عنصرهای شیمیایی را می‌توان بر پایۀ ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مشترکشان به طور گسترده به ۳ دستۀ فلزها، شبه‌فلزها و نافلزها تقسیم کرد. همۀ فلزها ظاهر درخشان دارند (حداقل زمانی که تازه جلا خورده باشند). رساناهای خوبی برای گرما و برق هستند. با سایر فلزها آلیاژ تشکیل می‌دهند و حداقل یک اکسید بازی دارند. شبه‌فلزها موادی جامد و شکننده با ظاهری فلزی هستند که یا نیمه‌رسانا هستند یا به صورت نیمه‌رسانا وجود دارند و دارای اکسیدهای آمفوتریک ضعیف هستند. نافلزها معمولاً ظاهری کدر، رنگی یا بی‌رنگ دارند. در حالت جامد شکننده هستند. رساناهای ضعیفی برای گرما و برق هستند و دارای اکسیدهای اسیدی هستند. بیشتر یا برخی از عنصرهای هر گروه دارای طیف وسیعی از ویژگی‌های دیگر هستند. تعداد کمی از عنصرها دارای ویژگی‌هایی هستند که با توجه به دسته‌بندی آنها ناهنجار یا غیرعادی هستند.
فلزها
فلزها درخشان به نظر می‌رسند (ممکن است زنگار بسته باشند که در این صورت پس از جلا دوباره درخشان به نظر می‌رسند). هنگامی که با دیگر فلزها ترکیب می‌شوند، مخلوطی همگن (محلول) به نام آلیاژ تشکیل می‌دهند. فلزها در هنگام واکنش با دیگر مواد تمایل به از دست دادن یا به اشتراک‌گذاری الکترون‌های خود دارند. هر یک از فلزها حداقل یک اکسید بازی دارند.
بیشتر فلزها نقره‌ای‌رنگ، دارای چگالی بالا و جامدهای نسبتاً نرمی هستند که به‌آسانی تغییر شکل می‌یابند. آنها رسانایی الکتریکی و گرمایی خوب، دارای ساختارهای کاملاً بسته‌بندی شده و انرژی یونش کم و الکترونگاتیوی پایین هستند. این عنصرها در طبیعت به صورت ترکیب یافت می‌شوند.
بعضی از فلزها رنگی به نظر می‌رسند (مس، سزیم، طلا)، دارای چگالی کم هستند (برای نمونه بریلیم و آلومینیوم) و نقاط ذوب بسیار بالایی دارند (برای نمونه تنگستن و نیوبیوم)، در دمای اتاق یا نزدیک آن مایع هستند (برای نمونه جیوه، گالیم)، شکننده هستند (برای نمونه بیسموت و اسمیم)، به راحتی ماشین‌کاری نمی‌شوند (برای نمونه تیتانیم و رنیم)، نجیب هستند (سخت اکسید می‌شوند، برای نمونه طلا و پلاتین) یا ساختارهای نافلزی دارند (منگنز و گالیم از نظر ساختاری به ترتیب مشابه فسفر سفید و ید هستند).
فلزها بیشتر عنصرها را تشکیل می‌دهند و می‌توانند به چند دستۀ مختلف تقسیم شوند. از چپ به راست در جدول تناوبی، این عنصرها شامل فلزهای قلیایی با واکنش‌پذیری بسیار بالا، فلزهای قلیایی خاکی با واکنش‌پذیری کمتر و سپس لانتانیدها و اکتینیدهای رادیواکتیو هستند. فلزهای گذار (واسطه) کهن و فلزهای پس‌گذار (پس‌واسطه) از نظر فیزیکی و شیمیایی ضعیف هستند. زیرشاخه‌های تخصصی مانند فلزهای دیرگداز و فلزهای نجیب نیز وجود دارند.
شبه‌فلزها
شبه‌فلزها جامدهایی شکننده با ظاهری فلزی هستند که در هنگام واکنش با سایر مواد تمایل دارند الکترون‌های خود را به اشتراک بگذارند. دارای اکسیدهای آمفوتریک یا اسیدی ضعیف هستند. معمولاً به صورت ترکیب یافت می‌شوند.
بیشتر آنها نیمه‌رسانا هستند و رسانایی گرمایی متوسطی دارند و ساختارهایی دارندکه از بسیاری از فلزها بازتر هستند. برخی از شبه‌فلزها (آرسنیک و آنتیموان) الکتریسیته را مانند فلزها هدایت می‌کنند. شبه‌فلزها کوچک‌ترین رده اصلی عنصرها است.
نافلزها
نافلزها ساختار باز دارند (مگر اینکه از حالت گازی یا مایع به جامد تبدیل شوند). هنگامی که با سایر مواد واکنش می‌دهند تمایل به اشتراک‌گذاری و به‌دست آوردن الکترون دارند و به طور مشخص اکسید بازی نمی‌سازند بلکه اکسید اسیدی می‌سازند.
