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2011年10月25日 (火) 09:20時点における版編集 MP3 (会話 \| 投稿記録) 257 回編集 m →‎関連項目: テンプレート追加 ← 古い編集		2011年11月8日 (火) 17:08時点における版編集取り消し重陽 (会話 \| 投稿記録) 拡張承認された利用者 5,161 回編集日本語文献を元に加筆新しい編集 →
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1行目: {\| cellspacing="0" cellpadding="2" style="border: 1px solid #ccc; float: right; text-align: center; margin-left:1.4em" '''半金属'''（Metalloid）は、[[金属]]と非金属の中間の物質。[[ホウ素]]、[[ケイ素]]、[[ゲルマニウム]]、[[ヒ素]]、[[アンチモン]]、[[テルル]]、[[ポロニウム]]など。 \|- \|colspan="8"\| \|- !  ! style="width:18px"\| ! style="width:66px; font-size:16px"\|[[第13族元素\|13]] ! style="width:66px; font-size:16px"\|[[第14族元素\|14]] ! style="width:66px; font-size:16px"\|[[第15族元素\|15]] ! style="width:66px; font-size:16px"\|[[第16族元素\|16]] ! style="width:66px; font-size:16px"\|[[第17族元素\|17]] !  \|- style="color:#999999;" ! ![[第2周期元素\|2]]  \| style="background:#ccffcc; color:#000000; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 4px solid #808080; BORDER-BOTTOM: 2px solid #808080"\|<div style="font-size:16px">B</div><div style="font-size:11px">[[ホウ素]]</div> \| style="background:#ffffaa; color:#000000; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">C</div><div style="font-size:11px">[[炭素]]</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">N</div><div style="font-size:11px">窒素</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">O</div><div style="font-size:11px">酸素</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 0px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">F</div><div style="font-size:11px">フッ素</div> \| \|- style="color:#999999;" ! ![[第3周期元素\|3]]  \| style="background:#ffffaa; color:#000000; BORDER-RIGHT: 2px solid #808080; BORDER-TOP: 2px solid #808080; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Al<!----></div><div style="font-size:11px">[[アルミニウム]]</div> \| style="background:#ccffcc; color:#000000; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 2px solid #808080; BORDER-BOTTOM: 2px solid #808080"\|<div style="font-size:16px">Si</div><div style="font-size:11px">[[ケイ素]]</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">P</div><div style="font-size:11px">リン</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">S</div><div style="font-size:11px">硫黄</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 0px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Cl</div><div style="font-size:11px">塩素</div> \| \|- style="color:#999999;" ! ![[第4周期元素\|4]]  \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Ga</div><div style="font-size:11px">ガリウム</div> \| style="background:#ccffcc; color:#000000; BORDER-RIGHT: 2px solid #808080; BORDER-TOP: 2px solid #808080; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Ge</div><div style="font-size:11px">[[ゲルマニウム]]</div> \| style="background:#ccffcc; color:#000000; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 2px solid #808080; BORDER-BOTTOM: 2px solid #808080"\|<div style="font-size:16px">As</div><div style="font-size:11px">[[ヒ素]]</div> \| style="background:#ff99cc; color:#000000; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Se</div><div style="font-size:11px">[[セレン]]</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 0px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Br</div><div style="font-size:11px">臭素</div> \| \|- style="color:#999999;" ! ![[第5周期元素\|5]]  \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">In</div><div style="font-size:11px">インジウム</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Sn</div><div style="font-size:11px">スズ</div> \| style="background:#ccffcc; color:#000000; BORDER-RIGHT: 2px solid #808080; BORDER-TOP: 2px solid #808080; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">Sb</div><div style="font-size:11px">[[アンチモン]]</div> \| style="background:#ccffcc; color:#000000; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 2px solid #808080; BORDER-BOTTOM: 2px solid #808080"\|<div style="font-size:16px">Te</div><div style="font-size:11px">[[テルル]]</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 0px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black"\|<div style="font-size:16px">I</div><div style="font-size:11px">ヨウ素</div> \| \|- style="color:#999999;" ! ![[第6周期元素\|6]]  \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 0px solid black"\|<div style="font-size:16px">Tl</div><div style="font-size:11px">タリウム</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 0px solid black"\|<div style="font-size:16px">Pb</div><div style="font-size:11px">鉛</div> \| style="background:white; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 0px solid black"\|<div style="font-size:16px">Bi</div><div style="font-size:11px">ビスマス</div> \| style="background:#99ccff; color:#000000; BORDER-RIGHT: 2px solid #808080; BORDER-TOP: 2px solid #808080; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 0px solid black"\|<div style="font-size:16px">Po<!----></div><div style="font-size:11px">[[ポロニウム]]</div> \| style="background:#99ccff; color:#000000; BORDER-RIGHT: 0px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 2px solid #808080; BORDER-BOTTOM: 0px solid black"\|<div style="font-size:16px">At<!----></div><div style="font-size:11px">[[アスタチン]]</div> \|- style="height:10px;" ! \| colspan="7" align="right"\| \|- \| \| \| style="background:#ccffcc; color:#000000"\| \| style="text-align: left" colspan="4"\|<small> 一般的に半金属とされる</small> \| \|- \| \| \| style="background:#99ccff; color:#000000"\| \| style="text-align: left" colspan="4"\|<small> 時に半金属とされる</small> \| \|- \| \| \| style="background:#ff99cc; color:#000000"\| \| style="text-align: left" colspan="4"\|<small> 半金属とされることは少ない</small> \| \|- \| \| \| style="background:#ffffaa; color:#000000"\| \| style="text-align: left" colspan="4"\|<small> 半金属とされるのは稀</small> \| <!--============================== \|- \| \| \| style="text-align: right" colspan="5"\|<small>''Al、Po、Atを半金属とするかには議論がある''</small> \| ===============================--> \|- style="height:10px;" \| colspan="8"\| \|- \| \| colspan="6" align="right" style="text-align: left; font-size: 90%"\| 周期表上の半金属。灰色の階段状の線は、金属と非金属の境界線の典型例である。 \| \|- style="height:10px;" \| colspan="8"\| \|} '''半金属'''（Metalloid）とは、[[元素]]の分類において[[金属]]と[[非金属]]の中間の性質を示す物質のことである。その定義は曖昧であり、明確な定義や分類基準は存在せず、様々な方法によって分類が試みられている。一般的には[[ホウ素]]、[[ケイ素]]、[[ゲルマニウム]]、[[ヒ素]]、[[アンチモン]]、[[テルル]]の6元素が半金属とされ、[[セレン]]、[[ポロニウム]]、[[アスタチン]]の3元素がしばしば加えられる。[[炭素]]や[[リン]]などは通常半金属とはされないものの、その[[同素体]]には[[グラファイト]]や黒リンのような半金属性を有しているものが存在する。これらの半金属元素は周期表上において、おおよそホウ素からポロニウムまでを繋ぐライン上に現れるが、その境界線の引き方にもまた多くの議論がある。半金属に特徴的な性質としては脆性、[[半導体]]性、[[金属光沢]]、酸化物の示す[[両性 (化学)\|両性]]などが挙げられ、半金属の[[イオン化エネルギー]]や[[電気陰性度]]の値は一定の範囲に収まる。半金属の単体もしくはその化合物は、[[ガラス]]や[[半導体]]、[[合金]]の構成元素として広く利用されている。 == 分類 == 元素は通常、その一般的な化学的、物理的性質によって金属もしくは非金属に分類される。しかしながら、いくつかの元素はその中間の性質を有していたり<ref>[[#Deming_&_Hendricks_1942\|Deming & Hendricks 1942, p. 170]]</ref>、両方の性質を併せ持ったりしているために<ref>[[#Butler_1930\|Butler 1930, p. 23]]</ref>、その特性による分類が困難となる<ref>[[#ITC1908\|International Textbook Company 1908, p. 21]]</ref><ref>[[#Hill2000\|Hill & Holman 2000, p. 41]]</ref>。そのため、これらの元素はしばしば半金属として分類される。半金属を表すMetalloidの語は、[[ラテン語]]で金属を意味する'' metallum ''および、[[ギリシア語]]で形状もしくは外観が類似していることを意味する''oeides''の語に由来する<ref>[[#OED1989\|''Oxford English Dictionary'' 1989, 'metalloid']]</ref><ref>[[#GGH2003\|Gordh, Gordh & Headrick 2003, p. 753]]</ref>。日本語では半金属の他に、准金属<ref name=sakurai33>[[#sakurai2003\|櫻井、鈴木、中尾 (2003)、33頁。]]</ref>、亜金属<ref>[[#murata2004\|村田 (2004)、248頁。]]</ref>、またはそのままメタロイド<ref>[[#imai1988\|今井、大竹 (1988)、15頁。]]</ref>とも呼ばれる。