준금속

준금속(Metalloid)이라는 단어는 라틴어 metallum("금속")과 그리스어 oeidḗs("형태나 모양이 유사한")에서 유래한다. 그러나 준금속에 대한 표준 정의는 없으며 어떤 원소가 준금속인지에 대한 완벽한 합의도 없다. 이렇듯 정확히 가리킬 수 없는 단어이지만 여러 문헌에서 광범위하게 사용된다.

일반적으로 준금속이라고 지칭되는 6개 원소는 붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니 및 텔루륨이다. 그 외 준금속으로 가끔 분류되는 원소로 탄소, 알루미늄, 셀레늄, 폴로늄 및 아스타틴 5개 원소가 있다. 표준 주기율표에서 이 11가지 원소는 왼쪽 상단의 붕소부터 오른쪽 하단의 아스타틴까지 이어지는 P-구역의 대각선 영역에 있다. 일부 주기율표에는 금속과 비금속 사이의 구분선이 그려져 있으며 준금속은 이 선 근처 원소를 가리킨다.

전형적인 준금속은 금속성 외관을 가지며, 부서지기 쉬울 수 있고 전기 전도성이 중간 정도이다. 금속과 합금을 형성할 수 있으며, 그 밖의 많은 물리적 특성과 화학적 특성은 금속 원소와 비금속 원소의 중간이다. 준금속과 그 화합물은 합금, 생물학적 제제, 촉매, 난연제, 유리, 광 저장 장치 및 광전자 공학, 파이로테크닉스, 반도체, 전자 제품에 사용된다.

준금속이라는 용어는 원래 비금속을 의미했다. 중간 또는 복합적인 특성을 가진 원소의 범주로서 더 최근에 자리잡은 의미는 1940년에서 1960년 사이에 널리 퍼졌다. 준금속은 때때로 반금속이라고도 불리는데, 이는 반금속이라는 용어가 물질의 특정 전자 띠 구조를 나타내는 데 더 일반적으로 사용되기 때문에 권장되지 않는 관행이다. 이 맥락에서 비소와 안티모니만이 반금속이며, 일반적으로 준금속으로 인식된다.

 정의 

 판단 기반 
준금속은 금속과 비금속의 특성 사이 또는 이들의 혼합된 특성을 주로 가지며, 따라서 금속 또는 비금속 한쪽으로 분류하기 어려운 원소이다. 이는 문헌에서 일관되게 인용되는 준금속 속성을 기반으로 한 일반적인 정의이다. 분류의 어려움이 핵심 속성이다. 대부분의 원소는 금속 및 비금속 특성을 혼합하여 가지고 있으며, 어떤 특성이 더 두드러지는지에 따라 분류할 수 있다. 금속 또는 비금속 특성 중 어느 하나의 명확한 우세가 부족한 경계에 있는 원소들만이 준금속으로 분류된다.

붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니 및 텔루륨이 일반적으로 준금속으로 인식된다. 저자에 따라 셀레늄, 폴로늄 또는 아스타틴 중 하나 이상이 목록에 추가되기도 한다. 붕소는 단독으로 또는 규소와 함께 제외되기도 한다. 때때로 텔루륨은 준금속으로 간주되지 않는다. 안티모니, 폴로늄, 아스타틴을 준금속으로 포함하는 것에 대한 의문이 제기되었다.

다른 원소도 때때로 준금속으로 분류된다. 이러한 원소에는 수소, 베릴륨, 질소, 인, 황, 아연, 갈륨, 주석, 아이오딘, 납, 비스무트, 라돈이 포함된다. 준금속이라는 용어는 금속성 광택과 전기 전도성을 보이며 양쪽성인 원소, 예를 들어 비소, 안티모니, 바나듐, 크로뮴, 몰리브데넘, 텅스텐, 주석, 납, 알루미늄에 대해서도 사용되었다. p-구역 금속 및 금속과 합금을 형성할 수 있거나 그 특성을 변화시킬 수 있는 비금속(예: 탄소 또는 질소)도 때때로 준금속으로 간주되었다.