بیشتر آنها در دمای اتاق گازی‌شکل هستند، چگالی نسبتاً کمی دارند، رساناهای الکتریکی و گرمایی ضعیفی هستند، انرژی یونش و الکترونگاتیوی نسبتاً بالایی دارند و در طبیعت به‌شکل آزاد (ناترکیب) به‌مقدار زیاد یافت می‌شوند.
بعضی از نافلزها (کربن، فسفر سیاه، گوگرد و سلنیم) در دمای اتاق جامدهایی شکننده هستند (اگرچه هر یک از این‌ها دگرشکل‌های شکل‌پذیر و انعطاف‌پذیری نیز دارند).
از چپ به راست در جدول تناوبی، نافلزها را می‌توان به نافلزهای واکنشی و گازهای نجیب تقسیم کرد. نافلزهای واکنشی در نزدیکی فلزها، برخی از ویژگی‌های ابتدایی فلزی مانند ظاهر فلزی را نشان می‌دهند (گرافیت (کربن)، فسفر سیاه، سلنیم و ید). گازهای نجیب تقریباً کاملاً بی‌اثر هستند.
بررسی اجمالی
| تعداد ویژگی‌های مشترک شبه‌فلزها با فلزها و نافلزها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| یا آن‌هایی که نسبتاً مجزا هستند | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شباهت با فلزها | نسبتاً مجزا | شباهت با نافلزها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ویژگی‌های بررسی‌شده: | (۳۶) | ۷ (٪۱۹) | ۲۵ | (٪۶۸) | ۵ (٪۱۳) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| فیزیکی | (۲۱) | ۵ (٪۲۴) | ۱۴ | (٪۶۷) | ۲ (٪۱۰) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| • شکل و ساختار | (۱۰) | ۲ | ۶ | ۲ (٪۲۰) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| • وابسته به الکترون | (۶) | ۱ | ۵ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| • ترمودینامیک | (۵) | ۲ | ۳ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شیمیایی | (۱۶) | ۲ (٪۱۳) | ۱۱ | (٪۶۹) | ۳ (٪۱۹) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| • شیمی عنصر (elemental) | (۶) | ۳ | ۳ (٪۵۰) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| • ترکیب‌های شیمیایی | (۶) | ۲ | ۴ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| • شیمی محیط | (۴) | ۴ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
همان‌گونه که در جدول زیر نشان‌داده شده‌است ویژگی‌های فلزها و نافلزها کاملاً متمایز هستند. شبه‌فلزها که در مرز بین فلز و نافلز قرار دارند، اغلب از هر دو متمایز هستند، اما در چند ویژگی به یکی از آنها شبیه هستند. همان‌گونه که در ستون شبه‌فلزهای جدول زیر نشان داده شده‌اند، در جدول کوچک بالای این بخش نیز خلاصه شده‌اند.
در مورد «مرز بین فلزها و نافلزها» و اینکه «آیا شبه‌فلزها یک ردۀ میانی هستند یا خیر؟» دیدگاه همه‌پسندی وجود ندارد. برخی شبه‌فلزها را نافلزهایی با ویژگی‌های ضعیف‌تر در نظر می‌گیرند.[یادداشت 1] برخی دیگر برخی از شبه‌فلزها را به عنوان فلزهای پس‌گذار به حساب می‌آورند.[یادداشت 2]
جزئیات
| ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی[یادداشت 3] | |||
|---|---|---|---|
| فلزها[8] | شبه‌فلزها | نافلزها[8] | |
| شکل و ساختار | |||
| رنگ |
|
|
|
| بازتاب‌دهندگی | |||
| شکل |
|
|
|
| چگالی | style="border-bottom:1px dotted gray; background-color:#eee8aa; padding-lefقلیایی[22] |
|
|
| تغییر شکل پذیری (حالت جامد) |