半金属は金属と非金属の間で曖昧な緩衝地帯を形成する分類基準であると説明される（[[ファジィ理論]]）{{#tag:ref\|半金属の曖昧さについては、例えばルヴレ<ref>[[#Rouvray1995\|Rouvray 1995, p. 546]]. ルヴレは金属、半金属および非金属の重なり合う領域は元素の[[電気伝導度]]による分類を用いることで、厳しく白黒をはっきりさせる方法論よりもよりよく現実を反映させることができると提示した。</ref>、コブとフェタロフ<ref>[[#Cobb2005\|Cobb & Fetterolf 2005, p. 64]]: ''金属と非金属の境界はむしろ曖昧であり、ジグザグの階段線近傍の元素は半金属と呼ばれ、それは必ずしもいずれかの定義とは合致しないことを意味している。''</ref>、フィレット<ref>[[#Fellet2011\|Fellet 2011]]: ''化学は色々と曖昧な定義のものがある''</ref>らによる言及がある。半金属という分類を「緩衝地帯 (buffer zone) に見立てる用例はロコウにみられる<ref>[[#Rochow1977\|Rochow 1977, p. 14]]</ref>。半金属を単一の基準によって分類する例としては、電気伝導度を用いたメイハンとマイヤーズ<ref>[[#Mahan1987\|Mahan & Myers 1987, p. 682]]</ref>、[[電気陰性度]]を用いたミースラーとタール<ref>[[#Miessler2004\|Miessler & Tarr 2004, p. 243]]</ref>、酸化物の酸-塩基性によって分類したハットンとディカーソンなどがある<ref>[[#Hutton1970\|Hutton & Dickerson 1970, p. 162]]</ref>。ニーン、ロジャーズおよびシンプソンは、元素の構造もしくは酸との反応性のような、個々の基準を用いることをさらに提言している<ref>[[#Kneen1972\|Kneen, Rogers and Simpson 1972, p. 219]]</ref>。複数の基準を用いた例としては、マスタートンとスロウィンスキーによる[[イオン化エネルギー]]と電気陰性度、電気的ふるまいの3つの並列的な基準によって半金属を分類した例がみられる<ref>[[#Masterton1977\|Masterton & Slowinski 1977, p. 160]]</ref>。\|group="注釈"}}。半金属は通常、金属および非金属と並び立つ元素の第三の分類であると考えられている<ref name=roher>[[#Roher2001\|Roher 2001, pp. 4–6]]</ref>が、その包含する元素は、場合によっては（半金属ではなく）金属に分類されたり<ref name=tyler>[[#Tyler1948\|Tyler 1948, p. 105]]</ref><ref>[[#Reilly2002\|Reilly 2002, pp. 5–6]]</ref>、（半金属ではなく）非金属に分類されたり<ref>[[#Hampel1976\|Hampel & Hawley 1976, p. 174]]</ref>、あるいは半金属に分類されながら、半金属という分類自体が金属・非金属いずれかのサブカテゴリであるとみなされたりする<ref>[[#Goodrich1844\|Goodrich 1844, p. 264]]</ref><ref>[[#TheChemical1897\|WA Tilden' 1897, p. 189]]</ref><ref name=h191>[[#Hampel1976\|Hampel & Hawley 1976, p. 191]]</ref><ref>[[#Lewis1993\|Lewis 1993, p. 835]]</ref><ref name=herold>[[#Hérold2006\|Hérold 2006, pp. 149–150]]</ref>{{#tag:ref\|オーダーベルグは[[存在論]]的な根拠を基に、金属でないならばすべて非金属であり、したがって半金属は全て非金属に含まれると主張した<ref>[[#Oderberg2007\|Oderberg 2007, p. 97]]</ref>。\|group="注釈"}}。 == 性質 == 半金属という用語には、普遍的に合意された厳格な定義は存在せず<ref name=goldsmith>[[#Goldsmith1982\|Goldsmith 1982, p. 526]]</ref><ref name=hawkes>[[#Hawkes2001\|Hawkes 2001, p. 1686]]</ref>、個々の元素の分類は「任意である」とされる<ref>[[#Sharp1981\|Sharp 1981, p. 299]]</ref>。しかしながら、以下に示す金属-半金属-非金属の物理的、化学的性質の表のように、金属および非金属の性質と比較することで半金属の性質が浮かび上がる<ref>[[#Kneen1972\|Kneen, Rogers & Simpson, 1972, p. 263]]</ref>{{#tag:ref\|特に断りの無い限り、以下の表の金属および半金属に関するデータはKneen, Rogers & Simpson, 1972による。また、金属および非金属の列に見られる網掛けは、半金属の性質との間に明確な共通点があることを示している。\|group="注釈"}}。 === 物理的性質 === {\|cellspacing="0" cellpadding="5" style="table-layout: fixed; font-size: 90%" \|- valign=bottom \| style="width: 9em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''性質''' \| style="width: 14em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''金属''' \| style="width: 14em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| '''半金属''' \| style="width: 14em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''非金属''' \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 形状 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 固体（室温もしくはそれに近い温度において、[[ガリウム]]、[[水銀]]、[[セシウム]]、[[フランシウム]]のような少数の金属は液体。）<ref>[[#Stoker2010\|Stoker 2010, p. 62]]</ref><ref>[[#Chang2002\|Chang 2002, p. 304]]. Changはフランシウムの融点をおよそ23 {{℃}}と推定している。</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 固体<ref name="Rochow 1966, p. 4">[[#Rochow1966\|Rochow 1966, p. 4]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 主に気体<ref>[[#Hunt2000\|Hunt 2000, p. 256]]</ref>、周期表において金属と非金属の境界線近くに位置するものは液体もしくは固体 \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 外観 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 特徴的な[[光沢]]（[[金属光沢]]） \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 金属光沢<ref name="Rochow 1966, p. 4"/> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 無色、赤、黄、緑、黒もしくは中間色<ref>[[#Pottenger1976\|Pottenger & Bowes 1976, p. 138]]</ref> \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 同素体 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 多くは金属性の同素体（[[ビスマス]]、[[スズ]]は半導体性の同素体を有する） \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| いくつかの特徴的な同位体を有し<ref>[[#Deming1952\|Deming 1952, p. 394]]</ref>、それらは金属性および非金属性の性質を有する<ref name="ReferenceA">[[#Hultgren1966\|Hultgren 1966, p. 648]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| [[酸素]]、[[硫黄]]は非金属性の同素体を有し、周期表において金属と非金属の境界線近くに位置する[[炭素]]や[[リン]]、[[セレン]]はより金属性の同位体を有する \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 密度 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| アルカリ金属のようなわずかな例外を除き高い<ref>[[#Sisler1973\|Sisler 1973, p. 89]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 周期表上において隣接した[[卑金属]]よりは低いが、非金属よりは高い<ref name=herold/> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 低い \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 弾性 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 固体状態において弾性があり、延性および可鍛性を有する \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 弾力がなく脆い<ref name=McQuarrie85>[[#McQuarrie1987\|McQuarrie & Rock 1987, p. 85]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 固体状態において弾力がなく脆い \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 電気伝導度 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 高く良好{{#tag:ref\|最も低い[[マンガン]]で6.9 × 10<sup>3</sup> S•cm<sup>–1</sup>、最も高い[[銀]]で6.3 × 10<sup>5</sup>である<ref>[[#Desai1984\|Desai, James & Ho 1984, p. 1160]]</ref><ref>[[#Matula1979\|Matula 1979, p. 1260]]</ref>。\|group="注釈"}} \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 中程度に良好<ref>[[#Choppin1972\|Choppin & Johnsen 1972, p. 351]]</ref>{{#tag:ref\|最も低い[[ホウ素]]で1.5 × 10<sup>–6</sup> S•cm<sup>–1</sup>、最も高い[[ヒ素]]で3.9 × 10<sup>4</sup>の伝導度を示す<ref>[[#Schaefer1968\|Schaefer 1968, p. 76]]</ref><ref>[[#Carapella1968\|Carapella 1968, p. 30]]</ref>。[[セレン]]を半金属に含めるならば、半金属の電気伝導度の最低値は10<sup>–9</sup>から10<sup>–12</sup> S•cm<sup>–1</sup>スケールとなる<ref>[[#Glazov1969\|Glazov, Chizhevskaya & Glagoleva 1969 p. 86]]</ref><ref>[[#Kozyrev1959\|Kozyrev 1959, p. 104]]</ref><ref>[[#Chizhikov1968\|Chizhikov & Shchastlivyi 1968, p. 25]]</ref>。\|group="注釈"}} \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 中程度に悪い{{#tag:ref\|電気伝導度の低い気体元素で＜10<sup>–18</sup> S•cm<sup>–1</sup>、最も高い[[グラファイト]]で3 × 10<sup>3</sup>の伝導度を示す<ref>[[#Bogoroditskii1967\|Bogoroditskii & Pasynkov 1967, p. 77]]</ref><ref>[[#Jenkins1976\|Jenkins & Kawamura 1976, p. 88]]</ref>。\|group="注釈"}} \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 液体時の電気伝導度<ref>[[#Rao1986\|Rao & Ganguly 1986]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 固体時と同様に高く良好 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 液状では金属と同様に高く良好<ref name=edwards>[[#Edwards1983\|Edwards & Sienko 1983, p. 691]]</ref><ref>[[#Anita1998\|Anita 1998]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 固体時と同様に中程度に悪い \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 熱伝導率 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 中程度もしくは高い<ref>[[#Cverna2002\|Cverna 2002, p.1]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| [[ケイ素]]は高いものの、大部分は中程度<ref name=McQuarrie85/><ref>[[#Cordes1973\|Cordes & Scaheffer 1973, p. 79]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 非常に低い<ref>[[#Hill2000\|Hill & Holman 2000, p. 42]]</ref>、もしくは非常に高い<ref>[[#Tilley2004\|Tilley 2004, p. 487]]</ref> \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 結晶構造 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 高い配位数を取る密な結晶構造 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \|中程度の配位数を取る比較的疎な結晶構造であり<ref>[[#Wiberg2001\|Wiberg 2001, p. 143]]</ref>、金属の密な結晶構造とは対照的である<ref>[[#Gupta2005\|Gupta et al. 2005, p. 502]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 低い配位数を取る \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 溶解時の状態 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 