شبه‌فلز

۱۳۱۴۱۵۱۶۱۷۲ Bبور Cکربن Nنیتروژن Oاکسیژن Fفلوئور۳ Alآلومینیوم Siسیلیسیوم Pفسفر Sگوگرد Clکلر۴ Gaگالیوم Geژرمانیوم Asآرسنیک Seسلنیوم Brبرم۵ Inایندیوم Snقلع Sbآنتیموان Teتلوریوم Iید۶ Tlتالیوم Pbسرب Biبیسموت Poپولونیوم Atاستاتین

شبه‌فلز یا فلزوار  عنوانی برای طبقه‌بندی عناصر شیمیایی است که به عناصری گفته می‌شود که خواصشان میان فلز و نافلز است. به‌طور کلی خواص فیزیکی شبه‌فلزات بیشتر شبیه به فلزات و خواص شیمیایی آن‌ها مانند نافلزات است. برای مثال، شبه‌فلز سیلیسیم که در گروه ۱۴ و دورهٔ ۳ جدول تناوبی قرار دارد، سطح صیقلی و براق دارد، رسانایی الکتریکی کم اما رسانایی گرمایی بالایی دارد. این عنصر اما بر اثر ضربه، خرد می‌شود و چکش‌خوار نیست و در واکنش با اتم‌های دیگر، فقط الکترون به اشتراک می‌گذارد.

هشت شبه‌فلز شناخته‌شده معمولاً بور، سیلیسیم، ژرمانیم، آرسنیک، آنتیموان ، تلوریم و پولونیم و استاتین هستند. البته با توجه به تعریف گنگ و نامفهوم این دسته از مواد، ممکن است در منابع و کتاب‌های مختلف، تعداد و نوع شبه‌فلزات، متفاوت باشد. این عناصر در دوره های 2، 3، 4 و 5 و 6 قرار دارند و در گروه های 14 و 15 و 16 هر کدام دو شبه و فلز و در گروه های 13 و 17 هر کدام فقط یک شبه فلز قرار دارد. نمیتوان گفت که خواص فیزیکی شبه فلزات نیز دقیقاً مشابه فلزات است و گویی با آنها تفاوت هایی دارد. بزرگترین شبه فلز شناخته شده تا کنون نیز، استاتین میباشد.

 ویژگی‌ها 
تعریف معینی برای شبه‌فلزها وجود ندارد اما چند ویژگی زیر مشخصهٔ آن‌ها است:
 شبه‌فلزها سطح صیقلی و براق دارند.
 در اثر ضربه خرد می‌شوند و می‌شکنند، بنابراین چکش‌خوار نیستند.
 رسانایی گرمایی متوسط و رسانایی الکتریکی کمی دارند. البته با افزایش دما، رسانایی الکتریکی‌شان افزایش می‌یابد و به همین جهت در ساخت ترانزیستورها و قطعات الکتریکی در مدار وسایل الکتریکی از آن‌ها استفاده می‌شود.
 در واکنش با سایر اتم‌ها، الکترون به اشتراک می‌گذارند.

 خواص فیزیکی متالوئیدها 
متالوئیدها ترکیبی از خواص فلزات و نافلزات را دارند. خواص فیزیکی مهم   متالوئیدها  شامل موارد زیر است: 

 هدایت الکتریکی: متالوئیدها رسانای الکتریسیته ضعیف‌تری نسبت به فلزات هستند و معمولاً به عنوان نیمه‌رسانا عمل می‌کنند. این بدان معناست که بسته به سطح ناخالصی‌ها یا دما، می‌توانند رسانا یا عایق باشند.
 شکل فیزیکی: متالوئیدها در دمای اتاق به صورت جامد هستند.
 هدایت حرارتی: متالوئیدها گرما را بهتر از نافلزات اما ضعیف‌تر از فلزات هدایت می‌کنند.
 چگالی: چگالی متالوئیدها متفاوت است. به عنوان مثال، چگالی سیلیسیم ۲.۳۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب و چگالی آنتیموان ۶.۶۹ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.
 سختی: متالوئیدها دارای طیف وسیعی از سختی هستند. به عنوان مثال، آرسنیک سختی ۳.۵ و بور سختی ۹.۳ را در مقیاس موس دارند.
 خواص مکانیکی: متالوئیدها شکل‌پذیری ضعیفی دارند و بسیار شکننده هستند و به همین دلیل در کاربردهای سازه‌ای قابل استفاده نیستند.
 ظاهر فلزی: بیشتر متالوئیدها سطحی براق و بازتابنده دارند، مشابه بسیاری از فلزات.