|
|
|
| نسبت پواسون[یادداشت 7] |
|
|
|
| ساختار بلوری در نقطه انجماد[47] |
|
|
|
| ضریب تراکم اتم‌ها و عدد هم‌آرایی}} |
|
| |
| شعاع اتمی (محاسبه شده)[52] |
|
|
|
| دگرشکل‌ها[53][یادداشت 11] |
|
|
|
| وابسته به الکترون | |||
| بلوک جدول تناوبی |
|
|
|
| الکترون‌های s و p خارجی (لایۀ ظرفیت) |
|
|
|
| نوارهای الکترونی (نوار ظرفیت و نوار رسانایی) |
|
|
|
| رفتار الکترونی |
|
|
|
| رسانایی الکتریکی |
|
|
|
| رسانایی الکتریکی (مایع)[70] |
|
| |
| ترمودینامیک | |||
| رسانایی گرمایی |
|
||
| ضریب مقاومت گرمایی[یادداشت 17] |
|
||
| نقطه ذوب |
|
|
|
| رفتار ذوب |
|
| |
| آنتالپی همجوشی |
|
|
|
| شیمی عنصر | |||
| رفتار کلی |
|
|
|
| تشکیل یون |
|
| |
| پیوند شیمیایی |
|
|
|
| عدد اکسایش |
|
|
|
| انرژی یونش |
|
| |
| الکترونگاتیوی |
|
|
|
| ترکیب‌های شیمیایی | |||
| با فلزها |
|
| |
| با کربن |
|
|
|
| با هیدروژن (هیدرید) |
|
|
• هیدریدهای کووالانسی، گازی یا مایع |
| با اکسیژن (اکسید) |
|
| |
| با گوگرد (سولفات) |
|
|
|
| با هالوژن‌ها (هالید، esp. chlorides)[124] |
|
||
| شیمی محیط | |||
| ترکیب مولی زیست‌کره[یادداشت 25] |
|
|
|
| شکل فراوان روی زمین |
|
|
|
| مورد نیاز پستانداران |
|
|
|
| ترکیب بدن انسان (وزن) |
|
|
|
در جدول تناوبی استثناهایی وجود دارند - ناهنجاری‌هایی نیز وجود دارند - که برخی از آنها عمیق هستند. برای نمونه، چرا منگنز رسانای برق بدی بود، درحالی که عنصرهای موجود در هر دو طرف آن به‌طور منطقی رسانای خوبی بودند؟ چرا مغناطیس قوی به فلزات آهنی محدود شد؟ و با این حال من متقاعد شدم که این استثناها سازوکارهای اضافی خاصی را در کار منعکس می‌کنند ...
الیور ساکس
عمو تنگستن (۲۰۰۱، ص ۲۰۴)
در هر دسته، عنصرهایی را می‌توان یافت که یک یا دو ویژگی بسیار متفاوت از هنجار مورد انتظار دارند، یا که در غیر این صورت قابل توجه باشند.
فلزها
سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم، باریم، پلاتین، طلا
- این دیدگاه‌های رایج که «یون‌های فلزهای قلیایی (گروه ۱) همیشه دارای بار +۱ هستند»[136] و «عنصرهای گذار آنیون تشکیل نمی دهند»[137] از خطاهای کتاب‌های درسی هستند. سنتز نمک بلوری آنیون سدیم (−Na) در سال ۱۹۷۴ گزارش شد. از آن زمان ترکیب‌های دیگری (آلکالیدها) حاوی آنیون‌های دیگر فلزهای قلیایی به جز لیتیم، فرانسیم و باریم، آماده شده‌اند. در سال ۱۹۴۳، سامر از تهیۀ ترکیبی شفاف و زرد به نام سزیم آئورید (CsAu) خبر داد. بعداً نشان داده‌شد كه این ترکیب شامل كاتیون سزیم (+Cs) و آنیون آئورید (−Au) است اگرچه چند سال پیش از پذیرش این نتیجه‌گیری، تشکیل شد. از آن زمان چندین آئورید دیگر (KAu و RbAu) و همچنین ترکیب شفاف و قرمز Cs2Pt که مشخص شد از یون‌های +Cs و +Pt۲ تشکیل شده‌است، ساخته شده‌اند.[138]