一般的に溶解すると体積が増える<ref name=wilson1966p260>[[#Wilson1966\|Wilson 1966, p. 260]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| ほとんどの金属<ref>[[#Habashi2003\|Habashi 2003, p. 73]]</ref>と異なり、体積が減少する<ref>[[#Wittenberg1972\|Wittenberg 1972, p. 4526]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 一般的に溶解すると体積が増える<ref name=wilson1966p260/> \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 溶融エンタルピー \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 高い \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 他の最密充填構造を取る金属と比較して<ref>[[#Slough1972\|Slough 1972, p. 362]]</ref>しばしば異常に高い<ref>[[#Wilson1965\|Wilson 1965, p. 502]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 低い \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| バンド構造 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 半金属的（semi-metal、[[#バンド理論における半金属]]参照）なバンド構造を持つ[[ビスマス]]以外は金属的 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 半導体、[[アンチモン]]および[[ヒ素]]は半金属<ref name=h191/><ref>[[#Wulfsberg2000\|Wulfsberg 2000, p. 620]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 半導体もしくは絶縁体<ref name=Swalin>[[#Swalin1962\|Swalin 1962, p. 216]]</ref> \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 電子のふるまい \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| [[自由電子]] \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \|'''•''' [[価電子]]は金属ほどには自由に非局在化しておらず、[[共有結合]]性の結合がかなりの割合を占めている<ref>[[#Russell1981\|Russell 1981, p. 628]]</ref><br>'''•''' ゴールドハマー・ハーツフェルド基準{{#tag:ref\|ゴールドハマー・ハーツフェルド基準とは、固体もしくは液体の元素において、ある位置に置かれた個々の原子の価電子を保持している力と、その同一の電子に対して作用している原子間の相互作用によって生じる力との比を示す尺度である。原子間の相互作用によって生じる力が価電子を保持している力と同等もしくはより大きければ、価電子の遍歴（電子が自由電子的にふるまう）が示されて金属的な挙動が予測され<ref>[[#Herzfeld1927\|Herzfeld 1927]]</ref><ref>[[#Edwards2000\|Edwards 2000, pp. 100–103]]</ref>、そうでなければ非金属的な挙動が予測される。古典的な理論に基づくが<ref>[[#Edwards1999\|Edwards 1999, p. 416]]</ref>ハーツフェルド基準は元素の金属的な性質の発現に対して、比較的単純な一次合理性を提供している<ref name=edwards695>[[#Edwards1983\|Edwards & Sienko 1983, p. 695]]</ref>。\|group="注釈"}}に対して、金属から非金属にまたがる比率を有する<ref name=edwards/><ref name=edwards2010>[[#Edwards2010\|Edwards et al. 2010]]</ref>。 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 非自由電子 \|- style="height:10px;" \| colspan="4" \| \|} === 化学的性質 === {\|cellspacing="0" cellpadding="5" style="table-layout: fixed; font-size: 90%" \|- valign=bottom \| style="width: 9em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''性質''' \| style="width: 14em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''金属''' \| style="width: 14em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| '''半金属''' \| style="width: 14em; BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 1px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''非金属''' \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 一般的なふるまい \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 金属的 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 非金属的<ref>[[#Bailar1989\|Bailar et al. 1989, p. 742]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 非金属的 \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| イオン化エネルギー \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 比較的低い \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 中程度<ref>[[#Metcalfe1966\|Metcalfe, Williams & Castka 1966, p. 72]]</ref>、通常金属と非金属の中間値を取る<ref>[[#Chang1994\|Chang 1994, p. 311]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 高い \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 電気陰性度 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 低い \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| ポーリングの電気陰性度（Allredの改定値）において2に近い電気陰性度を有しており<ref>[[#Pauling1988\|Pauling 1988, p. 183]]</ref>、アレンの電気陰性度においては1.9から2.2という狭い範囲の電気陰性度を有している<ref>[[#Mann2000\|Mann et al. 2000, p. 2783]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 高い \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| イオン生成 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 陽イオン（[[カチオン]]）を生成する傾向がある \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| '''•''' 通常の非金属と比較して水中でアニオンを形成する傾向が低下する<ref>[[#Cox2004\|Cox 2004, p. 27]]</ref><br>'''•''' [[溶液化学]]は[[オキソアニオン]]の形成および反応に支配される<ref>[[#Hiller1960\|Hiller & Herber 1960, p. 225]]</ref><ref>[[#Beveridge1997\|Beveridge et al. 1997, p. 185]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 陰イオン（[[アニオン]]）を生成する傾向がある \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 結合 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 共有結合は滅多に形成しない \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| イオン結合性化合物および共有結合性化合物のどちらも形成することができる<ref name="Young RV 2000, p. 849"/> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 多くは共有結合を形成する \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 酸化数 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| ほぼ常に正の酸化数を取る \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 正もしくは負の酸化数を取る<ref>[[#Bailar1989\|Bailar et al. 1989, p. 417]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 正もしくは負の酸化数を取る \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 金属との混合 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 合金を与える \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 合金を形成することができる<ref name="ReferenceA"/><ref>[[#Bassett1966\|Bassett et al. 1966, p. 602]]</ref><ref name="Young RV 2000, p. 849">[[#Young2000\|Young & Sessine 2000, p. 849]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| イオン性化合物もしくは侵入型化合物を形成する \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 酸化物 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''•''' 低級酸化物はイオン性、塩基性<br>'''•''' 高級酸化物は共有結合性が強くなり、酸性<br>'''•''' ごくわずかにガラス質を形成する<ref>[[#Martienssen2005\|Martienssen & Warlimont 2005, p. 257]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| '''•''' 高分子構造を取り<ref>[[#Brasted1974\|Brasted 1974, p. 814]]</ref>、両性もしくは弱酸性になる傾向がある<ref name="Rochow 1966, p. 4"/><ref>[[#Atkins2006\|Atkins 2006, pp. 8, 122–23]]</ref><br>'''•''' ガラス質を形成する（ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル）<ref>[[#Sidorov1960\|Sidorov 1960]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''•''' 共有結合性、酸性<br>'''•''' リン、硫黄、セレンはガラス質<ref>[[#Rao2002\|Rao 2002, p. 22]]</ref> \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| ハロゲン化物（特に塩化物） \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''•''' イオン性<br>'''•''' 水溶性（加水分解ではない） \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| '''•''' 共有結合性、揮発性<ref>[[#Caven1906\|Caven & Lander 1906, p. 146]]</ref><ref>[[#Rochow1966\|Rochow 1966, pp. 28–29]]</ref><br>'''•''' 部分的に可逆的な加水分解をする<ref>[[#Dunstan1968\|Dunstan 1968, pp. 408, 438]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''•''' 共有結合性<br>'''•''' 水によって加水分解する \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 水素化物 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| '''•''' 活性な金属は融点の高い固体のイオン結合性水素化物を形成する<BR>'''•''' [[遷移金属]]は金属水素化物を形成する<BR>'''•''' 卑金属は共有結合性の水素化物を形成する \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 共有結合性の水素化物を形成する<ref>[[#Rochow1966\|Rochow 1966, p. 34]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 気体もしくは液体の共有結合性水素化物を形成する \|- valign=top \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 1px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 有機金属化合物 \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 多くの形を取る \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" BGCOLOR=Gainsboro \| 形成することができる<ref>[[#Rock1974\|Rock & Gerhold 1974, pp. 535, 537]]</ref> \| style="BORDER-RIGHT: 1px solid black; BORDER-TOP: 0px solid black; BORDER-LEFT: 0px solid black; BORDER-BOTTOM: 1px solid black" \| 形成しない \|- style="height:10px;" \| colspan="4" \| \|} === 特徴 === [[File:Polycrystalline-germanium.jpg\|thumb\|200px\|典型的な半金属であるゲルマニウム。