 기반 기준 

준금속에 대한 널리 받아들여지는 정의나 확실한 금속, 준금속, 비금속으로의 주기율표 분할은 존재하지 않는다. Hawkes는 몇 가지 시도된 구성에서 이상 현상을 발견할 수 있음을 지적하면서, 구체적인 정의를 확립하는 것의 타당성에 의문을 제기했다. 원소를 준금속으로 분류하는 것은 Sharp가 이를 매우 "임의적"인 일이라고 말했다.

준금속의 수와 정체는 사용되는 분류 기준에 따라 달라진다. Emsley는 4개의 준금속(저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨)이 있다고 봤다. James et al.은 12개(Emsley의 목록에 붕소, 탄소, 규소, 셀레늄, 비스무트, 폴로늄, 모스코븀, 리버모륨 추가)를 나열했다. 평균적으로 7개의 원소가 이러한 목록에 포함된다. 개별 분류 배열은 공통점을 공유하고 불분명한 경계에서 달라지는 경향이 있다.

전기 음성도와 같은 단일 정량적 기준이 일반적으로 사용되며, 준금속은 1.8 또는 1.9에서 2.2 사이의 전기 음성도 값을 가진다. 추가적인 예로는 충진 효율 (원자가 결정 구조에서 차지하는 부피의 비율)과 골드하머-헤르츠펠드 기준 비율이 있다. 일반적으로 인식되는 준금속은 34%에서 41% 사이의 충진 효율을 가진다. 원자 반지름의 세제곱을 몰부피로 나눈 값과 거의 같은 골드하머-헤르츠펠드 비율은 원소의 금속성을 측정하는 간단한 방법으로 대부분이 인정한 준금속은 약 0.85에서 1.1 사이의 비율을 가지며 평균 1.0이다. 다른 저자의 경우 예를 들어 원자 전도도 또는 벌크 배위수에 의존했다.

과학에서의 분류의 역할에 대해 쓴 Jones는 "[범주는] 일반적으로 두 개 이상의 속성으로 정의된다"고 언급했다. Masterton과 Slowinski는 일반적으로 준금속으로 인식되는 6가지 원소를 설명하기 위해 총 세 가지 기준을 사용했다. 첫째로 준금속은 약 200 kcal/mol (837 kJ/mol)의 이온화 에너지와 2.0에 가까운 전기 음성도 값을 가진다. 또한 준금속은 일반적으로 반도체이지만, 안티모니와 비소(물리학적 관점에서 반금속)는 금속에 가까운 전기 전도도를 가진다고 말했다. 셀레늄과 폴로늄은 이 체계에 속하지 않는 것으로 의심되며, 아스타틴의 상태는 불확실하다.

이러한 맥락에서 Vernon은 준금속은 표준 상태에서 (a) 반도체 또는 반금속의 전자 띠 구조를 가지고 (b) 중간 정도의 첫 번째 이온화 전위(예: 750−1,000 kJ/mol)를 가지며 (c) 중간 정도의 전기 음성도(1.9–2.2)를 가지는 화학 원소라고 제안했다.

 주기율표 내 영역 

 위치 
준금속은 금속과 비금속 사이의 구분선 양쪽에 있다. 이러한 구분선은 일부 주기율표에서 그려진다. 선의 왼쪽 아래에 있는 원소는 일반적으로 금속성이 증가하는 경향을 보인다. 오른쪽 위에 있는 원소는 비금속성이 증가하는 경향을 보인다. 일반적인 계단 형태로 금속과 비금속의 구분선이 그려질 경우 해당 족에서 가장 높은 임계 온도를 가진 원소(Li, Be, Al, Ge, Sb, Po)는 구분선 바로 아래에 있다.

준금속의 대각선 위치는 유사한 특성을 가진 원소가 수직한 족으로 나타나는 경향에 대한 예외를 나타낸다. 관련 효과는 일부 원소와 오른쪽 아래 이웃 원소 간의 다른 대각선 유사성에서 볼 수 있으며 특히 리튬-마그네슘, 베릴륨-알루미늄, 붕소-규소에서 그렇다. 레이너-캔햄은 이러한 유사성이 탄소-인, 질소-황으로 확장되고 세 개의 D-구역 계열로 이어진다고 주장했다.

