กึ่งโลหะ (เมทัลลอยด์)

ขั้นบันไดบนตารางธาตุ

กึ่งโลหะเป็นแถบทแยงผ่านบล็อก p ได้แก่ โบรอนในหมู่ 13 ซิลิคอนและเจอร์เมเนียมในหมู่ 14 อาร์เซนิกและพลวงในหมู่ 15 และเทลลูเรียมในหมู่ 16 มีอิเล็กตรอนวงนอกสามถึงหกตัวในออร์บิทัล s และ p ตั้งแต่โบรอน ([He] 2s² 2p¹) ถึงเทลลูเรียม ([Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴) สมบัติความเป็นโลหะเพิ่มขึ้นลงไปตามหมู่และลดลงตามคาบ เส้นแบ่งจึงพาดเป็นแนวทแยง

ไม่มีรายการเดียวที่ตกลงกันได้ ตารางบางฉบับยังรวมพอโลเนียม แอสทาทีน ซีลีเนียม หรือแม้แต่คาร์บอน ในเว็บไซต์นี้ พอโลเนียมเป็นโลหะหลังทรานซิชัน แอสทาทีนเป็นแฮโลเจน และซีลีเนียมเป็นอโลหะที่ว่องไวต่อปฏิกิริยา

ส่วนหนึ่งเป็นโลหะ ส่วนหนึ่งเป็นอโลหะ

กึ่งโลหะส่วนใหญ่ดูเหมือนโลหะ มีผิวสีเทาหรือดำเป็นเงา แต่เปราะ โบรอน ซิลิคอน เจอร์เมเนียม และเทลลูเรียมเป็นสารกึ่งตัวนำ คือ นำไฟฟ้าได้ดีกว่าอโลหะแต่แย่กว่าโลหะมาก และสภาพนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ อาร์เซนิกและพลวงนำไฟฟ้าคล้ายโลหะด้อยและมักเรียกว่าสารกึ่งโลหะ

ในทางเคมีพวกมันมีพฤติกรรมคล้ายอโลหะมากกว่า มักเกิดพันธะโคเวเลนต์ ออกไซด์ของพวกมันเป็นกรดอ่อนหรือแอมโฟเทอริก และเกิดโลหะผสมกับโลหะ โบรอนและซิลิคอนหลอมเหลวที่ 2076 °C และ 1414 °C เพราะอะตอมของพวกมันเชื่อมต่อกันเป็นโครงร่างตาข่ายโคเวเลนต์ขนาดยักษ์

ปฏิกิริยาโดยทั่วไป

ซิลิคอนเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลกรองจากออกซิเจน แต่ในธรรมชาติมันรวมกับออกซิเจนเสมอ ในทราย ควอตซ์ และแร่ซิลิเกต ซิลิคอนบริสุทธิ์ผลิตโดยเผาซิลิกากับคาร์บอนในเตาไฟฟ้า SiO₂ + 2C → Si + 2CO กึ่งโลหะยังทำปฏิกิริยากับแฮโลเจนเกิดสารประกอบโคเวเลนต์ เช่น ซิลิคอนเตตระคลอไรด์เหลว (Si + 2Cl₂ → SiCl₄) ซึ่งใช้ผลิตแก้วบริสุทธิ์สูงของใยแก้วนำแสง

สารกึ่งตัวนำและการใช้งานอื่น ๆ

ทรานซิสเตอร์ตัวแรกที่สร้างในปี 1947 ใช้เจอร์เมเนียม และปัจจุบันชิปคอมพิวเตอร์และเซลล์แสงอาทิตย์เกือบทั้งหมดทำจากซิลิคอน สภาพนำไฟฟ้าของพวกมันควบคุมได้ด้วยการเจือ คือ การเติมโบรอนปริมาณน้อยนิด ซึ่งมีอิเล็กตรอนวงนอกน้อยกว่าซิลิคอนหนึ่งตัว หรือฟอสฟอรัสหรืออาร์เซนิก ซึ่งมีมากกว่าหนึ่งตัว

โบรอนใช้ในแก้วโบโรซิลิเกตทนความร้อนและแม่เหล็กนีโอดิเมียม–เหล็ก–โบรอน เจอร์เมเนียมใช้ในใยแก้วนำแสงและเลนส์อินฟราเรด อาร์เซนิกใน LED แกลเลียมอาร์เซไนด์ พลวงในสารหน่วงการติดไฟและโลหะผสมของแบตเตอรี่ตะกั่ว และเทลลูเรียมในแผงโซลาร์เซลล์แคดเมียมเทลลูไรด์ อาร์เซนิกและสารประกอบของมันเป็นพิษร้ายแรง