- فلزهای خوش‌رفتار دارای ساختارهای بلوری هستند که سلول‌های واحدی با چهار اتم تشکیل می‌دهند. منگنز یک ساختار بلوری پیچیده با سلول‌های واحد ۵۸ اتمی و چهار شعاع اتمی و چهار عدد هماهنگی متفاوت (۱۰، ۱۱، ۱۲ و ۱۶) دارد. توضیح داده شده‌است که شبیه یک ترکیب بین‌فلزی کواترنر با چهار نوع پیوند اتم منگنز است که گویی عنصرهای متفاوتی هستند.[139] به نظر می‌رسد علت پیچیدگی، پوسته سه‌بعدی نیمه‌پر منگنز است. این به هر اتم یک لحظه مغناطیسی بزرگ می‌دهد. در دمای کمتر از ۷۲۷ درجه سانتیگراد، یک سلول واحد از ۵۸ اتم گوناگون فضایی کم انرژی‌ترین راه دستیابی به یک لحظه مغناطیسی خالص صفر را نشان می‌دهد.[140] ساختار بلوری منگنز آن را به یک فلز سخت و شکننده با رسانایی الکتریکی و گرمایی پایین تبدیل کرده‌است. در دماهای بالاتر، لرزش‌های شبکه بیشتر آثار مغناطیسی را خنثی می‌کنند[139] و منگنز ساختارهای پیچیده کمتری را می‌پذیرد.[141]
آهن، کبالت، نیکل، گادولینیم، تربیم، دیسپروزیم، هولمیم، اربیوم، تولیم
- شکل‌پذیری طلا فوق‌العاده است؛ به گونه‌ای که می‌توان یک مشت طلا را با استفاده از چکش به یک میلیون کاغذ (ورقه) ۱۰ نانومتری تبدیل کرد.[نیازمند منبع] یعنی ۱۶۰۰ بار از فویل آلومینیومی معمولی آشپزخانه (۰٫۰۱۶ میلی‌متر ضخامت) نازک‌تر است.[نیازمند منبع]
- چگالی جیوه ۱۳٫۵ برابر چگالی آب است؛ این یعنی آجر و توپ بولینگ روی سطح جیوه شناور می‌مانند. به همین ترتیب، اگر بتوانیم یک توپ بولینگ ساخته شده از جیوۀ جامد را - که جرم آن به نزدیکی ۲۲٫۷ کیلوگرم می‌رسد - به‌اندازۀ کافی سرد کنیم، روی سطح طلای مایع شناور می‌شود.[نیازمند منبع]
- جیوه تنها فلزی است که انرژی یونش آن بالاتر از برخی از نافلزها (گوگرد و سلنیم) است.[نیازمند منبع]
- سمّی‌بودن جیوه و ترکیب‌های آن آشکار است به‌گونه‌ای که دی‌متیل جیوه ((CH۳)۲Hg) (به اختصار DMM) که مایعی بی‌رنگ و فرّار است، در مقیاس ۱ تا ۱۰ با عدد ۱۵ توصیف شده‌است. این، به اندازه‌ای خطرناک است که دانشمندان تلاش می‌کنند تا در هر کجا که ممکن باشد از ترکیب‌های جیوه با سمّیت کمتر استفاده کنند. در سال ۱۹۹۷، کارن وترهاهن، استاد شیمی و متخصص مواجهه با فلزهای سمّی، ۱۰ ماه پس از نشستن چند قطره DMM روی دستکش‌های لاتکس «محافظ»، در اثر مسموم شدن با جیوه، درگذشت. اگرچه وترهاهن از روش‌های منتشر شده برای مدیریت این ترکیب بهره می‌برد امّا این ترکیب طی چند ثانیه از دستکش و پوست او عبور کرد. اکنون مشخص شده است که DMM نفوذپذیری شگفت‌آوری نسبت به دستکش‌های معمولی، پوست و بافت‌ها دارد و سمّی‌بودن آن به اندازه‌ای است که حتی نشستن کمتر از ۰٫۱ میلی‌لیتر از آن روی پوست به‌طور جدی سمی خواهد بود.[144]
- عبارت «پایین رفتن مانند بادکنک سربی» در دیدگاه رایج «سرب یک فلز چگال و سنگین است که تقریباً به اندازه جیوه چگالی دارد» لنگر انداخته است. با این وجود، می‌توان با پر کردن یک بادکنک ساخته شده از فویل سربی با مخلوط هلیم و هوا، چیزی ساخت که به اندازه کافی شناور و قابل انعطاف است تا بتواند بار کمی را تحمل کند.[نیازمند منبع]
- بیسموت طولانی‌ترین نیمه‌عمر را میان عنصرهای طبیعی دارد. در سال ۲۰۰۳ مشخص شد که تنها ایزوتوپ اولیه(primordial؟) آن، یعنی بیسموت ۲۰۹، اندکی رادیواکتیو است و از راه واپاشی آلفا با نیمه‌عمری بیش از یک میلیارد برابر سن تقریبی جهان، درحال فروپاشی است. پیش از این کشف، تصور می‌شد که بیسموت ۲۰۹ سنگین‌ترین ایزوتوپ طبیعی پایدار است.[145] این برتری اکنون از آن سرب ۲۰۸ است.