 کاربردها 
شبه‌فلزها می‌توانند در کنار فلزات، آلیاژ تشکیل دهند. شبه‌فلزها علاوه بر تهیهٔ آلیاژ در تهیهٔ عوامل بیولوژیکی، کاتالیزورها، پیشگیرنده‌های شعله، شیشه، ذخیره‌سازی نوری، اپتوالکترونیک، آتشکاری، نیم‌رساناها و الکترونیک استفاده می‌شوند. ویژگی‌های الکتریکی سیلیسیم و ژرمانیوم باعث ایجاد صنایع نیم‌رسانا در دههٔ ۱۹۵۰ و توسعهٔ الکترونیک حالت-جامد از اوایل دههٔ ۱۹۶۰ شد.Chedd 1969, pp.  58, 78; National Research Council 1984, p.  43

 آلیاژ 
پیوند=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Copper_germanium.jpg|جایگزین=Several dozen metallic pellets, reddish-brown. They have a highly polished appearance, as if they had a cellophane coating.|راست|بندانگشتی|گلوله‌های آلیاژ مس-ژرمانیم، که حاوی حدود ۸۴ درصد مس و ۱۶ درصد ژرمانیم هستند.Russell & Lee 2005, p.  401; Büchel, Moretto & Woditsch 2003, p.  278 هنگامی‌که این آلیاژ، با نقره ترکیب شود، نوعی نقرهٔ استرلینگ مقاوم در برابر کدر شدن پدید می‌آید که دو گلوله از آن در این تصویر، نشان داده شده‌است.
آلیاژهای نیکل–بور از مواد تشکیل‌دهندهٔ آلیاژهای جوشکاری و ترکیبات سختکاری پوسته برای صنایع مهندسی هستند. آلیاژهای سیلیسیم با آهن و آلومینیم به‌ترتیب در صنایع فولاد و خودروسازی کاربرد فراوانی دارند. ژرمانیم، آلیاژهای بسیاری را تشکیل می‌دهد که مهم‌ترین آن‌ها در ترکیب با فلزات گروه ۱۱ جدول تناوبی، موسوم به فلزات مسکوک است.Klug & Brasted 1958, p.  199

آرسنیک می‌تواند آلیاژهایی با فلزات از جمله پلاتین و مس تشکیل دهد.Good et al. 1813 آرسنیک همچنین به مس و آلیاژهای مس برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی اضافه می‌شود و به‌نظر می‌رسد که هرگاه به منیزیم اضافه شود، همین مزیت را دارد.Sequeira 2011, p.  776Gary 2013 آنتیموان به‌عنوان یک آلیاژساز از جمله با فلزات مسکوک شناخته شده‌است. یکی از آلیاژهای آن، مسوار (آلیاژ مس و قلع با حداکثر ۲۰ درصد آنتیموان) است.Russell & Lee 2005, pp.  405–06; 423–34 تلوریم به‌آسانی با آهن، با عنوان فروتلوریم (۵۰–۵۸٪ تلوریم) و با مس، به‌شکل مس تلوریوم (۴۰–۵۰٪ تلوریم)، آلیاژ می‌شود.Davidson & Lakin 1973, p.  627 فروتلوریم به‌عنوان تثبیت‌کنندهٔ کربن در ریخته‌گری فولاد استفاده می‌شود.Wiberg 2001, p.  589 از عناصر نافلزی که کمتر به‌عنوان یک شبه‌فلز شناخته می‌شوند، سلنیم - به‌شکل فروسلنیم (۵۰–۵۸٪ سلنیم) - برای بهبود قابلیت ماشین‌کاری فولادهای زنگ‌نزن استفاده می‌شود.Greenwood & Earnshaw 2002, p.  749; Schwartz 2002, p.  679

