أشباه الفلزات

الدرج في الجدول الدوري

تشكّل أشباه الفلزات نطاقًا قطريًا عبر الكتلة p: البورون في المجموعة 13، والسيليكون والجرمانيوم في المجموعة 14، والزرنيخ والأنتيمون في المجموعة 15، والتيلوريوم في المجموعة 16. ولها من ثلاثة إلى ستة إلكترونات خارجية في المداريْن s وp، من البورون ([He] 2s² 2p¹) إلى التيلوريوم ([Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴). ويزداد الطابع الفلزي إلى أسفل كل مجموعة ويقل عبر كل دورة، لذا يمتد الحد قطريًا.

ليست هناك قائمة واحدة متفق عليها. فبعض الجداول يضم أيضًا البولونيوم أو الأستاتين أو السيلينيوم أو حتى الكربون؛ وفي هذا الموقع البولونيوم فلز بعد انتقالي، والأستاتين هالوجين، والسيلينيوم لافلز متفاعل.

جزء فلز وجزء لافلز

تبدو معظم أشباه الفلزات فلزية، بسطح رمادي أو أسود لامع، لكنها هشة. والبورون والسيليكون والجرمانيوم والتيلوريوم أشباه موصلات: فهي توصل أفضل من اللافلزات لكن أسوأ بكثير من الفلزات، وتزداد موصليتها مع ارتفاع درجة الحرارة. أما الزرنيخ والأنتيمون فيوصلان على نحو أقرب إلى الفلزات الضعيفة ويُسمّيان غالبًا أشباه فلزات.

وكيميائيًا تتصرف على نحو أقرب إلى اللافلزات. فهي تكوّن عادةً روابط تساهمية، وأكاسيدها ضعيفة الحمضية أو مترددة، وتكوّن سبائك مع الفلزات. وينصهر البورون والسيليكون عند 2076 °C و1414 °C لأن ذراتهما مترابطة في شبكات تساهمية عملاقة.

تفاعلات نموذجية

السيليكون ثاني أكثر العناصر وفرةً في القشرة الأرضية بعد الأكسجين، لكنه في الطبيعة دائمًا متحد بالأكسجين، في الرمل والكوارتز ومعادن السيليكات. ويُصنع السيليكون النقي بتسخين السيليكا مع الكربون في فرن كهربائي: SiO₂ + 2C → Si + 2CO. وتتفاعل أشباه الفلزات أيضًا مع الهالوجينات مكوّنة مركبات تساهمية، مثل رباعي كلوريد السيليكون السائل (Si + 2Cl₂ → SiCl₄)، الذي يُستخدم لصنع الزجاج فائق النقاء للألياف الضوئية.

أشباه الموصلات واستخدامات أخرى

استُخدم الجرمانيوم في أول ترانزستور، بُني عام 1947، واليوم تُصنع معظم رقاقات الحاسوب والخلايا الشمسية تقريبًا من السيليكون. وتُضبط موصليتها بالتطعيم: بإضافة قدر ضئيل من البورون، الذي له إلكترون خارجي أقل من السيليكون بواحد، أو من الفوسفور أو الزرنيخ، اللذين لهما إلكترون أكثر بواحد.

يدخل البورون في الزجاج البوروسيليكاتي المقاوم للحرارة وفي مغانط النيوديميوم–الحديد–البورون. ويُستخدم الجرمانيوم في الألياف الضوئية وعدسات الأشعة تحت الحمراء، والزرنيخ في مصابيح LED من زرنيخيد الغاليوم، والأنتيمون في مثبطات اللهب وسبائك بطاريات الرصاص، والتيلوريوم في الألواح الشمسية من تيلوريد الكادميوم. والزرنيخ ومركباته شديدة السمية.