水平方向と垂直方向のトレンドの競合から生じます。標準的な定義がないため、メタロイドの数と正体は使用される基準に依存し、リストは4から12元素の範囲に及びます。この曖昧さは、Sharpが指摘するように、境界における分類の恣意的な性質を反映しています。それにもかかわらず、この用語は、強く金属的でも強く非金属的でもない元素に対して有用なカテゴリーを捉えているため、存続しています。一部の周期表における金属と非金属の境界線はメタロイドの位置を特定するのに役立ちますが、別の扱いではそれらを金属または非金属とグループ化したり、サブカテゴリーとして扱ったりする場合があります。それらの遺産は、二分法による分類に挑戦し、エレクトロニクスと材料科学の進歩を可能にしたことにあります。