Metaller, icke-metaller och halvmetaller: vad är skillnaden?

Var varje typ står

En trappformad linje löper nedför huvudtabellens högra sida, med början vid bor och steg för steg nedåt åt höger mot polonium och astat. Grundämnen till vänster om linjen är metaller, grundämnen uppe till höger är icke-metaller, och de flesta grundämnen längs linjen är halvmetaller.

Metaller är den i särklass största gruppen: mer än 80 av de 118 grundämnena är metaller, bland dem alkalimetallerna och de alkaliska jordartsmetallerna, övergångsmetallerna, lantanoiderna och aktinoiderna samt post-övergångsmetaller som aluminium, tenn och bly. Väte är det viktigaste undantaget från uppställningen. Det står överst i grupp 1 men är en icke-metall.

Metallers egenskaper

Metaller är typiskt glänsande (de har metallglans), bra ledare av värme och elektricitet samt formbara och sega, vilket betyder att de kan hamras till plåtar och dras till trådar. Nästan alla är fasta vid rumstemperatur. Kvicksilver är den enda metall som är flytande vid rumstemperatur, och gallium smälter vid cirka 29,8 °C, strax över rumstemperatur.

Kemiskt har metaller få valenselektroner och låg elektronegativitet, så de tenderar att avge elektroner och bilda positiva joner som Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe²⁺ och Fe³⁺. Deras oxider är oftast basiska: kalciumoxid (CaO) reagerar till exempel med vatten och bildar kalciumhydroxid, Ca(OH)₂.

Icke-metallers egenskaper

Icke-metallerna omfattar väte, kol, kväve, syre, fosfor, svavel och selen, samt halogenerna och ädelgaserna. Elva av dem är gaser vid rumstemperatur (väte, kväve, syre, fluor, klor och ädelgaserna från helium till radon), brom är en vätska, och resten, som kol, svavel och jod, är fasta ämnen.

Fasta icke-metaller är oftast matta och spröda, och icke-metaller är i allmänhet dåliga ledare av värme och elektricitet. Grafit, en form av kol, är ett anmärkningsvärt undantag eftersom det leder elektricitet. Icke-metaller har hög elektronegativitet, så de tar upp elektroner och bildar negativa joner som O²⁻ och Cl⁻ när de reagerar med metaller, eller delar elektroner i kovalenta bindningar med varandra, som i H₂O och CO₂. Deras oxider tenderar att vara sura: koldioxid löser sig i vatten och bildar kolsyra.

Halvmetaller: något där emellan

Halvmetaller har en blandning av metalliska och icke-metalliska egenskaper. De sex grundämnen som oftast räknas som halvmetaller är bor, kisel, germanium, arsenik, antimon och tellur; vissa källor tar också med polonium eller astat.

Kisel ser glänsande och metalliskt ut men är sprött, och det leder elektricitet bättre än en icke-metall men mycket sämre än en metall. Det mellanläget gör kisel och germanium till halvledare, materialen i hjärtat av datorchip och solceller. Deras ledningsförmåga kan justeras genom att man tillsätter små mängder av andra grundämnen, en process som kallas dopning.

Så skiljer du dem åt

Elektronegativitet är en användbar vägledning. Metaller har låga värden, som cesium (0,79) och natrium (0,93). Icke-metaller har höga värden, som syre (3,44) och fluor (3,98). Halvmetallerna hamnar däremellan, på cirka 1,9 till 2,2, från kisel (1,90) till arsenik (2,18).

Den metalliska karaktären ökar mot tabellens nedre vänstra del, så övergången från metall till icke-metall är gradvis och inte en skarp vägg. Grupp 14 visar hela spannet i en enda kolumn: kol är en icke-metall, kisel och germanium är halvmetaller, och tenn och bly är metaller.