 عناصری که معمولاً شبه‌فلز به‌حساب می‌آیند 
بندانگشتی|چپ|بور|alt=Dull, lustrous granules, pebbles and irregular blob-like lumps, most grey, a few brown.
بندانگشتی|چپ|سیلیسیم|alt=A lustrous blue gray potato shaped lump with an uneven and irregular corrugated surface.
بندانگشتی|چپ|ژرمانیم|alt=Grayish lustrous block with uneven cleaved surface.
بندانگشتی|چپ|آرسنیک|alt=Two dull silver clusters of crystalline shards.
بندانگشتی|چپ|آنتیموان|alt=A glistening silver rock-like chunk, with a blue tint, and roughly parallel furrows.
بندانگشتی|چپ|تلوریم|alt=A shiny silver-white medallion with a striated surface, irregular around the outside, with a square spiral-like pattern in the middle.

عناصر زیر در دستهٔ شبه‌فلزها جای می‌گیرند:
 بور (B)
 سیلیسیوم (Si)
 ژرمانیوم (Ge)
 آرسنیک (As)
 آنتیموان(Sb)
 تلوریم (Te)
 پولونیم (Po)

 بور 
بور  با نماد شیمیایی B نام یک عنصر شمیایی با عدد اتمی ۵ است.

 سیلیسیم 
سیلیسیم (به انگلیسی: Silicon) (با سیلیس که دی‌اکسید سیلیسیم است اشتباه نشود) با نماد Si است. عدد اتمی این عنصر ۱۴ است و چهار الکترون در لایهٔ ظرفیت دارد. سیلیسیم، جامد و بلوری است که درخشش فلزی آبی-خاکستری دارد. در اثر ضربه خرد می‌شود و شکننده است.

 ژرمانیم 
ژرمانیم سی و دومین عنصر جدول تناوبی است. ژرمانیم یکی از اعضای مهم خانوادهٔ نیمه‌رساناها است و در صنعت نیمه‌رساناها کاربرد فراوان دارد. ژرمانیم با نماد Ge دارای عدد اتمی ۳۲ است.

 آرسنیک 
آرسِنیک یا اَرسِنیک که در فارسی به اکسید آن مرگ موش و به سولفید آن زرنیخ گفته می‌شود، عنصری شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد شیمیایی As مشخص شده و دارای عدد اتمی ۳۳ است.

 آنتیموان 
آنتیموان (به انگلیسی: Antimony) از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی است. نماد شیمیایی آن Sb و عدد اتمی آن ۵۱ است.

 تلوریم 
تلوریم یک جامد درخشان نقره‌ای-سفید است و با نماد Te آن را نشان می‌دهند. تلوریم یا تلور عنصری با عدد اتمی ۵۲ است.

 عناصری که کمتر شبه‌فلز به‌حساب می‌آیند 
 استاتین 

استاتین به‌عنوان یک هالوژن گاهی در نافلزها طبقه‌بندی می‌شودHawkes 2010; Holt, Rinehart & Wilson c. 2007; Hawkes 1999, p.  14; Roza 2009, p.  12 و ویژگی‌های فلزی قابل توجهی نیز دارد.Keller 1985 استاتین گاهی در دسته‌بندی شبه‌فلزها قرار می‌گیردHarding, Johnson & Janes 2002, p.  61 و به‌ندرت فلز به‌حساب می‌آید.

