半金属
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半金属（はんきんぞく、英: metalloid）とは、元素の分類において金属と非金属の中間の性質を示す物質のことである。その定義は曖昧であり、決定的な定義や分類基準は存在せず、様々な方法によって分類が試みられている。
注釈
- ^ 半金属の曖昧さについては、例えばルヴレ[10]、コブとフェタロフ[11]、フィレット[12]らによる言及がある。半金属という分類を「緩衝地帯 (buffer zone) に見立てる用例はロコウにみられる[13]。半金属を単一の基準によって分類する例としては、電気伝導度を用いたメイハンとマイヤーズ[14]、電気陰性度を用いたミースラーとタール[15]、酸化物の酸-塩基性によって分類したハットンとディカーソンなどがある[16]。ニーン、ロジャーズおよびシンプソンは、元素の構造もしくは酸との反応性のような、個々の基準を用いることをさらに提言している[17]。複数の基準を用いた例としては、マスタートンとスロウィンスキーによるイオン化エネルギーと電気陰性度、電気的ふるまいの3つの並列的な基準によって半金属を分類した例がみられる[18]。
- ^ オーダーベルグは存在論的な根拠を基に、金属でないならばすべて非金属であり、したがって半金属は全て非金属に含まれると主張した[28]。
- ^ 特に断りの無い限り、以下の表の金属および半金属に関するデータはKneen, Rogers & Simpson, 1972による。また、金属および非金属の列に見られる網掛けは、半金属の性質との間に明確な共通点があることを示している。
- ^ 境界線近くに位置する窒素は例外的に気体である。
- ^ 黒リン、ヨウ素のような金属光沢を有するものも一部存在する。
- ^ ただし第2周期のベリリウム、ホウ素、炭素間では例外的に卑金属であるベリリウムの密度が最も低くなり、ホウ素と炭素の密度は同程度である。
- ^ 最も低いマンガンで6.9 × 103 S•cm–1、最も高い銀で6.3 × 105である[42][43]。
- ^ 最も低いホウ素で1.5 × 10–6 S•cm–1、最も高いヒ素で3.9 × 104の伝導度を示す[45][46]。セレンを半金属に含めるならば、半金属の電気伝導度の最低値は10–9から10–12 S•cm–1スケールとなる[47][48][49]。
- ^ 電気伝導度の低い気体元素で＜10–18 S•cm–1、最も高いグラファイトで3 × 103の伝導度を示す[50][51]。
- ^ ゴールドハマー・ハーツフェルド基準とは、固体もしくは液体の元素において、ある位置に置かれた個々の原子の価電子を保持している力と、その同一の電子に対して作用している原子間の相互作用によって生じる力との比を示す尺度である。原子間の相互作用によって生じる力が価電子を保持している力と同等もしくはより大きければ、価電子の遍歴（電子が自由電子的にふるまう）が示されて金属的な挙動が予測され[69][70]、そうでなければ非金属的な挙動が予測される。古典的な理論に基づくが[71]ハーツフェルド基準は元素の金属的な性質の発現に対して、比較的単純な一次合理性を提供している[72]。
- ^ 水素やハロゲン元素、希ガス元素はここに挙げた性質から外れることがある。例えば水素はアニオンよりもプロトンを形成しやすく、ハロゲンはイオン結合性の塩も多く形成する。
- ^ セレンのイオン化エネルギーは226 kcal/molであり、しばしば半導体性を示すが、電気陰性度は2.55と比較的高い。ポロニウムのイオン化エネルギーは196 kcal/molであり、電気陰性度は2.0 ENであるが、金属的なバンド構造を有する[109][110]。アスタチンのイオン化エネルギーは推定210±10 kcal/mol[111]、電気陰性度は2.2であるが、そのバンド構造は確実性の大きな範囲では知られていない。
- ^ ガリウムは金属としては珍しく、丁度39 %の空間充填率を有している[116]。他の顕著な値としては、ビスマスの42.9 %[114]、液体である水銀の58.5 %[117]がある。
- ^ Sandersonは金属と半金属を分類するための簡易的な基準を水素を一つの例外として、原子の最外殻における電子の数がその元素の周期数（その核の主量子数に等しい）と同数もしくは少なければ、全ての元素は金属である。水素および他の全ての元素は非金属である。しかし、最外殻の電子数がその主量子数よりも1（もしくは2）大きければ、それらは若干の金属的な性質を示すかもしれない。と提示した。ラドンは、当時はまだ希ガスは化合物を形成することができないと考えられていたため、その見た目の適格性（主量子数6に対して最外殻電子数8）にもかかわらず、Sandersonのやや金属的な元素のリストから外された。1962年に初の希ガス元素の化合物が合成されたのち、1969年という早い時期からラドンによる陽イオンとしてのふるまいに関する言及がみられる。(Stein 1969;[169] Pitzer 1975;[170] Schrobilgen 2011[171]).
- ^ アルミニウムはしばしばポスト遷移金属に数えられる[183]が、ポスト遷移金属とはされない場合もある[184]。
- ^ 白リンは最も一般的かつ工業的に重要であり[197]、容易に得ることができる同素体であるため、リンの標準的な同素体は白リンである[198]。しかしながら、白リンはリンの同素体の中で最も熱力学的に不安定であるのみならず、揮発性、反応性もまた最も高い[199]。
- ^ Rochow (1957, p. 224),[204]、後の1966に彼が書いたモノグラフThe metalloids[205]において、いくつかの点でセレンは半金属のようにふるまい、テルルは確実にそうであると述べた
- ^ ホウ素が液体状態で金属的な電気伝導率を示すかは文献によって一致していない。Krishnan他は、液体ホウ素が金属のようにふるまうとし[236]、Glorieux他は、液体ホウ素はその低い電気伝導度に基き半導体として特徴づけられるとし[237]、Millot他は、液体ホウ素の輻射率は金属のそれと一致していないと報告した[238]。
- ^ サックスはこの境界線を、ハドリアヌスの長城のようなギザギザの線…ヒ素やセレンのようないくつかの半金属から金属を分離する壁であると評した[265]。
- ^ 伝承では1392年生まれ
- ^ 1493もしくは1494年生まれ
- ^ コーチもその著書のp. 128において、金属と、[若干の金属的性質を備えた分類としての]非金属の間には明確な境界線が存在しないとコメントしている（[]内補足）。
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