이러한 예외는 핵전하의 수평 및 수직 경향이 서로 경쟁하여 발생한다. 주기를 따라가면 원자 번호에 따라 핵전하가 증가하며 전자의 수도 증가한다. 핵전하가 증가함에 따라 바깥쪽 전자에 대한 추가적인 당김은 더 많은 전자를 가지는 차폐 효과보다 일반적으로 더 크다. 따라서 일부 불규칙성을 제외하고 원자는 더 작아지고, 이온화 에너지는 증가하며, 주기를 따라 강한 금속성에서 약한 금속성으로, 약한 비금속성에서 강한 비금속성 원소로 점진적인 특성 변화가 일어난다. 주요족을 따라 내려가면 증가하는 핵전하의 효과는 일반적으로 핵에서 더 멀리 떨어져 있는 추가 전자의 효과보다 더 크다. 원자는 일반적으로 더 커지고, 이온화 에너지는 감소하며, 금속성이 증가한다. 이들을 전부 합친 최종 효과는 금속-비금속 전이 구역의 위치가 족을 따라 내려갈수록 오른쪽으로 이동한다는 것이며, 유사한 대각선 유사성이 주기율표의 다른 곳에서도 나타난다.

 대체 분류 
금속-비금속 구분선에 인접한 원소가 항상 준금속으로 분류되지 않는데, 이는 이진 분류가 금속과 비금속 간의 결합 유형을 결정하는 규칙을 설정하는 데 도움이 될 수 있기 때문이다. 이러한 경우, 해당 저자는 문제의 원소가 경계선 상에 있다는 점에 얽매이지 않고 관심 있는 하나 이상의 속성에 초점을 맞춰 분류 결정을 내린다. 준금속인지 여부에 대한 고려 사항은 명시적일 수도 있고 아닐 수도 있으며, 때로는 자의적으로 보일 수도 있다. 준금속은 금속으로 분류되거나, 비금속으로 간주되거나, 비금속의 하위 범주로 취급될 수 있다. 다른 저자는 일부 원소를 준금속으로 분류하는 것이 "주기율표를 가로지르거나 아래로 이동할 때 특성이 급격히 변하기보다는 점진적으로 변한다는 점을 강조한다"고 제안했다. 일부 주기율표는 준금속인 원소를 구별하고 금속과 비금속 사이에 공식적인 구분선을 표시하지 않는다. 대신 준금속은 대각선 띠 또는 흐릿한 확산영역에 나타나는 것으로 표시된다. 핵심 고려 사항은 사용 중인 분류 체계의 맥락을 설명하는 것이다.

 특성 
준금속은 보통 금속처럼 보이지만 대부분 비금속처럼 행동한다. 물리적으로는 광택이 있고 부서지기 쉬운 고체이며, 중간에서 비교적 좋은 전기 전도율을 가지며 반금속 또는 반도체의 띠구조를 가진다. 화학적으로는 주로 (약한) 비금속처럼 행동하며, 중간 이온화 에너지와 전기 음성도 값을 가지고, 양쪽성 또는 약한 산성의 산화물을 가진다. 대부분의 다른 물리적 및 화학적 특성들은 중간적인 성질을 띤다.

 금속 및 비금속과의 비교 

금속, 준금속, 비금속의 특징적인 성질은 표에 요약되어 있다. 물리적 특성은 결정하기 쉬운 순서대로 나열되어 있다. 화학적 특성은 일반적인 것에서 구체적인 것으로, 그리고 설명적인 것으로 이어진다.

위 표는 준금속의 복합적인 성질을 반영한다. 형태, 외관, 금속과의 혼합 시 행동은 금속과 더 유사하다. 탄성과 일반적인 화학적 행동은 비금속과 더 유사하다. 전기 전도도, 띠 구조, 이온화 에너지, 전기 음성도, 산화물은 이 둘의 중간이다.

 일반적인 응용 
이 문단은 보편적으로 준금속이라 부르는 원소에 초점을 맞춘다. 준금속으로 덜 자주 인식되는 원소는 일반적으로 금속 또는 비금속으로 분류되며, 일부는 비교 목적으로 이 문단에 포함된다.