半金属の特徴である金属光沢がみられる。]] 上記の物理的、化学的性質のうち、脆さ<ref>[[#Nickelès\|Nickelès 1861]]</ref><ref>[[#United1966\|United States Air Force Medical Service 1966, p. 3-3]]</ref>もしくは半導体性<ref>[[#Schaffter2006\|Schaffter 2006, p. 46]]</ref>、またはその両方<ref>[[#Remy1956\|Remy 1956, p. 1]]</ref>は、著しく特徴的な半金属の指標として用いられてきた。しかし半導体性については、半金属に分類される元素の内ほとんどのものが半導体性を示すものの全ての元素が必ずしも半導体性を示すというわけではなく<ref>[[#Rochow1966\|Rochow 1966, p. 14]]</ref>、「半金属」は[[周期表]]上において特定の元素の化学的、物理的（物質的）、電子的な性質に関連した化学的な概念であるのに対して、「半導体」は元素と化合物を含む素材の電子特性に関連した物理学的な概念であり<ref>[[#Malerba1985\|Malerba 1985, p. 13]]</ref>、半金属と半導体は全く別の概念である。また、例えば半金属酸化物が[[両性 (化学)\|両生]]を示すような、著しく際立った化学的な二重のふるまいもまた、これまでに用いられてきた半金属の基準の一つであり<ref>[[#Johnston1992\|Johnston 1992, p. 57]]</ref>、半金属は全てが金属光沢を示す固体であるとされている<ref>[[#Boikess1985\|Boikess & Edelson 1985, p. 85]]</ref>。その他の性質は元素によって異なっている<ref>[[#Aldridge1998\|Aldridge 1998, p. 290]]</ref>。半金属の見せる金属的な性質はいくつかの特徴の組み合わせである点に注意が必要であり、ホークスは、ある元素が半金属に属するか否かは、その元素が半金属に関連する性質をどの程度示すのかに基づいて元素毎に個別に審査することを提唱している<ref name=hawkes/>。 == 半金属とされる元素 == === 変動性 === 前述のように、半金属という用語には普遍的に合意された厳格な定義は存在しないため、どの元素が半金属に含まれるかはその分類を行う者の考える基準によって変化する。例えばEmsleyはゲルマニウム、ヒ素、アンチモンおよびテルルの4つの元素のみを半金属とした<ref>[[#Emsley1971\|Emsley 1971, p. 1]]</ref>。一方でSelwoodはホウ素、アルミニウム、ケイ素、ゲリウム、ゲルマニウム、ヒ素、スズ、アンチモン、テルル、ビスマス、ポロニウムおよびアスタチンの12元素を半金属としてリストアップした<ref>[[#Selwood1965\|Selwood 1965, pp. 166, inside back cover]]</ref>。金属、半金属および非金属の元素をそれぞれ分類するための標準的基準の欠如は、周期表上において金属元素から非金属元素へと向かう間に連続的な変化が多かれ少なかれ存在しているため必ずしも問題にはならず、その連続的な変化の部分を取り扱った半金属という集合は元素の分類という目的に潜在的に役立ちうる<ref>[[#Kneen1972\|Kneen et al. 1972, pp. 218–220]]</ref>。いずれにせよ、個々の半金属の分類における元素の組み合わせは、その基準の不明瞭さによって存在する多くのバリエーションにおいても、一般的な基盤となる元素が共有される傾向がある<ref>[[#Chatt1951\|Chatt 1951, p. 417]]: ''金属と半金属の間の境界線は明瞭ではない…''</ref><ref>[[#Burrows2009\|Burrows et al. 2009, p. 1192]]: ''元素を金属、半金属および非金属として記載する事には利便性があるが、その変わり目は正確ではない。''.</ref>。 === 一般的に半金属とされる元素 === [[File:Antimony-4.jpg\|thumb\|200px\|金属アンチモン]] 以下の6元素は、元素の分類において一般的に半金属として分類される<ref name=goldsmith/><ref name=hawkes/><ref>[[#Boylan1962\|Boylan 1962, p. 493]]</ref><ref>[[#Sherman1966\|Sherman & Weston 1966, p. 64]]</ref><ref>[[#Wulfsberg1991\|Wulfsberg 1991, p. 201]]</ref><ref>[[#Kotz2009\|Kotz, Treichel & Weaver 2009, p. 62]]</ref>。 * [[ホウ素]] * [[ケイ素]] * [[ゲルマニウム]] * [[ヒ素]] * [[アンチモン]] * [[テルル]] これに加えて、しばしば[[セレン]]、[[ポロニウム]]、[[アスタチン]]が半金属とされることがある<ref name=hawkes/><ref>[[#Segal1989\|Segal 1989, p. 965]]</ref><ref>[[#McMurray2009\|McMurray & Fay 2009, p. 767]]</ref>。しばしばホウ素は、単独でもしくはケイ素とともに半金属から除外され<ref>[[#Bucat1983\|Bucat 1983, p. 26]]</ref><ref>[[#Brown2007\|Brown c. 2007]]</ref>、テルルもよく除外される<ref name="Swift EH 1962, p. 100">[[#Swift1962\|Swift & Schaefer 1962, p. 100]]</ref>。また、アンチモン、ポロニウム、アスタチンを半金属に加えることに疑問が呈されることもある<ref name=hawkes/><ref name="Hawkes 2010">[[#Hawkes2010\|Hawkes 2010]]</ref><ref name=wilson>[[#Holt2007\|Holt, Rinehart & Wilson c. 2007]]</ref>。 ==== 半金属性の発現 ==== 通常半金属として分類される6元素は電気陰性度が1.9から2.2の間に集まっている。電気陰性度が大きな元素は電子が強く原子に引きつけられているためs軌道のエネルギーが非常に低くなり、ns軌道とnp軌道のエネルギー差が大きくなるため電子が局在化した共有結合性のワイドバンドギャップ（すなわち絶縁体）であるような非金属的な性質が現れる。逆に、電気陰性度が小さな元素は電子が原子に引きつけられる力が弱いためs軌道のエネルギーが高くなり、ns軌道とnp軌道のエネルギー差が小さくなるため電子が非局在化した金属結合性のバンドギャップの無い（すなわち導体）金属的な性質が現れる。半金属元素の1.9から2.2という電気陰性度はちょうどこの両者の中間に位置するためns軌道とnp軌道のエネルギー差が中程度となり、したがって一部の電子が非局在化した共有結合性と金属結合性を併せ持つ中程度のバンドギャップ（すなわち半導体）という半金属元素特有の性質が現れる<ref>[[#miyoshi1998\|三吉 (1998)、30頁。]]</ref>。ホウ素が半金属性を示す理由は、その大きなイオン化エネルギーにも起因している。ホウ素の第一イオン化エネルギーは8.296 eVと比較的大きく、そのためホウ素はイオン化してイオン結合を形成することなく共有結合性の結合を形成する<ref>[[#CW1987\|コットン、ウィルキンソン (1987)、285頁。]]</ref>。したがって、単体においてもホウ素原子どうしは共有結合性の強い結合で結びついており、[[自由電子]]として導電性に寄与できる電子が少ないため導電性を示すものの導電性は低いという半金属に特有な性質が現れる<ref name=sakurai33/>。 === セレン=== セレンは半金属もしくは非金属としてのふるまいを示し、それらの境界線上に位置する元素である<ref>[[#Young2010\|Young et al. 2010, p. 9]]</ref><ref name="Craig 2003">[[#Craig2003\|Craig 2003, p. 391]] セレンは「ほとんど半金属」であるため、この書籍では半金属に含まれている。</ref>{{#tag:ref\|Rochow (1957, p. 224),<ref>[[#Rochow1957\|Rochow 1957]]</ref>、後の1966に彼が書いたモノグラフ''The metalloids''<ref>[[#Rochow1966\|Rochow 1966]]</ref>において、''いくつかの点でセレンは半金属のようにふるまい、テルルは確実にそうである''と述べた\|group=注釈}}。 [[File:SeBlackRed.jpg\|thumb\|200px\|左：灰色セレン（金属的）、右：赤色セレン（非金属的）]] セレンの最も安定した同素体は六方晶系の[[結晶構造]]を取る灰色セレンであり、単斜晶系の結晶構造をとる赤色セレンと比較して数桁高い電気伝導度を示すことから「金属セレン」と呼ばれている<ref>[[#Moss1952\|Moss 1952, p. 192]]</ref>。セレンの金属的な性質は、[[光沢]]<ref name="Glinka 1965, p. 356">[[#Glinka1965\|Glinka 1965, p. 356]]</ref>、[[結晶構造]]（直鎖状の結合の中にわずかに金属結合が含まれていると考えられている）<ref>[[#Evans1966\|Evans 1966, pp. 124–5]]</ref>、溶融したセレンを引抜加工することによって細い糸状にすることができ<ref>[[#Regnault1853\|Regnault 1853, p. 208]]</ref>、「非金属に特有な高酸化数状態」において電気抵抗が発生し<ref>[[#Scott1962\|Scott & Kanda 1962, p. 311]]</ref>、そしてトリヒドロキシセレニウム(IV)の過塩素酸塩であるSe(OH)<sub>3</sub><sup>+</sup>ClO<sub>4</sub><sup>–</sup>の形の[[加水分解]]された陽イオンの塩の存在<ref>[[#Arlman1939\|Arlman 1939]]</ref><ref name="Berger 1997, pp. 86–87"/>などによって示される。セレンの非金属的性質は、脆さ<ref name="Glinka 1965, p. 356"/>、バンド構造（半導体性）<ref name="Berger 1997, pp. 86–87">[[#Berger1997\|Berger 1997, pp. 86–87]]</ref>、10<sup>−9</sup>から高純度品で10<sup>−12</sup> S·cm<sup>−1</sup>という低い電気伝導度<ref>[[#Glazov1969\|Glazov, Chizhevskaya & Glagoleva 1969, p. 86]]</ref><ref>[[#Kozyrev1959\|Kozyrev 1959, p. 104]]</ref><ref>[[#Chizhikov1968\|Chizhikov & Shchastlivyi 1968, p. 25]]</ref>（それは非金属である臭素の(7.95{{e\|–12}} S·cm<sup>−1</sup>に相当もしくはさらに低い<ref>[[#Chao1964\|Chao & Stenger 1964]]</ref>）、比較的高い電気陰性度<ref>[[#Synder1966\|Synder 1966, p. 242]]</ref>（修正ポーリングスケールで2.55）、液体状態においても保持される半導体性、そしてセレンの非金属陰イオン形であるSe<sup>2–</sup>、SeO{{su\|b=3\|p=2−}}、SeO{{su\|b=4\|p=2−}}における化学反応<ref>[[#Fritz2008\|Fritz & Gjerde 2008, p. 235]]</ref>、[[発煙硫酸]]に溶解した際に硫黄やテルルと同じくSe{{su\|b=8\|p=2+}}のような環状ポリカチオンを形成する能力<ref>[[#Cotton1999\|Cotton et al. 1999, pp. 496, 503–504]]</ref>などによって示される。 === ポロニウム === ポロニウムはいくつかの性質において明確に金属的であり<ref name="Cotton FA 1999, p. 502">[[#Cotton1999\|Cotton et al. 1999, p. 502]]</ref>、その金属的な性質は、ポロニウムの多くの塩類の性質、水溶液中において形成するバラ色のPo<sup>2+</sup>陽イオンの存在<ref>[[#Wiberg2001\|Wiberg 2001, p. 594]]</ref>、そしてポロニウムの2つの同素体における金属的な電気伝導度<ref name="Cotton FA 1999, p. 502"/>によって示される。しかしながら、Po<sup>2–</sup>のアニオンを含んだ多数の金属[[ポロニウム化物]]を形成するように、非金属的な性質も示す<ref>[[#Barrett2003\|Barrett 2003, p. 119]]</ref>。 === アスタチン === アスタチンは非金属もしくは半金属に分類される<ref>[[#Harding2002\|Harding, Johnson & Janes 2002, p. 61]]</ref>。通常は非金属として分類されるが<ref name="Hawkes 2010"/><ref name=wilson/><ref name="News, p. 14">[[#Hawkes1999\|Hawkes 1999]]</ref><ref>[[#Roza2009\|Roza 2009, p. 12]]</ref>、いくつかの著しい金属的な性質を有している<ref>[[#Keller1985\|Keller 1985]]</ref>。1940年、アスタチン原子の合成に直結した初期の研究者はアスタチンは金属であると考えていた<ref>[[#Vasáros1985\|Vasáros & Berei 1985, p. 109]]</ref>。その後の1949年の言及では、アスタチンは還元するのが難しく最も不活性な非金属であり、同様に酸化するのが難しく比較的[[貴金属\|貴]]な金属であるとされていた<ref>[[#Haissinsky1949\|Haissinsky & Coche 1949, p. 400]]</ref>。1950年には、アスタチンは[[ハロゲン]]であるため活性な非金属であるとも言及された<ref>[[#Brownlee1950\|Brownlee et al. 1950, p. 173]]</ref>。アスタチンの非金属的な性質としては以下のものがある。 * Batsanovは0.7 [[電子ボルト\|eV]]というアスタチンの[[バンドギャップ]]の計算値を与え<ref>[[#Batsanov1971\|Batsanov 1971, p. 811]]</ref>、この値は非金属のものと一致している。伝導帯と価電子帯が切り離されているためアスタチンは絶縁体もしくは半導体である<ref name=Swalin/><ref>[[#Feng2005\|Feng & Lin 2005, p. 157]]</ref>。 * アスタチンは非金属のように液体状態である温度範囲が狭く<ref>[[#Borst1982\|Borst 1982, pp. 465, 473]]</ref>、融点575 [[ケルビン\|K]]、沸点610 Kであると推定されている。 * アスタチンの水溶液中の化学的ふるまいは、様々な陰イオン種の形成に特徴づけられる<ref>[[#Schwietzer2010\|Schwietzer & Pesterfield 2010, pp. 258–260]]</ref>。 * アスタチンの既知の化合物としてアスタチン化物 (XAt)、アスタチン酸塩 (XAtO<sub>3</sub>)および1価の[[ハロゲン間化合物]]があり、それらの性質はハロゲンであり非金属でもある<ref>[[#Olmsted1997\|Olmsted & Williams GM 1997, p. 328]]</ref><ref>[[#Daintith2004\|Daintith 2004, p. 277]]</ref>[[ヨウ素]]の化合物に類似している<ref name="News, p. 14"/>。アスタチンの金属的な性質としては以下のものがある。 * Samsonovは''典型的な金属のように、アスタチンは強酸酸性溶液から[[硫化水素]]にすらも沈殿させられ、硫酸溶液からはアスタチンが遊離する形で置換させられ、電気分解によって陰極上に堆積させられる。''ということを観察した<ref>[[#Samsonov1968\|Samsonov 1968, p. 590]]</ref>。 * Rosslerは、アスタチンの（重）金属的な傾向の更なる兆候について、''[[擬ハロゲン\|擬ハロゲン化物]]、アスタチン陽イオンの錯体、3価のアスタチン陰イオンの錯体ならびに様々な有機溶媒との錯体の形成。''を挙げた<ref>[[#Rossler1985\|Rossler 1985, pp. 143–144]]</ref>。 * RaoおよびGangulyは、42 kJ/molよりも大きい[[蒸発熱]]を持つ元素は液体状態において金属的である点に着目した<ref>[[#Rao1986\|Rao & Ganguly 1986]]</ref>。そのような元素はホウ素{{#tag:ref\|ホウ素が液体状態で金属的な電気伝導率を示すかは文献によって一致していない。Krishnan他は、液体ホウ素が金属のようにふるまうとし<ref>[[#Krishnan1998\|Krishnan et al. 1998]]</ref>、Glorieux他は、液体ホウ素はその低い電気伝導度に基き半導体として特徴づけられるとし<ref>[[#Glorieux2001\|Glorieux, Saboungi & Enderby 2001]]</ref>、Millot他は、液体ホウ素の輻射率は金属のそれと一致していないと報告した<ref>[[#Millot2002\|Millot et al. 2002]]</ref>。\|group="注釈"}}、ケイ素、ゲルマニウム、アンチモン、セレンおよびテルルが含まれる。VásarosおよびBereiは、2価のアスタチンの蒸発熱をこれらの元素の中で最も低い50 kJ/molであると見積もった<ref>[[#Vasáros1985\|Vasáros & Berei 1985, p. 117]]</ref>。このことから、アスタチンは液体状態において金属的である。2価のヨウ素の蒸発熱は41.17 kJ/molであり<ref>[[#Kaye1973\|Kaye & Laby 1973, p. 228]]</ref>、42 kJ/molという金属的な性質を示す閾値にわずかに足りていない。 * Champion他は、アスタチンは強酸酸性溶液中においてAt<sup>+</sup>およびAtO<sup>+</sup>として安定して存在し、陽イオンとしてのふるまいを示すとした<ref>[[#Champion2010\|Champion et al. 2010]]</ref>。 * SiekierskiとBurgessは、目に見えるほどの大きさに凝集したアスタチンはその激しい放射能による熱で直ちに完全に蒸発してしまう<ref>[[#Emsley2003\|Emsley 2003, p. 48]]</ref>が、もし凝集相を形成することができるならばアスタチンは金属であるだろうと推定、主張した<ref>[[#Siekierski2002\|Siekierski & Burgess 2002, pp. 65, 122]]</ref>。 === 半定量的な特徴付け === {\| cellspacing="0" style="border: 1px solid #ccc; float: right; width: 20em; margin-left:1.4em;" border="0" \|- \| colspan="6" height=5 \| \|- \|     \| '''元素''' \| <center>'''イオン化エネルギー''' </center> \| <center>'''電気陰性度'''</center> \| nowrap \|  '''バンド構造'''  \|   \|- \| \| B \|  191   \|  2.04  \|  半導体  \| \|- BGCOLOR=Gainsboro \| style="background:white" \|   \| Si \|  187   \|  1.90  \|  半導体 \| style="background:white" \|   \|- \| \| Ge  \|  182   \|  2.01  \|  半導体 \| \|- BGCOLOR=Gainsboro \| style="background:white" \|   \| As \|  225   \|  2.18  \|  半金属 \| style="background:white" \|   \|- \| \| Sb \|  198   \|  2.05  \|  半金属 \| \|- BGCOLOR=Gainsboro \| style="background:white" \|   \| Te \|  207   \|  2.10  \|  半導体 \| style="background:white" \|   \|- \| \| style="text-align: right"\| ''平均''  \|  198   \|  2.05  \| \| \|- \| colspan="6" height=10 \| \|- \| \| colspan="4" style="text-align: left; font-size: 90%" \|一般的な半金属と、それらのイオン化エネルギー (kcal/mol)<ref>[[#NIST2010\|NIST 2010]]. NISTにおいてイオン化エネルギーの値はeVで与えられているが、上記の表ではkcal/molに換算されている。</ref>、ポーリングの電気陰性度（Allredの改定値）およびバンド構造（周囲の状況が最も熱力学的に安定した状態での値）<ref>[[#Berger1997\|Berger 1997]]</ref><ref>[[#Lovett1977\|Lovett 1977, p. 3]]</ref>の表。 \| \|- \| colspan="6" height=10 \| \|} MastertonとSlowinskiは、半金属の[[イオン化エネルギー]]は200 kJ/mol周辺、電気陰性度は2.0周辺に集まっておりそれらは一般的に半導体であるが、''（バンド理論における半金属である）アンチモンとヒ素は、金属のそれに近似した電気伝導度を有している''と記述した<ref>[[#Masterton1977\|Masterton & Slowinski 1977, p. 160]]。彼らは半金属としてホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモンおよびテルルをリストアップし、ポロニウムおよびアスタチンは通常半金属として分類されるが''それらの化学的および物理的性質についてまだあまり知られておらず、そのような分類はむしろ任意でなければならない''と付け加えてコメントしている。</ref>。彼らの示す半金属の3つの特性は、右表のように6つの一般的な半金属に対して当てはまる。セレンおよびポロニウムはおそらくこの表からは排除され、アスタチンは含まれない{{#tag:ref\|セレンのイオン化エネルギーは226 kcal/molであり、しばしば半導体性を示すが、電気陰性度は2.55と比較的高い。ポロニウムのイオン化エネルギーは196 kcal/molであり、電気陰性度は2.0 ENであるが、金属的なバンド構造を有する<ref>[[#Kraig2004\|Kraig, Roundy & Cohen 2004, p. 412]]</ref><ref>[[#Alloul2010\|Alloul 2010, p. 83]]</ref>。アスタチンのイオン化エネルギーは推定210±10 kcal/mol<ref>[[#NIST2011\|NIST 2011]] NISTは9.2±0.4 eV = 212.2±9.224 kcal/molの値を与えるFinkelnburg & Humbach (1955)を引用している。</ref>、電気陰性度は2.2であるが、そのバンド構造は確実性の大きな範囲では知られていない。\|group="注釈"}}。他の定量的な特徴として[[空間充填率]]があり、一般的な半金属は34から41の間の空間充填率を示す。各半金属の空間充填率は、ホウ素：38 %、ケイ素およびゲルマニウム：34 %、ヒ素：38.5 %、アンチモン：41 %、テルル：36.4 %である<ref>[[#VanSetten2007\|Van Setten et al. 2007, pp. 2460–61]] （ホウ素）</ref><ref>[[#Russell2005\|Russell & Lee 2005, p. 7]] （ケイ素、ゲルマニウム）</ref><ref name="Pearson">[[#Pearson1972\|Pearson 1972, p. 264]] （ヒ素、アンチモン、テルル；黒リンも）</ref>。これらの値は、大部分の金属の空間充填率が通常80%以上であり少なくとも68 %よりも高いことと比較して低い<ref>[[#Russell2005\|Russell & Lee 2005, p. 1]]</ref>{{#tag:ref\|[[ガリウム]]は金属としては珍しく、丁度39 %の空間充填率を有している<ref>[[#Russell2005\|Russell & Lee 2005, pp. 6‒7, 387]]</ref>。他の顕著な値としては、[[ビスマス]]の42.9 %<ref name="Pearson"/>、液体である[[水銀]]の58.5 %<ref>[[#Okakjima1972\|Okakjima & Shomoji 1972, p. 258]]</ref>がある。\|group="注釈"}}。しかし、非金属と分類される[[黒鉛]]の17 %<ref>[[#Kitaĭgorodskiĭ1961\|Kitaĭgorodskiĭ 1961, p. 108]]</ref>や硫黄の19.2 %<ref name="Neuburger">[[#Neuburger1936\|Neuburger 1936]]</ref>、ヨウ素の23.9 %<ref name="Neuburger"/>、黒リンの28.5 %<ref name="Pearson"/>よりは高く、しばしば半金属として分類されるセレンも28.5 %<ref name="Neuburger"/>である。一般的な半金属は、0.85から1.1、平均1.0のゴールドハマー・ハーツフェルド基準を有している<ref name=edwards695/><ref name=edwards2010/>。 === その他の半金属 === 半金属に合意された定義がないため、[[水素]]<ref>[[#Tilden1876\|Tilden 1876, pp. 172, 198–201]]</ref><ref>[[#Smith1994\|Smith 1994, p. 252]]</ref><ref>[[#Bodner1993\|Bodner & Pardue 1993, p. 354]]</ref>、[[ベリリウム]]<ref>[[#Bassett1966\|Bassett et al. 1966, p. 127]]</ref>、[[炭素]]<ref>[[#Kent1950\|Kent 1950, pp. 1–2]]</ref><ref>[[#Clark1960\|Clark 1960, p. 588]]</ref><ref name=warrena>[[#Warren1981\|Warren & Geballe 1981]]</ref>、[[窒素]]<ref name=rausch>[[#Rausch1960\|Rausch 1960]]</ref>、[[アルミニウム]]<ref>[[#Cobb2005\|Cobb & Fetterolf 2005, p. 64]]</ref><ref>[[#Metcalfe1982\|Metcalfe, Williams & Castka 1982, p. 585]]</ref>、[[リン]]<ref name=warrena/><ref>[[#Thayer1977\|Thayer 1977, p. 604]]</ref>、[[硫黄]]<ref name=warrena/><ref>[[#Chalmers1959\|Chalmers 1959, p. 72]]</ref><ref>[[#United1965\|United States Bureau of Naval Personnel 1965, p. 26]]</ref>、[[亜鉛]]<ref>[[#Siebring1967\|Siebring 1967, p. 513]]</ref>、[[ガリウム]]<ref>[[#Wiberg2001\|Wiberg 2001, p. 282]]</ref>、[[スズ]]、[[ヨウ素]]<ref name=rausch/><ref name=friend>[[#Friend1953\|Friend 1953, p. 68]]</ref>、[[鉛]]<ref>[[#Murray1928\|Murray 1928, p. 1295]]</ref>、[[ビスマス]]<ref name="Swift EH 1962, p. 100"/>および[[ラドン]]<ref>[[#Hampel&H1966\|Hampel & Hawley 1966, p. 950]]</ref><ref>[[#Stein1985\|Stein 1985]]</ref><ref>[[#Stein1987\|Stein 1987, pp. 240, 247–248]]</ref>が時折半金属として分類される<ref>[[#Dunstan1968\|Dunstan 1968, pp. 310, 409]]. Dunstanはベリリウム、アルミニウム、ゲルマニウム (おそらく)、ヒ素、セレン (おそらく)スズ、アンチモン、テルル、鉛、ビスマスおよびポロニウムを半金属としてリストアップした (pp. 310, 323, 409, 419)。</ref>。半金属 (metalloid) という用語は、以下の性質を示すのにも用いられていた。 * 金属光沢と電気伝導度を示す両性元素。例えば、ヒ素、アンチモン、[[バナジウム]]、[[クロム]]、[[モリブデン]]、[[タングステン]]、スズ、鉛、アルミニウム<ref>[[#Hatcher1949\|Hatcher 1949, p. 223]]</ref>。 * しばしば[[卑金属]]とされる元素<ref>[[#Taylor1960\|Taylor 1960, p. 614]]</ref>。 * 金属と合金を形成することができる<ref>[[#Considine1984\|Considine & Considine 1984, p. 568]]</ref><ref>[[#Cegielski1998\|Cegielski 1998, p. 147]]</ref><ref>[[#TheAmerican2005\|''The American heritage science dictionary 2005'' p. 397]]</ref>、もしくは金属に混ぜることで性質を変えることができる<ref>[[#Woodward1948\|Woodward 1948, p. 1]]</ref>非金属元素。例えば窒素、炭素。 ==== アルミニウム ==== [[File:Aluminium oxide.jpg\|thumb\|200px\|酸化アルミニウム。半金属元素の酸化物に特徴的な両性を示す。]] アルミニウムは、その光沢、可鍛性および延性、高い熱および電気の伝導率、最密充填構造を取ることなどから、通常は金属として分類される。しかしながらアルミニウムは以下のような金属としては珍しい性質をいくらか有しており、しばしばアルミニウムを半金属として分類する根拠とされる<ref name="Metcalfe et al. 1974, p. 539">[[#Metcalfe1974\|Metcalfe et al. 1974, p. 539]]</ref>。 * アルミニウムの結晶構造には、金属のような無方向性の結合ではなく、方向性の結合が存在する証拠がみられる<ref>[[#Ogata2002\|Ogata, Li & Yip 2002]]</ref><ref>[[#Boyer2004\|Boyer et al. 2004, p. 1023]]</ref><ref>[[#Russell2005\|Russell & Lee 2005, p. 359]]</ref>。 * いくつかの化合物においてはAl<sup>3+</sup>陽イオンを形成するが、他のほとんどの結合は共有結合である<ref>[[#Cooper1968\|Cooper 1968, p. 25]]</ref><ref>[[#Henderson2000\|Henderson 2000, p. 5]]</ref><ref>[[#Silberberg2002\|Silberberg 2002, p. 312]]</ref>。 * 両性酸化物を形成し、条件次第でガラス質を形成する<ref>[[#Rao2002\|Rao 2002, p. 22]]</ref>。 * アルミン酸陰イオンを形成し<ref name="Metcalfe et al. 1974, p. 539"/>、そのふるまいは非金属的な性質であると考えられている<ref name="Hamm 1969, p. 653">[[#Hamm1969\|Hamm 1969, p. 653]]</ref>。 Stottは、金属的な物理的性質を有するものの、いくつかの非金属的な化学的性質も有する弱い金属であるとアルミニウムを分類した<ref>[[#Stott1956\|Stott 1956, p. 100]]</ref>。Steeleは、アルミニウムの両性酸化物を形成し、多くの共有結合性の化合物を形成する性質は弱い金属に類似しているが、それでもアルミニウムは高い負の[[標準電極電位\|電極電位]]を有する、強く電気的に陽性な金属であると、アルミニウムの化学的なふるまいをやや逆説的に記した<ref>[[#Steele1966\|Steele 1966, p. 60]]</ref>。半金属としてのアルミニウムの理解は、その多くの金属的な性質と、金属と非金属の境界線に隣接した元素が半金属であると<ref name=wilson />いう記憶を呼び戻すために、アルミニウムがその代表的な例外であるということを重要視するために、しばしば議論される<ref>[[#Daub1996\|Daub & Seese 1996]], pp. 70, 109: ''アルミニウムは半金属ではなく、大部分は金属的な性質を有しているため金属である''</ref><ref>[[#Denniston2004\|Denniston, Topping & Caret 2004, p. 57]]: ''アルミニウム (Al)は半金属でなく金属に分類されることに注意''</ref><ref>[[#Hasan2009\|Hasan 2009, p. 16]]: ''アルミニウムは半金属の特徴を有しておらず、むしろ金属のそれである''</ref>。 === 半金属にに近い元素 === 金属と非金属の間の中間の元素の分類の概念は、大部分の化学者や多くの関連する科学の専門家が通常半金属とは認めない元素を含むために拡張される。 1935年、FerneliusとRobeyは、炭素、リン、セレンおよびヨウ素を、ホウ素、ケイ素、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウムおよび当時まだ未発見だった[[原子番号]]85番の元素（その5年後の1940年に作られたアスタチン）とともに元素の中間的な分類に含めた<ref>[[#Fernelius1935\|Fernelius & Robey 1935, p. 54]]</ref>。ゲルマニウムは、当時はまだ伝導性に乏しい金属であると考えられていたため除外された<ref name="Haller EE 2006, p. 3">[[#Haller_2006\|Haller 2006, p. 3]]</ref>。 1954年、SzabóとLakatosは、ベリリウムとアルミニウムをホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウム、アスタチンとともに半金属のリストに含めた<ref>[[#Szabó1954\|Szabó & Lakatos 1954, p. 133]]</ref>。 1957年、Sandersonは、炭素、リン、セレンおよびヨウ素をホウ素、ケイ素、ヒ素、テルルおよびアスタチンとともに、''特定の金属特性''を有する元素の中間的な分類の一部として含め、ゲルマニウム、アンチモン、ポロニウムは金属に含めた<ref>[[#Sanderson1957\|Sanderson 1957]]</ref>{{#tag:ref\|Sandersonは金属と半金属を分類するための簡易的な基準を''[[水素]]を一つの例外として、原子の最外殻における電子の数がその元素の周期数（その核の[[量子数#主量子数\|主量子数]]に等しい）と同数もしくは少なければ、全ての元素は金属である。水素および他の全ての元素は非金属である。しかし、最外殻の電子数がその主量子数よりも1（もしくは2）大きければ、それらは若干の金属的な性質を示すかもしれない。''と提示した。[[ラドン]]は、当時はまだ[[第18族元素\|希ガス]]は化合物を形成することができないと考えられていたため、その見た目の適格性（主量子数6に対して最外殻電子数8）にもかかわらず、Sandersonのやや金属的な元素のリストから外された。1962年に初の希ガス元素の化合物が合成されたのち、1969年という早い時期からラドンによる陽イオンとしてのふるまいに関する言及がみられる。(Stein 1969;<ref>[[#Stein1969\|Stein 1969]]</ref> Pitzer 1975;<ref>[[#Pitzer1975\|Pitzer 1975]]</ref> Schrobilgen 2011<ref>[[#Schrobilgen2011\|Schrobilgen 2011]]: ''ラドンの化学的性質は金属フッ化物のそれと類似しており、また、半金属元素としての周期表上の位置と一致している。''</ref>).\|group="注釈"}}。最近の事例では、2007年、Pettyは、炭素、リン、セレン、スズおよびビスマスをホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウムおよびアスタチンとともに半金属のリストに含めた<ref>[[#Petty2007\|Petty 2007, p. 25]]</ref>。これらのような一般的な半金属の近くに位置する元素は通常は金属もしくは非金属として分類されるが、しばしば半金属に近い (''near-metalloid'')などと呼ばれる<ref>[[#Reid2002\|Reid 2002]] Reidはアルミニウム、炭素、リンを''near metalloids''と言及した。</ref><ref>[[#Carr2011\|Carr 2011]] Carrは炭素、リン、セレン、スズおよびビスマスを''near metalloids''と言及した。</ref>。アルミニウム、スズおよびビスマスのようにこの緩やかなカテゴリーに入れられた金属には、例えば、変わった充填構造を取り<ref>[[#Russell2005\|Russell & Lee 2005, p. 5]]</ref>、分子もしくは重合状態において共有結合を取り<ref>[[#Parish1977\|Parish 1977, pp. 178, 192–3]]</ref>、両性金属としてふるまう<ref>[[#Eggins1972\|Eggins 1972, p. 66]]</ref><ref>[[#Rayner2006\|Rayner-Canham & Overton 2006, pp. 29–30]]</ref>などの傾向がみられる。それらはまた、弱い金属 (''weak metals'')<ref>[[#Stott1956\|Stott 1956, pp. 99–106; 107]]</ref><ref>[[#Rayner2006\|Rayner-Canham & Overton 2006, pp. 29–30]]: ''特に陰イオンを形成するような半金属に特有な化学的性質を示す、境界線に最も近い金属の下位分類がある。これら9つの『化学的に弱い金属』は、ベリリウム、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、スズ、鉛、アンチモン、ビスマス、およびポロニウムである。''T</ref>、貧金属 (''poor metals'')<ref>[[#Hill2000\|Hill & Holman 2000, p. 40]]</ref><ref>[[#Farrell2007\|Farrell & Van Sicien 2007, p. 1442]]: ''その単純さのために、我々は重要な共有結合性もしくは結合の方向性を持つものを意味する貧金属という用語を用いる。''</ref>、ポスト遷移金属 (''post-transition metals'')<ref name=Whitten2007>[[#Whitten2007\|Whitten et al. 2007, p. 868]]</ref><ref name="Cox 2004, p. 185">[[#Cox2004\|Cox 2004, p. 185]]</ref>{{#tag:ref\|アルミニウムはしばしばポスト遷移金属に数えられる<ref name=Whitten2007/>が、ポスト遷移金属とはされない場合もある<ref name="Cox 2004, p. 185"/>。\|group="注釈"}}もしくは、これらの金属における前述の不完全な金属的性質を意図してセミメタル (''semimetals'')などとして言及され、このような分類グループは一般には周期表の同一領域を指し示しているが、必ずしも同一の元素を相互に含んでいるというわけではない。 [[File:Iodinecrystals.JPG\|thumb\|200px\|単体のヨウ素。非金属ではあるが金属光沢が見られる。]] 非金属に含まれる金属のうち、炭素<ref>[[#Bailar1989\|Bailar et al. 1989, p. 742–3]]</ref><ref>[[#Atkins2006\|Atkins 2006, pp. 320–21]]</ref>、リン<ref>[[#Rochow1966\|Rochow 1966, p. 7]]</ref><ref>[[#Taniguchi1984\|Taniguchi et al. 1984, p. 867]]: ''…黒リン…[は]むしろ基底状態において非局在化された広い価電子帯によって特徴付けられる。''</ref><ref>[[#Morita1986\|Morita 1986, p. 230]]</ref><ref>[[#Carmalt1998\|Carmalt & Norman 1998, pp. 1–38]]: ''リンは…従っていくつかの半金属的性質を有することが期待される。''.</ref><ref>[[#Du2010\|Du et al. 2010]] [[ファンデルワールス力]]および[[分子間力#双極子相互作用\|ケーソム相互作用]]に起因する黒リンの層間相互作用は、単層のバンドギャップが大きい（計算値0.75 eV）のとは対照的に、バルク素材ではバンドギャップがより狭くなる（計算値0.19 eV、実測値0.3 eV）ことに寄与していると考えられる。</ref>、セレン<ref name="Craig 2003"/><ref>[[#Oberleas1999\|Oberleas, Harland & Harland 1999, p. 168]]</ref>、ヨウ素<ref>[[#Steudel1977\|Steudel 1977, p. 240]]</ref><ref>[[#Segal1989\|Segal 1989, p. 481]]: ''ヨウ素はいくつかの金属的性質を示す…''.</ref><ref>[[#Jain2005\|Jain 2005, p. 1458]]</ref>は、それらの環境条件が熱力学的に最も安定した形状（炭素では[[グラファイト]]、リンでは黒リン{{#tag:ref\|白リンは最も一般的かつ工業的に重要であり<ref>[[#Eagleson1994\|Eagleson 1994, p. 820]]</ref>、容易に得ることができる同素体であるため、リンの標準的な同素体は白リンである<ref>[[#Oxtoby2008\|Oxtoby, Gillis & Campion 2008, p. 508]]</ref>。しかしながら、白リンはリンの同素体の中で最も熱力学的に不安定であるのみならず、揮発性、反応性もまた最も高い<ref>[[#Greenwood2002\|Greenwood & Earnshaw 2002, pp. 479, 482]]</ref>。\|group="注釈"}}、セレンでは灰色セレンなど）において、金属光沢、半導体性（例えば中程度の電気伝導度<ref name="Lutz 2011, p. 16">[[#Lutz2011\|Lutz 2011, p. 16]]</ref>、比較的狭いバンドギャップ<ref>[[#Yacobi1990\|Yacobi & Holt 1990, p. 10]]</ref><ref>[[#Wiberg2001\|Wiberg 2001, p. 160]]</ref>、光感受性<ref name="Lutz 2011, p. 16"/>）、伝導体もしくは価電子帯の非局在性を示す。これらの元素は''半金属的''、半金属性を示す、半金属のような、いくらか半金属（的）、金属的性質を有している、などと評される。 === 同素体 === いくつかの元素の同素体は、他よりも金属的か、半金属的か、非金属的かが明確なふるまいを示す。例えば、炭素の同素体のち[[ダイヤモンド]]は明らかに非金属であるが、グラファイトは半金属に特有の限定的な電気伝導度を示す<ref name=sakurai33/>。リン、セレン、スズおよびビスマスも金属もしくは半金属もしくは非金属的なふるまいを示す同素体を有している。そのため櫻井らは、半金属性は元素に固有のものではなく単体に固有の性質であると注記した<ref name=sakurai33/>。 == 位置と区別 == [[File:Periodic table.svg\|thumb\|300px\|一般的な周期表。半金属は[[鶯色]]で表されている。]] 半金属は周期表上において、金属と非金属との境界線の両端に集まる。それらの元素は一般的に、左下に向かうほど金属的な性質が増し、右上に向かうほど非金属的な性質が増す。この境界線が規則的な階段で表現される場合、それらのグループにとって最も[[臨界点\|臨界温度]]の高い元素（アルミニウム、ゲルマニウム、アンチモン、ポロニウム）が境界線の直下に位置することになる<ref>[[#Horvath1973\|Horvath 1973, p. 336]]</ref>。この境界線は、''金属-非金属線 (metal-nonmetal line)''<ref>[[#Tarendash2001\|Tarendash 2001, p. 78]]</ref>、''半金属線 (metalloid line)''<ref>[[#Thompson1999\|Thompson 1999]]</ref><ref>[[#DiSalvo2000\|DiSalvo 2000, p. 1800]]</ref>、''半金属線 (semimetal line)''<ref>[[#Whitley2009\|Whitley 2009]]</ref>、''ジントル境界 (Zintl border)''<ref>[[#King2005\|King 2005, p. 6006]]</ref>、''ジントル線 (Zintl line)''<ref>[[#Herchenroeder1988\|Herchenroeder & Gschneidner 1988]]</ref><ref>[[#DeGraef2007\|De Graef & McHenry 2007, p. 34]]</ref>{{#tag:ref\|サックスはこの境界線を、''[[ハドリアヌスの長城]]のようなギザギザの線…ヒ素やセレンのようないくつかの半金属から金属を分離する壁である''と評した<ref>[[#Sacks2001\|Sacks 2001, pp. 191, 194]]</ref>。\|group="注釈"}}などと呼ばれる。後ろの2つは、1941年に[[フリッツ・ラーベス]]によって命名された[[第13族元素]]と[[第14族元素]]との間に引かれた垂直線（{{仮リンク\|ジントル相\|en\|Zintl phase}}）<ref>[[#Kniep1996\|Kniep 1996, p. xix]]</ref>および、通常周期表上で第14族元素より右側に位置する元素と金属元素によって形成される塩のような化合物と、第13族元素と金属元素によって形成される金属間化合物とを区別するのに使用される境界線<ref>[[#Nordell1999\|Nordell & Miller 1999, p. 579]]</ref>も意味する。このような金属と非金属を分割する境界線の概念は、少なくとも1869年より古い文献において記述されている<ref>[[#Hinrichs1869\|Hinrichs 1869, p. 115]] ヒリンクスはその記事において、原子量によって並べられた周期表に含めたが、金属と非金属の境界線は示さなかった。むしろ彼は、''元素もしくはその化合物の特性は、単純な線に囲われたグループを形成する。炭素、ヒ素、テルルを通して引かれた線は、金属光沢を持つものと持たないものとに元素を分割する。気体状の元素は単独で小さなグループを形成し、塩素がその境界線を形成する。また、他の性質のための境界線が引かれるかもしれない。''と書き記した。</ref>。1891年、ウォーカーは金属と非金属の境界として周期表上に斜めの直線を引いて「図表化」したものを公表した<ref>[[#Walker1891\|Walker 1891, p. 252]]</ref>。