- اورانیوم تنها عنصری است که یک ایزوتوپ طبیعی با توان شکافت هسته‌ای دارد.[146] توانایی شکافت هسته‌ای اورانیوم ۲۳۵، نخستین بار در سال ۱۹۳۴ پیشنهاد شد (و نادیده گرفته شد) و متعاقباً در سال ۱۹۳۸ کشف شد.[یادداشت 28]
- این دیدگاه که «با گرم شدن فلزها رسانایی الکتریکی آنها کاهش می‌یابد» یک دیدگاه رایج است، درحالی که رسانایی الکتریکی پلوتونیم در بازۀ دمایی حدودی ۱۷۵– تا ۱۲۵+ درجۀ سانتیگراد افزایش می‌یابد.[نیازمند منبع]
شبه فلزها
- بور تنها عنصر با ساختار ناسازگارانه ای است که در فرم بلورین ترمودینامیکی پایدار آن است.[149]
- این عناصر دارای مدارک ثبت‌شده در زمینه شیمی ابراسیدها هستند برای هفت دهه، فلوئوروسولفوریک اسید HSO3F وتری‌فلوئورومتان‌سولفونیک اسید قوی‌ترین اسید شناخته‌شده هستند که می‌توانند به عنوان یک ترکیب تکی از هم جدا شوند هر دوی آنها نسبت به سولفوریک اسید خالص هزار بار بیشتر اسیدی هستند که در سال ۲۰۰۴ , یک ترکیب بورون این رکورد را به میزان هزار برابر با سنتز اسیدی شکست و اسید این ماده به عنوان قوی‌ترین اسید شناخته می‌شود که مخلوطی از ۱۰ میلیارد بار قوی‌تر از اسید کربن است همچنین اینفلوئوروسولفوریکاسید H2F است که مخلوطی از پنتافلوئورید آنیموان وهیدروفلوئوریک اسید است.
- رسانایی گرمایی سیلیسیم از بیشتر فلزها بهتر است. یک شکل متخلخل مثل سیلیکون (p - Si) معمولاً با حک الکتروشیمیایی سیلیکون در محلول هیدروفلوئوریک اسیدآماده می‌شود و دانه‌های سیلیکون گاهی قرمز به نظر می‌رسد؛ دارای شکاف نواری از ۱٫۹۷–۲٫۱ eV است. بسیاری از منافذ ریز در سیلیکون متخلخل به آن یک ناحیه سطح داخلی بسیار بزرگ می‌دهند که تا ۱۰۰۰ متر مکعب بر سانتی‌متر مکعب است هنگامی که در معرض یک عامل اکسیدکننده قرار می‌گیرد، غلظت سطح بالا نسبت به نسبت حجم p - Si، یک سوختگی بسیار کارآمد را ایجاد می‌کند، همراه با انفجارات نانو، و گاهی توسط پلاسماهای با قطر ۰٫۱–۰٫۸ m، سرعت بالا تا ۰٫۵ متر بر ثانیه و یک عمر تا ۱ ثانیه. اولین آنالیز ever یک رویداد صاعقه مانند (در سال ۲۰۱۲) حضور سیلیسیم، آهن و کلسیم را آشکار کرد که این عناصر نیز در خاک وجود دارند.
- گفته می‌شود فلزها قابل اشتعال هستند، و در نتیجه در برخی از مواد شیمیایی قدیمی، سردرگمی وجود دارد که آیا آرسنیک یک فلز واقعی است یا یک فلز غیر فلزی یا چیزی بین آن. این فرایند به جای ذوب در فشار اتمسفری استاندارد، مانند کربن غیرمولتیک و فسفر قرمز، جایگزین می‌شود.
- یک انفجار با انرژی بالا از آنتیموان ابتدا در سال ۱۸۵۸ به دست آمد. این توسط الکترولیز هر یک از SbCl 3، SbBr 3، SbI 3 در یک محلول هیدروکلریک اسید در دمای پایین تهیه می‌شود و هنگامی که خراشیده، زده، پودر شده یا گرم به سرعت به ۲۰۰ °C، آن را «انفجار، جرقه را منتشر می‌کند و انفجاری تبدیل به آنتیموان ثانویه خاکستری بلورین» می‌شود.[150]
نافلزها
- آب (H۲O)، اکسیدی شناخته‌شده از هیدروژن و یک ناهنجاری دیدنی و جذاب است.[151] در بررسی و مقایسه آب با کالکوژنیدهای سنگین‌تر هیدروژن، یعنی سولفید هیدروژن (H۲S)، هیدروژن سلنید (H۲Se) و هیدروژن تلوراید (H۲Te)، آب باید «گازی بدبو، سمی و قابل اشتعال باشد که در دمای ۱۰۰– درجۀ سانتیگراد به یک مایع تند و زننده تبدیل می‌شود» اما به دلیل وجود پیوند هیدروژنی، آب ترکیبی «پایدار، قابل آشامیدن، بدون‌بو ، بی‌خطر و مایه‌ای برای زندگی» است.[152]
