金属、非金属、半金属

元素の四分の三以上は金属です。非金属は右上のすみに集まっています。

台所のテーブルの上の物を考えてみましょう。鋼のナイフ、アルミニウムの缶、銅のなべ底、その横に砂糖の山と一杯の水があります。初めの三つは金属元素でできています。砂糖と水は非金属、つまり炭素、水素、酸素でできています。さわったり見たりすればちがいがわかり、化学者もこうした身近な手がかりを使って、元素を二つの大きななかまと、その間のせまい境界の地帯に分けています。

金属を金属たらしめるもの

金属は切りたての面が光り、電気と熱をよく伝え、割れずにたたいて薄く広げたり、引きのばして線にしたりできます。室温ではほとんどが固体で、液体なのは約−39 °Cでとける水銀だけです。化学的には、金属は最外殻の電子を失って陽イオンになりやすい性質があります。そのため金属は表の左と中央にあります。そこでは原子の最外殻の電子が少なく、比較的とりやすいのです。

モデルはPubChemの色分けに従って、金属をいくつかのなかまに分けています。アルカリ金属（水素を除く1族）とアルカリ土類金属（2族）は、最も反応しやすい金属です。遷移金属は3族〜12族を占め、鉄、銅、銀、金を含みます。アルミニウム、スズ、鉛のようなポスト遷移金属は、階段のすぐ左にあります。ランタノイドとアクチノイドも金属です。

非金属

非金属はつやがないか透明で、固体なら曲がらずに割れ、電気をほとんど伝えません。多くは気体で、水素、窒素、酸素、フッ素、塩素、そして18族のすべてがそうです。臭素は液体で、炭素、リン、硫黄、セレン、ヨウ素は固体です。反応では、非金属は電子を受けとるか共有しやすく、そうやって互いに結合して水や砂糖のような分子をつくります。ハロゲンと貴ガスはとくに特徴のはっきりしたなかまなので、モデルではそれぞれ独自の色で示しています。

階段と半金属

ホウ素からアスタチンまで、ジグザグの線が下りています。ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルのように、この線に沿った元素を半金属といいます。見た目はいくらか金属のようですがもろく、電気は非金属よりはよく伝えますが、金属よりはずっと伝えにくい元素です。ケイ素が有名な例です。ほどほどの電気の伝えやすさを、ほかの元素をごく少量加えることで調節でき、それがコンピューターのチップのもとになっています。PubChemはポロニウムも半金属としています。とくにポロニウムとアスタチンについては、本によって境界の引き方が少しずつちがうので、別の周期表で色がちがっていても驚かないでください。

水素は変わり者です。電子が一つなので1族のリチウムの上にありますが、H₂ 分子からなる気体で、非金属のようにふるまいます。この位置は電子の数によるもので、なかまとして似ているからではありません。

モデルの色のついたマスを数えると、PubChemは118の元素のうち91を金属のなかまに入れています。アルカリ金属6、アルカリ土類金属6、遷移金属38、ポスト遷移金属11、ランタノイド15、アクチノイド15です。これは約77%です。ほかに7つが半金属で、残りの20は非金属7、ハロゲン6、貴ガス7に分かれます。最も重い元素の多くは一度に数個の原子しかつくられたことがないので、そのなかまは測定ではなく、位置から予測されたものです。