Kim loại, phi kim và á kim: khác nhau ở đâu?

Mỗi loại nằm ở đâu

Một đường hình bậc thang chạy xuống phía bên phải của bảng chính, bắt đầu từ bo và đi xuống sang phải về phía poloni và astatin. Các nguyên tố ở bên trái đường này là kim loại, các nguyên tố ở phía trên bên phải là phi kim, và hầu hết các nguyên tố dọc theo đường này là á kim.

Kim loại là nhóm lớn nhất với khoảng cách rất xa: hơn 80 trong 118 nguyên tố là kim loại, gồm các kim loại kiềm và kiềm thổ, kim loại chuyển tiếp, các lantanit và actinit, và các kim loại sau chuyển tiếp như nhôm, thiếc và chì. Hiđro là ngoại lệ chính của cách bố trí này. Nó nằm ở đầu nhóm 1 nhưng là phi kim.

Tính chất của kim loại

Kim loại thường sáng bóng (có ánh kim), dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi, nghĩa là có thể rèn thành tấm và kéo thành dây. Hầu như tất cả đều ở thể rắn ở nhiệt độ phòng. Thủy ngân là kim loại duy nhất ở thể lỏng ở nhiệt độ phòng, và gali nóng chảy ở khoảng 29,8 °C, chỉ cao hơn nhiệt độ phòng một chút.

Về mặt hóa học, kim loại có ít electron hóa trị và độ âm điện thấp, nên có xu hướng nhường electron và tạo thành các ion dương như Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe²⁺ và Fe³⁺. Oxit của chúng thường có tính bazơ: chẳng hạn canxi oxit (CaO) phản ứng với nước tạo thành canxi hiđroxit, Ca(OH)₂.

Tính chất của phi kim

Các phi kim gồm hiđro, cacbon, nitơ, oxi, photpho, lưu huỳnh và selen, cùng các halogen và các khí hiếm. Mười một nguyên tố trong số đó là chất khí ở nhiệt độ phòng (hiđro, nitơ, oxi, flo, clo và các khí hiếm từ heli đến radon), brom là chất lỏng, và phần còn lại, như cacbon, lưu huỳnh và iot, là chất rắn.

Phi kim rắn thường xỉn màu và giòn, và nói chung phi kim dẫn nhiệt và dẫn điện kém. Than chì, một dạng của cacbon, là ngoại lệ đáng chú ý vì nó dẫn điện. Phi kim có độ âm điện cao, nên nhận electron để tạo thành các ion âm như O²⁻ và Cl⁻ khi phản ứng với kim loại, hoặc dùng chung electron trong liên kết cộng hóa trị với nhau, như trong H₂O và CO₂. Oxit của chúng thường có tính axit: cacbon đioxit tan trong nước tạo thành axit cacbonic.

Á kim: ở giữa

Á kim có sự pha trộn giữa tính chất kim loại và phi kim. Sáu nguyên tố thường được xếp vào á kim nhất là bo, silic, gecmani, asen, antimon và telu; một số tài liệu còn xếp cả poloni hoặc astatin.

Silic trông sáng bóng như kim loại nhưng giòn, và dẫn điện tốt hơn phi kim nhưng kém xa kim loại. Vị trí trung gian đó khiến silic và gecmani là chất bán dẫn, vật liệu nằm ở trung tâm của chip máy tính và pin mặt trời. Độ dẫn điện của chúng có thể điều chỉnh bằng cách thêm một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác, quá trình gọi là pha tạp.

Cách phân biệt chúng

Độ âm điện là một chỉ dẫn hữu ích. Kim loại có giá trị thấp, như xesi (0,79) và natri (0,93). Phi kim có giá trị cao, như oxi (3,44) và flo (3,98). Các á kim nằm ở giữa, khoảng 1,9 đến 2,2, từ silic (1,90) đến asen (2,18).

Tính kim loại tăng dần về phía dưới bên trái của bảng, nên sự chuyển từ kim loại sang phi kim diễn ra dần dần chứ không phải một bức tường rõ rệt. Nhóm 14 cho thấy toàn bộ dải này trong một cột: cacbon là phi kim, silic và gecmani là á kim, còn thiếc và chì là kim loại.