준금속과 그 화합물은 합금, 생물학적 제제 (독성학, 영양학, 의약품), 촉매, 난연제, 유리 (산화물 및 금속), 광학 저장 매체 및 광전자 공학, 불꽃놀이, 반도체 및 전자 제품에 사용된다.

 합금 
섬네일|right|대략 84% Cu, 16% Ge로 구성된 구리-저마늄 합금 펠릿. 은과 결합하면 변색 방지 스털링 은이 된다. 두 개의 은 펠릿도 보인다.|alt=수십 개의 금속성 펠릿, 적갈색. 셀로판 코팅이 된 것처럼 매우 광택이 나는 외관.

금속간 화합물의 역사 초기, 영국 야금학자 세실 데슈는 "특정 비금속 원소가 금속과 함께 뚜렷한 금속성 특징을 가진 화합물을 형성할 수 있으며, 따라서 이러한 원소들이 합금의 조성에 포함될 수 있다"고 관찰했다. 특히 규소, 비소, 텔루륨을 합금 형성 원소와 연관시켰다. 필립스와 윌리엄스는 규소, 저마늄, 비소, 안티모니와 B 금속의 화합물은 "아마도 합금으로 분류하는 것이 가장 좋을 것"이라고 제안했다.

가벼운 준금속 중에서는 전이 금속과의 합금이 잘 알려져 있다. 붕소는 조성 MnB (n > 2)의 금속간 화합물과 합금을 형성할 수 있다. 페로붕소 (붕소 15%)는 강철에 붕소를 도입하는 데 사용되며, 니켈-붕소 합금은 용접 합금 및 엔지니어링 산업용 침탄 경화 조성물에 사용된다. 철 및 알루미늄과의 규소 합금은 각각 철강 및 자동차 산업에서 널리 사용된다. 저마늄은 많은 합금을 형성하며, 특히 주화 금속과의 합금이 중요하다.

무거운 준금속도 마찬가지다. 비소는 백금 및 구리를 포함한 금속과 합금을 형성할 수 있으며, 부식 저항성을 향상시키기 위해 구리와 그 합금에 첨가되기도 하고, 마그네슘에 첨가될 때도 같은 이점을 제공하는 것으로 보인다. 안티모니는 주화 금속을 포함한 여러 합금 형성제로 잘 알려져 있다. 안티모니 합금에는 백랍 (최대 20% 안티모니가 포함된 주석 합금) 및 활자 금속 (최대 25% 안티모니가 포함된 납 합금)이 있다. 텔루륨은 페로텔루륨 (텔루륨 50–58%) 형태로 철과 쉽게 합금되며, 구리 텔루륨 (텔루륨 40–50%) 형태로 구리와 합금된다. 페로텔루륨은 강철 주조에서 탄소 안정제로 사용된다. 준금속으로 덜 자주 인식되는 비금속 원소 중 셀레늄은 페로셀레늄 (셀레늄 50–58%) 형태로 스테인리스강의 기계가공성을 향상시키는 데 사용된다.

 생물학적 제제 
섬네일|right|삼산화 이비소 또는 백비소로 가장 독성이 강하고 널리 퍼진 비소 형태 중 하나이다. 백비소의 항백혈병 특성은 1878년에 처음 보고되었다.|alt=작은 흰색 결정 분말 더미가 담긴 투명 유리 접시.

일반적으로 준금속으로 인식되는 6가지 원소는 모두 독성, 식이, 의학적 특성을 가지고 있다. 비소 및 안티모니 화합물은 특히 유독하며, 붕소, 규소, 그리고 비소는 필수 미량 원소이다. 붕소, 규소, 비소 및 안티모니는 의학적 용도로 사용되며, 저마늄과 텔루륨은 의학적 용도에 사용할 수 있는 잠재성이 보고되었다.

붕소는 살충제 및 제초제에 사용된다. 이는 필수 미량 원소이다. 붕산으로서 살균, 항진균, 항바이러스 특성을 가지고 있다.

규소는 고독성 살서제인 실라트레인에 존재한다. 실리카 먼지의 장기 흡입은 치명적인 폐 질환인 규폐증을 유발한다. 규소는 필수 미량 원소이다. 실리콘 젤은 심하게 화상을 입은 환자에게 흉터 감소를 위해 적용될 수 있다.

