금속, 비금속, 준금속

원소의 4분의 3 넘게가 금속입니다. 비금속은 오른쪽 위 구석에 모여 있습니다.

식탁 위를 떠올려 봅시다. 강철 칼, 알루미늄 캔, 구리 냄비 바닥이 있고, 그 옆에 설탕 한 줌과 물 한 잔이 있습니다. 앞의 셋은 금속 원소로 되어 있습니다. 설탕과 물은 탄소, 수소, 산소라는 비금속으로 되어 있습니다. 만져 보고 눈으로 보면 구별할 수 있고, 화학자도 이런 생활 속 단서로 원소를 큰 무리 둘로 나누고, 그 사이에 좁은 경계 지대를 둡니다.

금속을 금속답게 하는 것

금속은 막 자른 면이 반짝이고, 전기와 열을 잘 전하며, 두드려 판으로 펴거나 당겨 선으로 늘여도 부서지지 않습니다. 거의 모두 실온에서 고체이고, 수은만 약 −39 °C에서 녹아 실온에서 액체입니다. 화학적으로 금속은 바깥 전자를 잃고 양이온이 되려는 성질이 있습니다. 그래서 바깥 전자가 몇 개뿐이고 비교적 쉽게 떼어지는 왼쪽과 가운데에 놓입니다.

모형은 PubChem의 색 구분을 따라 금속을 여러 무리로 나눕니다. 알칼리 금속(수소를 뺀 1족)과 알칼리 토금속(2족)은 반응성이 가장 큽니다. 전이 금속은 3~12족을 채우고 철, 구리, 은, 금이 여기에 들어갑니다. 알루미늄, 주석, 납 같은 전이후 금속은 계단 바로 왼쪽에 있습니다. 란타넘족과 악티늄족도 금속입니다.

비금속

비금속은 광택이 없거나 투명하고, 고체일 때 휘지 않고 부서지며, 전기가 잘 통하지 않습니다. 기체가 많습니다. 수소, 질소, 산소, 플루오린, 염소, 그리고 18족 전부가 기체입니다. 브로민은 액체이고 탄소, 인, 황, 셀레늄, 아이오딘은 고체입니다. 반응할 때 비금속은 전자를 얻거나 함께 쓰려 하고, 그렇게 서로 결합해 물이나 설탕 같은 분자를 만듭니다. 할로젠과 비활성 기체는 성격이 뚜렷한 무리라서 모형에서 따로 색을 칠했습니다.

계단선과 준금속

붕소에서 아스타틴까지 지그재그 선이 내려옵니다. 이 선을 따라 놓인 붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨 같은 원소를 준금속이라고 합니다. 겉보기는 조금 금속 같지만 잘 부서지고, 전기는 비금속보다 잘 통하지만 금속보다는 훨씬 못합니다. 대표는 규소입니다. 다른 원소를 아주 조금 섞어 전기가 통하는 정도를 조절할 수 있고, 이것이 컴퓨터 칩의 바탕입니다. PubChem은 폴로늄도 준금속으로 분류합니다. 경계를 긋는 방법은 책마다 조금씩 달라서, 특히 폴로늄과 아스타틴은 다른 표에서 색이 다를 수 있습니다.

수소는 따로 생각해야 합니다. 전자가 1개라서 1족 리튬 위에 놓이지만, H₂ 분자로 된 기체이고 비금속처럼 행동합니다. 수소의 자리는 전자 수로 정한 것이지, 1족 금속과 닮아서가 아닙니다.

모형의 색 타일을 세어 보면 PubChem은 원소 118개 가운데 91개를 금속 무리에 넣습니다. 알칼리 금속 6, 알칼리 토금속 6, 전이 금속 38, 전이후 금속 11, 란타넘족 15, 악티늄족 15개로 약 77%입니다. 준금속이 7개이고, 나머지 20개는 비금속 7, 할로젠 6, 비활성 기체 7개로 나뉩니다. 가장 무거운 원소 가운데 상당수는 한 번에 원자 몇 개씩만 만들어 보았기 때문에, 어느 무리인지는 측정이 아니라 표의 위치로 짐작한 것입니다.