 سلنیم 

بندانگشتی|upright|سلنیوم خاکستری، که یک رسانای نوری است و هنگامی که نور بر روی آن تابیده می‌شود، حدود ۱٬۰۰۰ برابر بهتر الکتریسیته را هدایت می‌کند. این ویژگی از اواسط دههٔ ۱۸۷۰ در حسگرهای نوری استفاده می‌شود.Emsley 2001, p.  382
سلنیم رفتاری مرزی بین فلز و شبه‌فلز نشان می‌دهد.Young et al. 2010, p.  9; Craig & Maher 2003, p.  391 این عنصر در منابع شیمی محیط زیست معمولاً به‌عنوان یک شبه‌فلز توصیف می‌شود.Meyer et al. 2005, p.  284; Manahan 2001, p.  911; Szpunar et al. 2004, p.  17 سلنیم در محیط آبی، مشابه آرسنیک و آنتیموان حرکت می‌کند.US Environmental Protection Agency 1988, p.  1; Uden 2005, pp.  347‒48 نمک‌های محلول در آب آن، در غلظت‌های بالاتر، ویژگی‌های سم‌شناسی مشابهی با آرسنیک دارند.De Zuane 1997, p.  93; Dev 2008, pp.  2‒3

 پولونیم 

پولونیم از برخی جهات، دارای ویژگی‌های فلزی است.Cotton et al. 1999, p.  502 هر دو شکل آلوتروپیک آن، رسانای فلزی و در اسیدها محلول هستند.Wiberg 2001, p.  594 بسیاری از نمک‌های پولونیم شناسایی شده‌اند.Greenwood & Earnshaw 2002, p.  786; Schwietzer & Pesterfield 2010, pp.  242–43

 کربن 

پیوند=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Graphite2.jpg|جایگزین=A shiny grey-black cuboid nugget with a rough surface.|راست|بندانگشتی|کربن (به‌صورت گرافیت). الکترون‌های ظرفیتی که درون لایه‌های گرافیت قرار دارند، ظاهری فلزی به آن می‌دهند.Hill & Holman 2000, p.  124
کربن معمولاً به‌عنوان یک نافلز طبقه‌بندی می‌شود.Chang 2002, p.  314 اما دارای برخی ویژگی‌های فلزی است و گاهی به‌عنوان یک شبه‌فلز، طبقه‌بندی می‌شود.Kent 1950, pp.  1–2; Clark 1960, p.  588; Warren & Geballe 1981 گرافیت از نظر ترمودینامیکی، پایدارترین آلوتروپ کربن در شرایط محیطی است.Housecroft & Sharpe 2008, p.  384; IUPAC 2006–, rhombohedral graphite entry ظاهری درخشان دارد و رسانای الکتریکی نسبتاً خوبی است.Mingos 1998, p.  171Wiberg 2001, p.  781 گرافیت ساختار لایه‌ای دارد. هر لایه از اتم‌های کربن تشکیل شده‌است که به سه اتم کربنِ دیگر، در یک آرایش شبکه‌ای شش‌ضلعی پیوند دارند. لایه‌ها روی هم چیده شده‌اند و توسط نیروهای واندروالسی و الکترون‌های ظرفیتی غیرمکانی‌شده نگه‌داشته می‌شوند.Charlier, Gonze & Michenaud 1994

 ارزش اقتصادی 
شبه‌فلزهای شناخته‌شده عمدتاً کمتر از نقره قیمت دارند. تنها پولونیم و استاتین به‌دلیل رادیواکتیویتهٔ قابل‌توجه آن‌ها از طلا گران‌تر هستند. در ۵ آوریل ۲۰۱۴، قیمت مقادیر اندک (تا ۱۰۰ گرم) سیلیسیم، آنتیموان، تلوریم و گرافیت، آلومینیم و سلنیم، به‌طور میانگین، حدود یک سوم قیمت نقره (۱٫۵ دلار آمریکا برای هر گرم یا حدود ۴۵۵ دلار برای هر اونس) بود. قیمت بور، ژرمانیم و آرسنیک به‌طور میانگین، حدود سه و نیم برابر قیمت نقره است. پولونیم با قیمت حدود ۱۰۰ دلار در هر میکروگرم در دسترس است.United Nuclear 2013

 منابع 

 ویکی‌پدیای انگلیسی

رده:جدول تناوبی
*
رده:فلزها