- تری‌اکسید (H۲O۳) یکی از اکسیدهای کمترشناخته‌شده هیدروژن است. برتلوت در سال ۱۸۸۰ وجود این اکسید را پیشنهاد کرد اما پیشنهاد او خیلی زود فراموش شد زیرا هیچ راهی برای آزمایش آن با استفاده از فناوری آن زمان وجود نداشت.[153] در سال ۱۹۹۴ با جایگزین‌کردن اوزون به‌جای اکسیژن مورد استفاده در فرایند صنعتی ساخت هیدروژن پراکسید، هیدروژن تری‌اکسید ساخته‌شد. این ماده در دمای ۷۸– درجه سانتیگراد عملکردی حدود ۴۰ درصد دارد و در دمای بالاتر از ۴۰– درجه سانتیگراد به آب و اکسیژن تجزیه می‌شود.[154] مشتقاتی از هیدروژن تری‌اکسید مانند بیس (تری فلوئورومتیل) تری‌اکسید (F3C–O–O–O–CF3) شناخته شده‌اند. این مشتقات در دمای اتاق شبه‌پایدار هستند.[155] مندلیف در سال ۱۸۹۵ با پیشنهاد «وجود هیدروژن تتروکسید (HO–O–O–OH) به عنوان یک واسطه گذرا در تجزیه هیدروژن پراکسید» یک گام فراتر رفت.[153] این ماده در سال ۱۹۷۴ با استفاده از یک روش جداسازی ماتریس تهیه و مشخص شد.[نیازمند منبع] درحالی که هیدروژن اوزونید (HO۳) ناشناخته است، نمک‌های اوزونید فلزهای قلیایی (با فرمول عمومی MO۳) شناخته شده‌اند.[155]
- هلیم-۳ و هلیم-۴ به ترتیب در دمای زیر ۰٫۳ و ۰٫۸ درجۀ کلوین، دارای آنتالپی همجوشی منفی هستند. این یعنی، در فشارهای ثابت و مناسب، با افزایش گرما یخ می‌زنند.[نیازمند منبع] تا سال ۱۹۹۹ تصور می‌شد که هلیم برای تشکیل یک کلاترات قفسی — ترکیبی که در آن اتم یا مولکول مهمان در قفسی که توسط مولکول میزبان تشکیل‌شده است به‌دام می‌افتد — در فشار جو، بسیار کوچک است. در آن سال با سنتز چند میکروگرم از He@C20H20، نخستین کلاترات قفسی هلیم و آنچه که آن را کوچک‌ترین بالن هلیم در جهان نامیدند، تولید شد.[156]
- گرافیت رساناترین نافلز است و از برخی فلزها رسانایی الکتریکی بهتری دارد.[نیازمند منبع]
- الماس بهترین رسانای طبیعی گرما است که حتی در اثر لمس‌کردن سرد می‌شود. رسانایی گرمایی آن (۲۲۰۰ وات بر کلوین متر ) پنج برابر بیشتر از رساننده‌ترین فلز یعنی نقره (۴۲۹ W/m.K) و ۳۰۰ برابر بیشتر از کم‌رساناترین فلز یعنی پلوتونیم (۶٫۷۴ W/m.K) و تقریباً ۴۰۰۰ برابر آب (۰٫۵۶ W/m.K) و ۱۰۰۰۰۰ برابر هوا (۰٫۰۲۲ W/m.K) است. این رسانایی گرمایی بالا توسط جواهرسازان و گوهرشناسان برای جداسازی الماس از بدل استفاده می‌شود.[نیازمند منبع]
- گرافن هواژل که در سال ۲۰۱۲ با خشک‌کردن انجمادی محلولی از نانولوله‌های کربنی و ورقه‌های اکسید گرافیت همراه با از بین بردن شیمیایی اکسیژن تولید شد، هفت برابر سبک‌تر از هوا و ده درصد سبک‌تر از هلیم است. این سبک‌ترین جامد شناخته‌شد‌ۀ (۰٫۱۶ میلی‌گرم بر سانتی‌متر مکعب) رسانا و کشسان (الاستیک) است.[157]
- ناپایدارترین و واکنش‌پذیرترین دگرشکل فسفر، فسفر سفید است. این مادۀ خطرناک، بسیار قابل اشتعال و سمی است و خود به خود در هوا شعله‌ور می‌شود و پس‌ماندهای اسید فسفریک تولید می‌کند. بنابراین معمولاً زیر آب نگهداری می‌شود. همچنین فسفر سفید رایج‌ترین و مهم‌ترین دگرشکل صنعتی فسفر است که به‌آسانی قابل تولید مجدد است. برای همین حالت استاندارد عنصر فسفر محسوب می‌شود. پایدارترین دگرشکل فسفر، فسفر سیاه است که ظاهری فلزی دارد و شکننده و نسبتاً واکنش‌ناپذیر است (بر خلاف دگرشکل سفید که ظاهری سفید یا زرد دارد، انعطاف‌پذیر، بسیار واکنش‌پذیر و نیمه‌رسانا است). در هنگام ارزیابی تناوب در ویژگی‌های فیزیکی عنصرها، باید توجه کرد که ویژگی‌های گفته‌شده دربارۀ فسفر بیشتر از آنکه مانند دیگر عنصرها دربارۀ پایدارترین شکل باشد، دربارۀ ناپایدارترین دگرشکل آن هستند.[نیازمند منبع]
- ید، ملایم‌ترین هالوژن است. ید مادۀ موثر تنتور ید (مادۀ ضد عفونی‌کننده) است. این را می‌توان در کابینت پزشکی خانگی و یا جعبه بقا اضطراری یافت. تنتور ید به سرعت طلا را حل می‌کند،[158] وظیفه‌ای که معمولاً نیاز به استفاده از تیزاب سلطانی (مخلوط بسیار خورنده اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک) دارد.[نیازمند منبع]
- برای نمونه:
- برینکلی[2] می‌نویسد که بور دارای ویژگی‌های نافلزی ضعیف است.