저마늄의 염은 장기간 섭취할 경우 인간과 동물에게 잠재적으로 해로울 수 있다. 저마늄 화합물의 약리학적 작용에 대한 관심이 있지만 아직 허가된 약은 없다.

비소는 매우 유독하며 극미량으로는 필수 원소로도 추정된다. 제1차 세계 대전 중 양 세력은 "비소 기반의 재채기 및 구토 작용제…를 사용하여 적군 병사들이 방독면을 벗도록 강요한 다음 두 번째 일제 사격으로 머스터드 또는 포스젠을 발사했다." 이는 항생제 개발 이전부터 매독 치료를 포함한 약학적 제제로 사용되어 왔다. 비소는 또한 인간 아프리카 수면병 치료에 사용되는 의약품인 멜라소프롤의 성분이기도 하다. 2003년, 삼산화 이비소 (상품명 트리세녹스)는 혈액 및 골수암인 급성 전골수성 백혈병 치료를 위해 재도입되었다. 음용수 중 비소는 폐암 및 방광암을 유발하지만 유방암 사망률 감소와 관련이 있다.

금속성 안티모니는 상대적으로 독성이 없지만, 대부분의 안티모니 화합물은 유독하다. 두 가지 안티모니 화합물인 스티보글루콘산 나트륨과 스티보펜은 항기생충 약물로 사용된다.

원소로서 텔루륨은 특별히 유독하다고 간주되지 않는다. 하지만 2그램의 텔루륨산 나트륨이 투여될 경우 치명적일 수 있다. 소량의 공기 중 텔루륨에 노출된 사람들은 역겹고 지속적인 마늘 같은 냄새를 풍긴다. 이산화 텔루륨은 지루성 피부염 치료에 사용되었으며, 다른 텔루륨 화합물은 항생제 개발 이전에 항미생물제로 사용되었다. 미래에는 이러한 화합물이 세균 내성으로 인해 효과가 없어진 항생제를 대체해야 할 수도 있다.

준금속으로 덜 자주 인식되는 원소 중 베릴륨과 납은 독성으로 유명하며, 비산 납은 살충제로 광범위하게 사용되어 왔다. 황은 가장 오래된 살균제 및 살충제 중 하나이다. 인, 황, 아연, 셀레늄, 아이오딘은 필수 영양소이며, 알루미늄, 주석, 납은 필수 영양소라고 추정된다. 황, 갈륨, 셀레늄, 아이오딘, 비스무트는 의학적 용도로 사용된다. 황은 설파제의 구성 성분으로, 여드름 및 요로 감염과 같은 질환에 여전히 널리 사용된다. 질산 갈륨은 암의 부작용을 치료하는 데 사용되며, 방사성의약품인 구연산 갈륨은 염증이 있는 신체 부위의 영상 촬영을 용이하게 한다. 황화 셀레늄은 약용 샴푸와 어루러기와 같은 피부 감염 치료에 사용된다. 아이오딘은 다양한 형태로 소독제로 사용된다. 비스무트는 일부 항균제의 성분이다.

 촉매 
삼플루오르화 붕소와 삼염화 붕소는 유기 합성 및 전자 제품에서 균일 촉매로 사용된다. 삼브롬화 붕소는 다이보레인 제조에 사용된다. 비독성 붕소 리간드는 일부 전이 금속 촉매에서 독성 인 리간드를 대체할 수 있다. 실리카 황산 (SiO2OSO3H)은 유기 반응에 사용된다. 이산화 저마늄은 용기용 PET 플라스틱 생산에서 촉매로 사용되기도 한다. 더 저렴한 안티모니 화합물, 예를 들어 삼산화 안티모니나 삼아세트산 안티모니는 음식과 음료의 안티모니 오염에 대한 우려에도 불구하고 동일한 목적으로 더 흔히 사용된다. 삼산화 이비소는 천연가스 생산에서 이산화 탄소 제거를 촉진하는 데 사용되었으며, 아셀렌산과 아텔루륨산도 마찬가지이다. 셀레늄은 일부 미생물에서 촉매 역할을 한다. 텔루륨, 그 이산화물, 그리고 사염화 텔루륨은 500 °C 이상에서 탄소의 공기 산화에 대한 강력한 촉매이다. 산화 흑연은 이민 및 그 유도체 합성에서 촉매로 사용될 수 있다. 활성탄과 알루미나는 천연가스에서 황 오염물을 제거하기 위한 촉매로 사용되어 왔다. 티타늄 도핑된 알루미늄은 산업용 화학 물질 생산에 사용되는 귀금속 촉매의 대체물로 제안되었다.

