준금속(반금속)
준금속은 금속과 비금속의 중간 성질을 가진 원소입니다. 금속과 비금속을 가르는 지그재그 계단선을 따라 놓여 있으며, 이 사이트에는 붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨의 여섯 가지가 있습니다.
주기율표의 계단
준금속은 p-구역을 가로지르는 대각선 띠를 이룹니다. 13족의 붕소, 14족의 규소와 저마늄, 15족의 비소와 안티모니, 16족의 텔루륨입니다. 붕소([He] 2s² 2p¹)에서 텔루륨([Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴)까지, s와 p 오비탈에 바깥 전자가 세 개에서 여섯 개 있습니다. 금속성은 각 족을 따라 내려갈수록 증가하고 각 주기를 가로지를수록 감소하므로, 경계선은 대각선으로 이어집니다.
모두가 합의한 하나의 목록은 없습니다. 일부 표에서는 폴로늄, 아스타틴, 셀레늄, 심지어 탄소도 포함합니다. 이 사이트에서는 폴로늄은 후전이 금속, 아스타틴은 할로젠, 셀레늄은 반응성 비금속으로 분류합니다.
일부는 금속, 일부는 비금속
대부분의 준금속은 반짝이는 회색이나 검은색 표면을 가져 금속처럼 보이지만 잘 부서집니다. 붕소, 규소, 저마늄, 텔루륨은 반도체입니다. 비금속보다는 전기를 잘 통하지만 금속보다는 훨씬 못하며, 온도가 오르면 전도도가 높아집니다. 비소와 안티모니는 약한 금속에 가깝게 전기를 통하며 흔히 반금속이라고 불립니다.
화학적으로는 비금속에 더 가깝게 행동합니다. 대개 공유 결합을 만들고, 산화물은 약한 산성이거나 양쪽성이며, 금속과 합금을 만듭니다. 붕소와 규소는 원자들이 거대 공유 결합 그물로 연결되어 있기 때문에 각각 2076 °C와 1414 °C에서 녹습니다.
대표적인 반응
규소는 산소 다음으로 지각에서 두 번째로 풍부한 원소이지만, 자연에서는 모래, 석영, 규산염 광물에서 항상 산소와 결합해 있습니다. 순수한 규소는 전기로에서 실리카를 탄소와 함께 가열하여 만듭니다. SiO₂ + 2C → Si + 2CO. 준금속은 할로젠과도 반응하여 공유 화합물을 만들며, 예를 들어 광섬유용 초고순도 유리를 만드는 데 쓰이는 액체 사염화 규소(Si + 2Cl₂ → SiCl₄)가 있습니다.
반도체와 기타 쓰임
1947년에 만들어진 최초의 트랜지스터는 저마늄을 사용했으며, 오늘날 거의 모든 컴퓨터 칩과 태양 전지는 규소로 만듭니다. 전도도는 도핑으로 조절합니다. 규소보다 바깥 전자가 하나 적은 붕소나, 하나 더 많은 인 또는 비소를 아주 조금 첨가하는 것입니다.
붕소는 내열성 붕규산 유리와 네오디뮴-철-붕소 자석에 들어갑니다. 저마늄은 광섬유와 적외선 렌즈에, 비소는 갈륨 비소 LED에, 안티모니는 난연제와 납 배터리 합금에, 텔루륨은 카드뮴 텔루라이드 태양 전지판에 쓰입니다. 비소와 그 화합물은 독성이 매우 강합니다.
이 족의 원소
| 5 | 붕소 | B | 10.81 | [He] 2s2 2p1 | +3 | 고체 |
| 14 | 규소 | Si | 28.085 | [Ne] 3s2 3p2 | +4, −4 | 고체 |
| 32 | 저마늄 | Ge | 72.63 | [Ar] 3d10 4s2 4p2 | +4, −4 | 고체 |
| 33 | 비소 | As | 74.922 | [Ar] 3d10 4s2 4p3 | −3 | 고체 |
| 51 | 안티모니 | Sb | 121.76 | [Kr] 4d10 5s2 5p3 | −3 | 고체 |
| 52 | 텔루륨 | Te | 127.6 | [Kr] 4d10 5s2 5p4 | −2 | 고체 |