- گلینکا[3] سیلیسیم را یک نافلز ضعیف توصیف می‌کند.
- ابی و همکارانش[4] در مورد رفتار شیمیایی ضعیف عنصرهای نزدیک به مرز فلز و نافلز بحث می‌کنند.
- بوث و بلوم[5] می گویند: «یک دوره، نشان‌دهندۀ یک تغییر گام‌به‌گام از عنصرهای با ویژگی فلزی بالا به عنصرهای با ویژگی فلزی ضعیف و عنصرهای ضعیف نافلزی به عنصرهای با ویژگی فلزی بالا است و سپس، در پایان، تقریبا تمام خواص شیمیایی ناگهان توقف ...».
- یادداشت‌های کاکس:[6] «عنصرهای نافلزی نزدیک به مرز فلزی (سیلیسیم، ژرمانیم، آرسنیک، آنتیموان، سلنیم، تلوریم) تمایل کمتری به رفتار آنیونی دارند و گاهی اوقات آنها را شبه‌فلز می‌نامند."
- پایدارترین شکل ترمودینامیکی عنصرها در فشار و درجه حرارت استاندارد (STP)، مگر اینکه موارد دیگری ذکر شده‌باشند.
- در فشار اتمسفر و برای عنصرهایی که ساختارشان شناخته شده است.
- معیار گلدهمر-هرتسفلد، نسبتی است که نیروی الکترون‌های ظرفیت یک اتم را در جای خود با نیروهای اعمال‌شده بر همان الکترون‌ها که ناشی از برهم کنش اتم‌های یک عنصر جامد یا مایع هستند، مقایسه می‌کند. هنگامی که نیروهای بین‌اتمی بزرگتر یا برابر با نیروی درون‌اتمی باشند، حرکت الکترونی الکترون ظرفیت نشان داده می شود، رفتار فلزی پیش‌بینی می‌شود.[58] در غیر این صورت رفتار نافلزی پیش‌بینی می‌شود. معیار گلدهمر-هرتسفلد بر اساس استدلال‌های کلاسیک است.[59] ا این حال، این روش یک توجیه عقلانی مرتبه اول نسبتاً ساده‌ای برای وقوع کاراکتر فلزی در میان عنصرها ارائه می‌دهد.[60]
- مقادیر رسانایی الکتریکی شبه‌فلزها از ۱٫۵ × ۱۰−۶ زیمنس بر سانتی‌متر برای بور آغاز می‌شود و در ۳٫۹ × ۱۰۴ زیمنس بر سانتی‌متر برای آرسنیک پایان می‌یابد.[65] اگر سلنیم یک شبه‌فلز در نظر گرفته شود، محدودۀ رسانایی الکتریکی قابل اجرا تقریباً از ۱۰−۹ آغاز می‌شود و تا ۱۰−۱۲ زیمنس بر سانتی‌متر ادامه می‌یابد.[66][67][68]
- در دمای اتاق یا نزدیک آن.
- چد[94] مقادیر الکترونگاتیوی شبه‌فلزها را از ۱٫۸ تا ۲٫۲ تعریف می‌کند (مقیاس Allred-Rochow). او بور، سیلیسیم، ژرمانیم، آرسنیک، آنتیموان، تلوریم، پولونیوم و آستاتین در این گروه قرار داده‌بود. در بررسی کارهای چد، ادلر[95] این انتخاب را خودسرانه توصیف کرد، زیرا عنصرهای دیگری نیز هستند که الکترونگاتیوی آنها در این محدوده است از جمله مس، نقره، فسفر، جیوه و بیسموت. او در ادامه پیشنهاد كرد كه شبه‌فلزها به سادگی به عنوان «نیمه‌رسانا یا نیمه‌فلز» تعریف شوند و در کتاب «عنصرهای جالب بیسموت و سلنیم» را نیز شامل شوند.
- فسفر در ساخت فیلم‌های نازک (thin films) به عنوان یک کاربید شناخته می‌شود.