1906年、{{仮リンク\|アレクサンダー・スミス\|en\|Alexander Smith (chemist)}}は、彼の非常に影響力のある<ref>[[#Miles1976\|Miles & Gould 1976, p. 444]]: ''彼が1906年に出したIntroduction to General Inorganic Chemistryは20世紀の第1四半期の間で化学分野における最も重要な教科書のうちの1冊である''</ref>教科書''Introduction to General Inorganic Chemistry''において、非金属を残りの元素から分離するジグザグの線を周期表上に含めた<ref>[[#Smith1906\|Smith 1906, pp. 408, 410]]</ref>。 1923年、アメリカの化学者であるホーレス・グローブス・デミングは、彼の書いた教科書''General Chemistry: An elementary survey''において、金属と非金属を分離する階段状の線を短周期表（[[ドミトリ・メンデレーエフ\|メンデレーエフ]]の周期表）および各族を18列に並べた通常の周期表のそれぞれに含めた<ref>[[#Deming1923\|Deming 1923, pp. 160, 165]]</ref>。1928年、[[メルク]]は当時アメリカの学校で広く流布していたデミングの18列の周期表を配布する準備を行い、1930年代までにはデミングの周期表は化学のハンドブックや百科事典にまで掲載されるようになった。それはまた、{{仮リンク\|サージェント・ウェルチ\|en\|Sargent-Welch}}社によって長年配布され続けた<ref>[[#Abraham1994\|Abraham, Coshow & Fix, W 1994, p. 3]]</ref><ref>[[#Emsley1985\|Emsley 1985, p. 36]]</ref><ref>[[#Fluck1988\|Fluck 1988, p. 432]]</ref>。一部の著者は、金属と非金属の境界線に接している元素を半金属としては分類せず、その代り、例えば境界線の左側に接する元素を''若干の非金属的性質を示す''、対して右側に接する元素を''若干の金属的性質を示す''といった注釈をした<ref name="Hamm 1969, p. 653"/>。このような対となった分類は、金属や非金属の間の結合の種類を決定するための単純な規則の確立を容易にすることができる<ref name=roher/>。他の著者は、いくつかの元素を半金属と分類することが''半金属は周期表上の境界線上で急に一体として変化するのではなく、その性質が徐々に変化していくことが強調される''という事を提示した<ref name=brown>[[#Brown2006\|Brown & Holme 2006, p. 57]]</ref>。時折、金属と非金属の間の境界線は、金属と半金属および半金属と非金属をそれぞれ分割する2本の境界線とされることもある<ref name=brown/><ref name="Swenson">[[#Swenson2005\|Swenson 2005]]</ref>。いくつかの周期表では、金属と非金属の形式的な境界線が無くとも半金属元素を区別する。その場合、境界線の代わりに斜めの帯もしくは広がった領域<ref>[[#Chedd1969\|Chedd 1969, pp. 12–13]]</ref>のような左上から右下に走る範囲で示され、それはヒ素の周りに集まる。メンデレーエフは、''金属と非金属の間に明確な境界を引くことは不可能であり、そこにはいくつもの中間的な物質が存在している''という見解を示した<ref>[[#Mendeléeff1897\|Mendeléeff 1897, p. 23]]</ref>。いくつかの他の出典は、境界線の混乱や曖昧さを注記し<ref>[[#Mackay1989\|Mackay & Mackay 1989, p. 24]]</ref><ref>[[#Norman1997\|Norman 1997, p. 31]]</ref>、見かけ上不定であると示唆し<ref>[[#Whitten2003\|Whitten, Davis & Peck 2003, p. 1140]]</ref>、その妥当性に対する反論の論拠を提供し<ref name=roher />、そしてその誤解を招き、論争となり、またはおおよその性質としてのコメントが行われた<ref name=hawkes /><ref>[[#Kotz2005\|Kotz, Treichel & Weaver 2005, pp. 79–80]]</ref><ref>[[#Housecroft2006\|Housecroft & Constable 2006, p. 322]]</ref>。デミング自身も、この境界線を正確には引けないことを注記した<ref>[[#Deming1923\|Deming 1923, p. 381]]</ref>。 == 用途 == ヒ素やアンチモンのような一般的な半金属は、それらの純粋な単体で構造材として用いるには脆すぎる<ref>[[#Russell2005\|Russell & Lee 2005, pp. 421, 423]]</ref>。一般的な半金属の典型的な用途としては以下に示すように、[[ガラス]]質の酸化物としての用途、[[合金]]の構成元素もしくは添加剤としての用途、[[半導体]]の構成元素もしくはその[[ドーパント]]としての用途などが挙げられる。 === ガラス === [[File:Fibreoptic.jpg\|thumb\|200px\|高純度二酸化ケイ素で造られた[[光ファイバー]]]] 半金属元素の酸化物である[[酸化ホウ素]] (B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)、[[二酸化ケイ素]] (SiO<sub>2</sub>)、[[二酸化ゲルマニウム]] (GeO<sub>2</sub>)、[[三酸化二ヒ素]] (As<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)および[[三酸化アンチモン]] (Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)はガラス質を形成する。[[二酸化テルル]] (TeO<sub>2</sub>)もまたガラス質を形成するが、そのためには結晶の形成を避けるために[[焼入れ]]を行うか、もしくは不純物を添加剤としてを加える必要がある<ref>[[#Kaminow2002\|Kaminow & Li 2002, p. 118]]</ref>。これらの化合物は、化学用や家庭用、産業用のガラス製品において実用されており<ref>[[#Deming1925\|Deming 1925, pp. 330]] (As<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), 418 (B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>; SiO<sub>2</sub>; Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)</ref><ref>[[#Witt1968\|Witt & Gatos 1968, p. 242]] (GeO<sub>2</sub>)</ref>、特にゲルマニウムおよびテルルは[[光学ガラス]]として利用されている<ref>[[#Eagleson1994\|Eagleson 1994, p. 421]] (GeO<sub>2</sub>)</ref><ref>[[#Rothenberg1976\|Rothenberg 1976, 56, 118‒119]] (TeO<sub>2</sub>)</ref>。 === 合金 === 1914年、Deschは、''特定の非金属元素は明確に金属的な性質の化合物を形成することが出来、これらの元素はしたがって合金の組成として組み込むことが可能であるかもしれない''と書き記した。彼は合金の構成元素として、特にケイ素、ヒ素およびテルルを想定していた。PhillipsとWilliamsは後に、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモンの貧金属との混合物は''おそらく最良の合金であるとされる''という点に着目した<ref>[[#Phillips1965\|Phillips & Williams 1965, p. 620]]</ref>。半金属元素を合金に加えることで、その融点を下げる方向に制御することができる。また、その合金の融点 (Tm)に対するガラス転移温度 (Tg)の比 (Tg/Tm)を大きくすることで非晶質な合金を形成することができるため、半金属元素を加えて融点を下げるということは非晶質な合金が得やすくなることを意味している<ref>[[#bron2008\|第16回ホウ素ホウ化物および関連物質国際会議組織委員会 (2008)、291頁。]]</ref>。ホウ素は遷移金属との間で、M<sub>''n''</sub>B (''n''＞2の場合)の組成の[[金属間化合物]]および合金を形成する事ができる<ref>[[#Vanderput1998\|Van der Put 1998, p. 123]]</ref>。このような合金もしくは金属間化合物は、最密に充填された金属原子の隙間にホウ素原子が入り込む形で形成される<ref>[[#CW1987\|コットン、ウィルキンソン (1987)、290頁。]]</ref>。Sandersonは、ケイ素は''自然な状態においては半金属であるが、金属との合金を形成する能力においては完全に金属的に見える''とコメントした<ref>[[#Sanderson1960\|Sanderson 1960, p. 83]]</ref>。鉄、コバルト、ニッケルの3元合金にホウ素およびケイ素を添加することで、透磁性の大きな非晶質の軟磁性合金を形成し<ref>[[#Davis2002\|Davis (2002)、407頁。]]</ref>、このような合金は保磁力が低いために[[鉄損\|ヒステリシス損]]を低く抑えられ、非晶質合金であるために電気抵抗が大きいことから渦電流損も低く抑えられるため、磁気ヘッドや電気トランスの鉄芯のような軟磁気性が要求される用途において有用な材料として広く利用されている<ref>[[#bron2008\|第16回ホウ素ホウ化物および関連物質国際会議組織委員会 (2008)、293-294頁。]]</ref>。ゲルマニウムは多数の合金を形成し、最も重要なものは[[第11族元素]]（銅族元素）との合金である<ref>[[#Klug1958\|Klug & Brasted 1958, p. 199]]</ref>。ヒ素は[[プラチナ]]や[[銅]]を含む金属と合金を形成することができる<ref>[[#Good1813\|Good et al. 1813]]</ref>。アンチモンは[[活字合金]]（アンチモンを最高25 wt%含んだ鉛合金）や[[ピューター]]（アンチモンを最高20 wt%含んだスズ合金）に代表されるように、合金の構成元素としてよく知られている<ref>[[#Russell2005\|Russell & Lee 2005, pp. 423‒4; 405‒6]]</ref>。1973年の[[アメリカ地質調査所]]の報告によると、当時、テルルの生産量のおよそ18 %は銅-テルル合金（テルルを40から50 %含む）および鉄-テルル合金（テルルを50から58 %含む）向けに販売されていた<ref>[[#Davidson1973\|Davidson & Lakin 1973, p. 627]]</ref>。 === 半導体および電子素材 === 全ての一般的な半金属もしくはそれらの化合物は、半導体もしくは固体[[電子工学]]産業における用途が見つけられている<ref>[[#Berger1997\|Berger 1997, p. 91]]</ref><ref>[[#Hampel1968\|Hampel 1968, passim]]</ref>。ホウ素はその高い融点と、不純物の導入および制御、保持の困難さに起因して[[単結晶]]を得ることが相対的に難しかったため、ホウ素が半導体として利用され始めたのは他の半金属元素よりも遅かった<ref>[[#Rochow1966\|Rochow 1966, p. 41]]</ref><ref>[[#Berger1997\|Berger 1997, pp. 42‒43]]</ref>。 As<sub>2</sub>Se<sub>3</sub>やSb<sub>2</sub>Te<sub>3</sub>のようなIV-V族化合物半導体は、ガラス質を形成する低融点半導体として利用される。また、InSbやBi<sub>x</sub>Sb<sub>1-x</sub>のような半金属合金は、バンドギャップの非常に小さな（InSbで0.17 eV）微小ギャップ半導体として利用される。Mg<sub>2</sub>SiやMg<sub>2</sub>GeのようなII-IV族半導体もバンドギャップが狭い<ref>[[#Davis2002\|Davis (2002)、260頁。]]</ref>。 == 歴史 == === 1800年以前 === [[File:Pouring liquid mercury bionerd.jpg\|thumb\|200px\|水銀は常温で液体であるという金属としては特殊な性質から、以前は半金属として分類されていた。]] 固体で溶融する可鍛性の物質であるという古代における金属の概念は、[[プラトン]]の『[[ティマイオス]]』（[[紀元前]]360年）や[[アリストテレス]]の『気象学』に見られる<ref>[[#Cornford1937\|Cornford 1937, pp. 249–50]]</ref><ref>[[#Obrist1990\|Obrist 1990, pp. 163–64]]</ref>。強く金属的な性質を示す物質を、金属的な性質が劣っている物質（例えば亜鉛、アンチモン、ビスマス、[[輝安鉱]]、[[黄鉄鉱]]、[[方鉛鉱]]など）から分離するための分類システム構築の試みは、{{仮リンク\|偽ゲベル\|en\|Pseudo-Geber}} (1310年)、{{仮リンク\|バジル・バレンタイン\|en\|Basil Valentine}}<ref group="注釈">伝承では1392年生まれ</ref>の''(Conclusiones)''、[[パラケルスス]]<ref group="注釈">1493もしくは1494年生まれ</ref>、[[ヘルマン・ブールハーフェ]]の（''Elementa Chemiæ'' 1733年）などによって行われ、これらは半金属 (semi-metals)もしくは偽金属(bastard metals)と呼ばれた<ref name="Paul 1865, p. 933">[[#Paul1865\|Paul 1865, p. 933]]</ref><ref>[[#Roscoe1894\|Roscoe & Schorlemmer 1894, pp. 3–4]]</ref>。1735年、[[イェオリ・ブラント]]は可鍛性の有無をこの分類の原則とすることを提言し、その原則に従って水銀を金属から分離した。ルドルフ・ヴォーゲル (''Institutiones Chemiæ'' 1755年)および[[ビュフォン]] (''Histoire naturelle des Minéraux'' 1785年)も同様の見解を示した。その後の1759-60年、ブラウンによって冷却による水銀の凝固が観察され、それが1783年にハチンズと[[ヘンリー・キャヴェンディッシュ]]によって確認されたため<ref>[[#Jungnickel1996\|Jungnickel & McCormmach 1996, p. 279–281]]</ref>、水銀の可鍛性が明らかとなり水銀は金属に含まれるようになった<ref name="Paul 1865, p. 933"/>。しかし、これらの脆く、不完全な金属であるという非金属の概念<ref>[[#Craig1849\|Craig 1849]]</ref><ref>[[#Roscoe1894\|Roscoe & Schorlemmer 1894, pp. 1–2]]</ref>は、[[アントワーヌ・ラヴォアジエ]]の「革命的」<ref>[[#Strathern2000\|Strathern 2000, p. 239]]</ref>な『化学原論』が出版された1789年以降、徐々に放棄された<ref name=r4>[[#Roscoe1894\|Roscoe & Schormlemmer 1894, p. 4]]</ref>。 === 1800年から1950年代まで === 1807年、''金属と金属に類似した物質との古い分類を復活させる試み''<ref>[[#Tweney1935\|Tweney & Shirshov 1935]]</ref>においてヒルマンとサイモンは、新しく発見された元素である[[ナトリウム]]および[[カリウム]]が水よりも軽く、多くの化学者が金属として分類することに賛成しなかったことから、これらの元素に言及するために半金属という用語を用いることを提言したが、化学者のコミュニティーに無視された<ref name=goldsmith/>。 1811年もしくは1812年、[[イェンス・ベルセリウス]]は、非金属元素が[[オキソアニオン]]を形成する能力（例えば[[クロム]]が[[クロム酸塩\|クロム酸イオン]]CrO<sub>4</sub><sup>2-</sup>を形成するように多くの金属がオキソアニオンを形成するのと同様に、例えば硫黄が[[硫酸塩\|硫酸イオン]]SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>を形成するように非金属元素もオキソアニオンを形成する）に関して半金属と呼称した<ref>[[#Partington1964\|Partington 1964, p. 168]]</ref><ref name="J. Berzelius', pp. 248">[[#Bache1832\|Bache 1832, p. 250]]</ref>。ベルセリウスの用いた半金属という語の用法は広く採用されたが<ref name=goldsmith/>、それはその後の論評者らによって直観に反する<ref name="J. Berzelius', pp. 248"/>、誤用される<ref name=r4/>、妥当でない<ref>[[#Glinka1958\|Glinka 1958, p. 76]]</ref>、もしくは説得力がない<ref name=herold/>と評価された。1825年、ベルセリウスの''Textbook of Chemistry''の改定されたドイツ語版において、ベルセリウスは自らが定義した半金属の概念を3種類に再分割した。1つは常に気体である「gazloyta」（水素、窒素、酸素）、1つは真の半金属「metalloid」（硫黄、リン、炭素、ホウ素、ケイ素）、そしてもう1つは塩を形成する「halogenia」（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）である<ref>[[#Berzelius1825\|Berzelius 1825, p. 168]]</ref>。1845年に発行された''A dictionary of science, literature and art''において、ベルセリウスによる元素の分類は「I. gazolytes; II. halogens; III. metalloids（''一定の側面においては金属に類似しているが、他は広く異なっている''）; IV. metals」と表された<ref>[[#Brande1945\|Brande & Cauvin 1945, p. 223]]</ref>。 1844年、ジャクソンは''金属に類似しているが、いくつかの性質が欠損している''という現在の半金属の概念と類似した意味を半金属の用語に与えた<ref>[[#Jackson1844\|Jackson 1844, p. 368]]</ref>。1864年、非金属の分類のために使用されていた半金属という用語は''最高機関によって''依然として認可されていたが、その使用は必ずしも適切ではなく、半金属の用語はより正確であるヒ素のような他の元素への適用も考慮されていた<ref>[[#Thechemical1864\|''The Chemical News and Journal of Physical Science'' 1864]]</ref>。1866年という早い年代に、一部の著者は非金属元素への言及のための用語として、「半金属」よりもむしろ「非金属」という語を使用していた<ref>[[#Thechemical1888\|''The Chemical News and Journal of Physical Science'' 1888]]</ref>。1876年、チルデンは''酸素、塩素、フッ素のような元素に半金属という用語を与えるような慣例が非論理的であるにもかかわらず非常に一般的である''ことに反対して抗議し、それまでの分類に代わって元素を真の金属である''basigenic''、半金属である''imperfect metals''、非金属である''oxigenic''の3つに分割した<ref>[[#Tilden1876\|Tilden 1876, p. 198]]</ref>。1888年になっても、金属、非金属、半金属という元素の分類は、依然として金属と半金属という分類よりも特殊な分類であると考えられており、潜在的な混乱の原因であった<ref>[[#Thechemical1888\|''The Chemical News and Journal of Physical Science'' 1888]]</ref>。 1911年、ビーチは半金属について以下のように説明した<ref>[[#Beach1911\|Beach 1911]]</ref>。 {{Quote\|化学における'''半金属'''（金属に類似したグループ）、非金属元素とも。硫黄、リン、フッ素、塩素、ヨウ素、臭素、ケイ素、ホウ素、炭素、窒素、水素、酸素およびセレンの13元素が含まれる。半金属と金属との間の区別はわずかである。前者はセレンとリンを除いて'金属的'な光沢を持たず、熱および電気の伝導性に乏しく、通常光を反射せず、陽イオンを形成しないため、これらの試験を達成しない。この用語は、金属と非金属の明瞭な境界線が存在しないという理由のために、非金属という語の代わりにもたらされた新しい語法であるらしく、そのため'金属に類似した'もしくは'金属のような'[という分類]は、純粋に電気陰性な'非金属'という分類よりも良い説明である。当初、それは常温で固体の非金属に適応されていた。\|Beach 1911\|''The Americana: A universal reference library''}} 1917年ごろ、ミズーリ州薬剤師審議会は以下のように記した。 {{Quote\|金属は熱および電気の優れた導体であり、光を強く反射し、電気的に陽性であるという点において半金属[つまり非金属]とは異なっていると言われている。半金属はそれらの性質の全てではないものの1つ以上を有しているかもしれない。ヨウ素はその金属的な外観によって、最も一般的な半金属の実例である。\|Mayo 1917\|''American Druggist and Pharmaceutical Record'', vol. 65, no. 4,p. 55}} 1920年代間、半金属という用語の2つの意味は流行の移り変わりを受けているように見えた。コーチは''A Dictionary of Chemical Terms''において、「半金属」とは「非金属」の古くすたれた言い方であると定義した<ref>[[#Couch1920\|Couch 1920, p. 128]]</ref>{{#tag:ref\|コーチもその著書のp. 128において、''金属と、[若干の金属的性質を備えた分類としての]非金属の間には明確な境界線が存在しない''とコメントしている（[]内補足）。\|group="注釈"}}。一方で''Webster 's New International Dictionary''においては、非金属を言及するための半金属という用語の使用は、ヒ素やアンチモン、テルルのような典型的な金属に類似した元素へ何らかの方法で適応される基準として注記された<ref>[[#Websters1926\|''Webster's New International Dictionary'' 1926, p. 1359]]</ref>。半金属という用語の使用は、その後1940年までの間大きく流動していた。半金属の用語を中間もしくは境界線上の元素に対して適応させるという合意は、続く1940年から1960年の間には起こらなかった<ref name=goldsmith/>。 1947年、[[ライナス・ポーリング]]は、彼の古典的<ref>[[#Lundgren2000\|Lundgren & Bensaude-Vincent 2000, p. 409]]</ref>かつ影響力のある<ref>[[#Greenberg2007\|Greenberg 2007, p. 562]]</ref>テキストである''General chemistry: An introduction to descriptive chemistry and modern chemical theory''において、半金属についての言及を行った。ポーリングは半金属を''中間的な性質を有する元素である…ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウムを含み、[周期表上で]斜めの領域を占領している''と記述した<ref>[[#Pauling1947\|Pauling 1947, p. 65]]</ref>。1959年、[[国際純正・応用化学連合]] (IUPAC)は、例え半金属という用語が非金属の概念を意味する用語としてフランス人などの間でいまだ使われているとしても、''半金属という用語は非金属を表すために用いてはならない''と勧告した<ref>[[#IUPAC1959\|IUPAC 1959, p. 10]]</ref><ref name=friend/>。 === 1960年代以降 === 1970年、IUPACはさらに、半金属 (metalloid)という用語は異なる言語において継続的に一貫性なく使用されているため半金属 (metalloid)という用語を放棄するように勧告し、金属、半金属 (semimetal)、非金属の用語を代わりに用いることを提案した<ref name=friend/><ref>[[#IUPAC1971\|IUPAC 1971, p. 11]]</ref>。しかしながら2010年現在では、バンド理論における半金属 (semi-metal)という用語と明確に区別ができるため、元素の分類における「semimetal」という用語の使用は「metalloid」という用語よりもむしろ少なくなっている<ref>[[#Atkins2010\|Atkins 2010, p. 20]]</ref>。「metalloid」という用語は''このような奇妙で中間的な性質の元素を正確に説明''しており、「metalloid」という用語が時代遅れであるという言及は''ナンセンス''であると評された<ref>[[#Gray2010\|Gray 2010]]</ref>。 == バンド理論における半金属 == [[File:Semimetal.PNG\|thumb\|200px\|上:[[直接遷移]]型半導体のバンド構造、中：[[間接遷移]]型半導体のバンド構造、下：半金属のバンド構造]] [[バンド理論]]における'''半金属'''（Semi-metal）は[[フェルミエネルギー]]が、[[価電子帯]]の最上部と、[[伝導帯]]の最下部を横切っている状態（価電子帯と伝導帯が僅かに重なっている）、またはその状態を示す物質。この場合、価電子帯最上部にホールができ、伝導帯最下部は電子が占有している。[[金属]]より[[電気伝導度]]（電気伝導率）は低い。半金属としては、[[グラファイト]]、[[ヒ素]]、[[アンチモン]]、[[ビスマス]]などがある。 [[バンド理論]]における'''半金属'''（Semi-metal、以下本節において'''セミメタル'''という）は[[フェルミエネルギー]]が、[[価電子帯]]の最上部と、[[伝導帯]]の最下部を横切っている状態（価電子帯と伝導帯が僅かに重なっている）、またはその状態を示す物質。この場合、価電子帯最上部にホールができ、伝導帯最下部は電子が占有している。[[金属]]より[[電気伝導度]]（電気伝導率）は低い。セミメタルとしては、[[グラファイト]]、[[ヒ素]]、[[アンチモン]]、[[ビスマス]]などがある。 [[温度]]と電気伝導との関係は、金属と同じで温度が下がるほど電気伝導は良くなる（電気伝導度が上がる）。セミメタルの特徴としては、[[キャリア]]が少ない、[[有効質量]]が小さい、[[反磁性帯磁率]]や[[誘電率]]が大きいことなどが挙げられる。なお、[[ハーフメタリック]]という用語は、ここで述べたセミメタルとは別の概念である。 == 注釈 == {{Reflist\|group="注釈"}} == 出典 == <div class="references-small">{{reflist\|3}}</div> == 参考文献 == === 和書 === * {{Cite book\|和書\|author=今井弘、大竹伝雄\|year=1988\|title=新一般化学\|publisher=化学同人\|ref=imai1988\|isbn=4759801863}} * {{Cite book\|和書\|author=F.A. コットン, G. ウィルキンソン\|others=中原勝儼\|title=コットン・ウィルキンソン無機化学（上）\|publisher=培風館\|year=1987\|edition=原書第4版\|isbn=4563041920\|ref=CW1987}} * {{Cite book\|和書\|author=櫻井武、鈴木晋一郎、中尾安男\|year=2003\|title=ベーシック無機化学\|publisher=化学同人\|ref=sakurai2003\|isbn=4759809031}} * {{Cite book\|和書\|author=James L. Davis\|year=2002\|title=Intermediate Technical Japanese: Readings and Grammatical Patterns（中級科学技術日本語）\|series=Technical Japanese series\|publisher=Univ of Wisconsin\|ref=Davis2002\|isbn=0299185540}} * {{Cite book\|和書\|\|author=第16回ホウ素ホウ化物および関連物質国際会議組織委員会\|year=2008\|ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用\|series=新材料・新素材シリーズ\|publisher=シーエムシー出版\|ref=bron2008\|isbn=4882319551}} * {{Cite book\|和書\|author=三吉克彦\|year=1998\|title=はじめて学ぶ大学の無機化学\|publisher=化学同人\|ref=miyoshi1998\|isbn=4759807985}} * {{Cite book\|和書\|author=村田徳治\|year=2004\|title=化学はなぜ環境を汚染するのか\|publisher=環境コミュニケーションズ\|ref=murata2004\|isbn=4874891373}} [[温度]]と電気伝導との関係は、金属と同じで温度が下がるほど電気伝導は良くなる（電気伝導度が上がる）。半金属の特徴としては、[[キャリア]]が少ない、[[有効質量]]が小さい、[[反磁性帯磁率]]や[[誘電率]]が大きいことなどが挙げられる。 === 洋書 === ~~なお、[[ハーフメタリック]]という用語は、ここで述べた半金属とは意味が異なる。~~ <span id="Abraham1994"></span>{{Cite web\|author=Abraham M, Coshow, D, Fix, W\|year=1994\|url=http://dwb4.unl.edu/chem_source_pdf/PERD.pdf\|title=Periodicity: A source book module\|publisher=Chemsource, Inc.\|location=New York\|\|format=PDF\|page=p. 3\|accessdate=2011-11-06}} version 1.0. {{Cite book\|author=Aldridge BG\|year=1998\|title=Science interactions: Course 2\|edition=3rd ed.\|publisher=Glencoe/McGraw-Hill\|isbn=0028281578\|ref=Aldridge1998}} * {{Cite book\|author=Alloul H\|year=2010\|title=Introduction to the physics of electrons in solids\|publisher=Springer-Verlag\|location=Berlin\|isbn=3642135641\|ref=Alloul2010}} * {{Citation\|author=Anita M\|year=1998\|title=Levitating liquid boron\|journal=Phys. 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