 난연제 
붕소, 규소, 비소, 안티모니 화합물은 난연제로 사용되어 왔다. 붕소는 붕사 형태로 적어도 18세기부터 직물 난연제로 사용되었다. 실리콘, 실레인, 실세스퀴옥산, 실리카, 규산염과 같은 규소 화합물은 일부가 더 독성이 있는 할로젠화 제품의 대안으로 개발되었는데, 플라스틱 재료의 난연성을 상당히 향상시킬 수 있다.

아비산 나트륨 또는 비산 나트륨과 같은 비소 화합물은 목재에 효과적인 난연제이지만 독성 때문에 덜 자주 사용되었다. 삼산화 안티모니는 난연제이다. 수산화 알루미늄은 1890년대부터 목재 섬유, 고무, 플라스틱, 직물 난연제로 사용되었다. 수산화 알루미늄 외에, 예를 들어 유기 인산염 형태의 인 기반 난연제 사용은 이제 다른 주요 난연제 유형의 사용량을 능가한다. 이들은 붕소, 안티모니 또는 할로젠화 탄화수소 화합물을 사용한다.

 유리 형성 
섬네일|right|광섬유는 일반적으로 순수한 이산화 규소 유리로 만들어지며, 민감도 증가를 위해 삼산화 붕소 또는 이산화 저마늄과 같은 첨가제가 포함된다.|alt=옅은 노란색 반투명 얇은 가닥 묶음, 끝에 밝은 흰색 점들이 있다.

B2O3, SiO2, GeO2, As2O3, Sb2O3 산화물은 쉽게 유리를 형성한다. TeO2도 유리를 형성하지만, 이는 "극심한 급냉 속도" 또는 불순물 첨가를 필요로 하며, 그렇지 않으면 일반적인 결정 형태가 된다. 이 화합물은 화학, 가정 및 산업용 유리 제품 및 광학 제품에 사용된다. 삼산화 붕소는 유리 섬유 첨가제로 사용되며, 또한 낮은 열팽창으로 인해 실험실 유리 제품 및 가정용 오븐웨어에 널리 사용되는 붕규산 유리의 구성 성분이기도 하다. 대부분의 일반 유리 제품은 이산화 규소로 만들어진다. 이산화 저마늄은 적외선 광학 기기뿐 아니라 유리 섬유 첨가제로 사용된다. 삼산화 이비소는 유리 산업에서 탈색 및 정제제 (기포 제거용)로 사용되며, 삼산화 안티모니도 마찬가지이다. 이산화 텔루륨은 레이저 및 비선형 광학에 응용된다.

비정질 금속 유리는 일반적으로 붕소, 탄소, 규소, 인 또는 저마늄과 같은 준금속 또는 "준준금속" 중 하나가 구성 요소인 경우 가장 쉽게 제조된다. 매우 낮은 온도에서 증착된 박막을 제외하고, 최초로 알려진 금속 유리는 1960년에 보고된 조성 Au75Si25의 합금이었다. 이전에는 볼 수 없었던 강도와 인성을 가진 금속 유리(조성 Pd82.5P6Si9.5Ge2)가 2011년에 보고되었다.

준금속으로 덜 자주 인식되는 인, 셀레늄, 납도 유리에 사용된다. 인산염 유리는 기존 규산염 유리의 실리카(SiO2) 대신 오산화인(P2O5)을 기판으로 사용한다. 예를 들어 나트륨등을 만드는 데 사용된다. 셀레늄 화합물은 탈색제 및 유리에 붉은색을 더하는 데 모두 사용될 수 있다. 전통적인 납유리로 만든 장식용 유리 제품은 최소 30%의 산화 납(II) (PbO)을 포함하며, 방사선 차폐용 납유리는 최대 65%의 PbO를 가질 수 있다. 납 기반 유리도 전자 부품, 에나멜링, 밀봉 및 유약 재료, 태양 전지에 광범위하게 사용되었다. 비스무트 기반 산화물 유리는 이러한 많은 응용 분야에서 납을 대체하는 덜 유독한 대체재로 부상했다.