- شبه‌فلزهای رایج: گزارش شده‌است که بور قادر به تشکیل یک اکسی‌سولفات (BO)۲SO۴[108] و یک بی‌سولفات B(HSO۴)3[109] و یک سولفات B۲(SO۴)۳ است.[110] وجود سولفات مورد مناقشه است.[111] با توجه به وجود سیلیسیم فسفات ، یک سیلیسم سولفات نیز ممکن است وجود داشته باشد.[112] ژرمانیم یک سولفات ناپایدار Ge(SO۴)۲ تشکیل می‌دهد. (d ۲۰۰ °C).[113] آرسنیک سولفات‌های اکسید As۲O(SO۴)۲ (=As۲O۳.۲SO۳)[114] و As۲(SO۴)۳ (= As۲O۳.۳SO۳) را تشکیل می‌دهد.[115] آنتیموان یک سولفات Sb۲(SO۴)۳ و یک اکسی‌سولفات (SbO)۲SO۴ تشکیل می‌دهد.[116] تلوریم یک سولفات اکسید Te۲O۳(SO)۴ تشکیل می‌دهد.[117]
شبه‌فلزهای کمتر شناخته‌شده: پلونیم یک سولفات Po(SO۴)۲ تشکیل می‌دهد.[118] اشاره شده‌است که کاتیون استاتین در محلول‌های اسیدی با یون‌های سولفات یک مجموعه ضعیف تشکیل می‌دهد.[119] - هیدروژن، هیدروژن سولفات (H۲SO۴) را تشکیل می دهد. کربن، گرافیت هیدروژن سولفات (C+
۲۴HSO–
۴ • (۴H۲SO۴))۲ (آبی‌رنگ) تشکیل می‌دهد.[120] نیتروژن، نیتروسیل هیدروژن سولفات (NO)HSO۴ و سولفات هیدروژن نیترونیم (یا نیتریل) (NO۲)HSO۴ تشکیل می‌دهد.[121] نشانه‌هایی از یک سولفات بازی برای سلنیم (SeO۲ • SO۳ یا SeO(SO۴)) وجود دارند.[122] ید یک سولفات زرد پلیمری ((IO)۲SO۴) تشکیل می‌دهد.[123] - انواع شبکه‌های لایه‌ای اغلب برگشت‌پذیر هستند.
- بر اساس جدولی از ترکیب عنصرهای زیست‌کره و سنگ‌کره (پوسته، جو و آب دریا) در جورگیفسکی،[131] و توده‌های پوسته و آب‌کره در لید و فردریک ارائه می‌شود.[132] جرم زیست‌کره ناچیز است (نسبت به دیگر اجزای کرۀ زمین)، جرمی در حدود یک میلیاردیم (۰٫۰۰۰۰۰۰۰۰۱) جرم سنگ‌کره دارد.[نیازمند منبع] اقیانوس‌ها حدود ۹۸ درصد آب‌کره را تشکیل می‌دهند، بنابراین، برای همۀ اهداف عملی، ترکیب متوسط آب‌کره، آب دریا است.[133]
- گاز هیدروژن توسط برخی از باکتری‌ها و جلبک‌ها تولید می‌شود و جزئی طبیعی از گاز شکم است. این گاز را در جو زمین با غلظت ۱ قسمت در میلیون حجم پیدا کرد.
- در سال ۱۹۳۴، گروهی به رهبری انریکو فرمی اظهار داشت که ممکن است عنصرهای ترانورانیک در نتیجه بمباران اورانیوم با نوترون‌ها تولید شده باشند، یافته‌ای که برای چند سال به طور گسترده‌ای پذیرفته شد. در همان سال آیدا نودک، دانشمند آلمانی که بعدها سه بار نامزد جایزه نوبل شد، با انتقاد از این فرض، نوشت: می توان تصور کرد که هسته به چندین قطعه بزرگ تبدیل شود که البته ایزوتوپ‌هایی از عنصرهای شناخته‌شده خواهند بود اما همسایه عنصر تابش‌شده نخواهند بود.[147][با تأکید بر این موضوع که] نوداک، درک آن زمان را بدون ارائه اثبات تجربی و یا مبانی نظری به چالش کشید، اما با این وجود، چیزی را پیش‌بینی کرد که چند سال بعد به عنوان شکافت هسته‌ای شناخته شد. مقاله وی به‌طور كلی نادیده گرفته‌شد، زیرا در سال ۱۹۲۵، او و دو همكار خود ادعا كردند كه عنصر ۴۳ را كشف كرده‌اند، سپس پیشنهاد كردند كه ماسوریوم نامیده شود (بعداً در سال ۱۹۳۶ توسط Perrier و Segrè كشف شد و تکنسیم نامیده‌شد). اگر مقاله آیدا نودک پذیرفته می‌شد، احتمالاً آلمان دارای بمب اتمی بود و تاریخ جهان بسیار متفاوت بود.[148]
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
