金属、非金属、半金属：何が違うの？
金属は、光沢があり展性に富み、熱や電気をよく通し、電子を失いやすい元素です。非金属はふつう光沢がなく、もろいか気体で、熱や電気を通しにくく、電子を得たり共有したりしやすい元素です。半金属はその中間の性質をもちます。周期表では、金属は左側と中央、非金属は右上を占め、半金属はそれらを分けるジグザグの階段状の線に沿って並んでいます。
それぞれの位置
本体の表の右側には階段状の線が通っており、ホウ素から始まって、ポロニウムとアスタチンのほうへ右下に下がっていきます。線の左側の元素は金属、右上の元素は非金属で、線上にある元素のほとんどは半金属です。
金属は圧倒的に最大のグループで、118種類の元素のうち80種類以上が金属です。アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ランタノイド、アクチノイド、そしてアルミニウム、スズ、鉛などの遷移後金属が含まれます。水素は配置における主な例外です。第1族の先頭にありますが、非金属です。
金属の性質
金属は一般に、光沢があり、熱や電気をよく通し、展性と延性に富んでいます。つまり、たたいて薄い板にしたり、引き伸ばして針金にしたりできます。ほとんどすべてが室温で固体です。室温で液体の金属は水銀だけで、ガリウムは約29.8 °Cで融けるので、室温をわずかに上回る程度です。
化学的には、金属は価電子が少なく電気陰性度が低いため、電子を失って Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺ のような陽イオンになりやすい性質があります。その酸化物は通常、塩基性です。たとえば酸化カルシウム（CaO）は水と反応して水酸化カルシウム Ca(OH)₂ になります。
非金属の性質
非金属には、水素、炭素、窒素、酸素、リン、硫黄、セレンのほか、ハロゲンと貴ガスが含まれます。そのうち11種類は室温で気体（水素、窒素、酸素、フッ素、塩素、そしてヘリウムからラドンまでの貴ガス）で、臭素は液体、炭素、硫黄、ヨウ素などの残りは固体です。
固体の非金属は通常、光沢がなくもろく、非金属は全般に熱や電気を通しにくい性質があります。炭素の一種である黒鉛は電気を通すので、注目すべき例外です。非金属は電気陰性度が高いため、金属と反応するときは電子を得て O²⁻ や Cl⁻ のような陰イオンになり、非金属どうしでは H₂O や CO₂ のように電子を共有して共有結合をつくります。その酸化物は酸性になりやすく、二酸化炭素は水に溶けて炭酸になります。
半金属：その中間
半金属は、金属と非金属の性質が混ざっています。最もよく半金属に数えられる6元素は、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルで、資料によってはポロニウムやアスタチンも含めます。
ケイ素は光沢があって金属のように見えますがもろく、非金属より電気をよく通しますが、金属よりははるかに通しにくいです。この中間的な性質のため、ケイ素とゲルマニウムは半導体となり、コンピューターのチップや太陽電池の中心となる材料です。ほかの元素をごく少量加える「ドーピング」という操作で、電気の通しやすさを調整できます。
見分け方
電気陰性度が役に立つ目安になります。金属は、セシウム（0.79）やナトリウム（0.93）のように低い値です。非金属は、酸素（3.44）やフッ素（3.98）のように高い値です。半金属はその中間で、ケイ素（1.90）からヒ素（2.18）まで、およそ1.9〜2.2です。
金属性は表の左下に向かって強くなるので、金属から非金属への変化は、はっきりした壁ではなく段階的です。第14族は、1つの列の中にその全範囲を示しています。炭素は非金属、ケイ素とゲルマニウムは半金属、スズと鉛は金属です。
重要ポイント
- 金属は表の左側と中央を占め、118種類の元素のうち80種類以上を占めます。
- 金属は光沢があり展性に富む導体で、電子を失って陽イオンになります。
- 非金属は右上にあり、電気を通しにくく、電子を得たり共有したりします。
- 半金属であるホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルは、階段状の線に沿って並び、中間的な性質をもちます。
- 第14族は、非金属（炭素）から半金属（ケイ素、ゲルマニウム）を経て金属（スズ、鉛）へと続きます。
確認問題
このレッスンの簡単な問題が3つあります。
1. 室温で液体の金属はどれですか。
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水銀 — 室温で液体の金属は水銀だけです。ガリウムは約29.8 °Cで融けるので、室温をわずかに上回ります。2. 次の元素のうち半金属はどれですか。
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ケイ素 — ケイ素は階段状の線に沿って位置し、金属と非金属の中間の性質をもちます。3. 金属は反応するとき、ふつうどうなりますか。