 광학 저장 및 광전자 공학 
다양한 조성의 GeSbTe ("GST 합금") 및 Ag 및 In 도핑된 Sb2Te ("AIST 합금")는 상변화 물질의 예로서, 재기록 가능한 광 디스크 및 상변화 메모리 장치에 널리 사용된다. 열을 가하여 비정질 (유리질) 및 결정 상태 사이를 전환할 수 있다. 광학 및 전기적 특성의 변화는 정보 저장 목적으로 사용될 수 있다. GeSbTe의 미래 응용 분야에는 "나노미터 규모 픽셀을 갖춘 초고속 완전 고체 디스플레이, 반투명 '스마트' 안경, '스마트' 콘택트 렌즈, 인공 망막 장치" 등이 꼽힌다.

 화약학 
섬네일|right|upright|블루 라이트 신호 고화, 질산 나트륨, 황, (붉은) 삼황화 이비소 혼합물로 연료 공급|alt=남자가 어둠 속에 서 있다. 그는 가슴 높이에서 짧은 막대기를 들고 있다. 막대기 끝은 매우 밝게 타오르며 연기를 내뿜고 있다.

보편적으로 인정되는 준금속은 화약 응용 분야 또는 관련 특성을 가진다. 붕소와 규소는 흔히 발견된다. 이들은 금속 연료처럼 작용한다. 붕소는 화약 시동제 조성물 (다른 시작하기 어려운 조성물을 점화하기 위함) 및 일정한 속도로 연소하는 지연 조성물에 사용된다. 탄화 붕소는 연막탄, 신호탄, 폭죽에서 더 독성이 있는 바륨 또는 육염화 에탄 혼합물을 대체할 수 있는 물질로 확인되었다. 규소는 붕소와 마찬가지로 시동제 및 지연 혼합물의 구성 성분이다. 도핑된 저마늄은 가변 속도 테르밋 연료로 작용할 수 있다. 삼황화 이비소 As2S3는 옛 해군 신호등에 사용되었고, 폭죽에서 흰색 불꽃을 만드는 데 사용되었으며, 노란색 연막 혼합물 및 시동제 조성물에 사용되었다. 삼황화 안티모니 Sb2S3는 백색광 폭죽과 플래시 및 소리 혼합물에서 발견된다. 텔루륨은 지연 혼합물 및 폭파 뇌관 시동제 조성물에 사용되었다.

탄소, 알루미늄, 인, 셀레늄도 마찬가지이다. 탄소는 흑색 화약의 구성 성분으로 폭죽 로켓 추진제, 폭발 장약, 효과 혼합물, 군용 지연 신관 및 점화기에 사용된다. 알루미늄은 일반적인 화약 성분이며, 빛과 열을 발생시키는 능력으로 널리 사용된다. 테르밋 혼합물에서도 마찬가지이다. 인은 연막 및 소이 탄약, 장난감 총에 사용되는 종이 캡, 그리고 축하 폭죽에서 발견될 수 있다. 셀레늄은 텔루륨과 동일한 방식으로 사용되었다.

 반도체 및 전자 제품 
섬네일|left|반도체 기반 전자 부품의 모습. 왼쪽부터 트랜지스터, 집적 회로, 발광 다이오드이다. 일반적으로 준금속으로 인식되는 원소는 이러한 장치에서 원소 또는 화합물 반도체 구성 요소 (Si, Ge 또는 GaAs 등) 또는 도핑제 (B, Sb, Te 등)로 널리 사용된다.|alt=한쪽에 세 개의 평행한 와이어 돌출부가 있는 작은 사각형 플라스틱 조각; 여러 개의 플라스틱 및 금속 핀 모양의 다리가 있는 더 큰 직사각형 플라스틱 칩; 그리고 밑부분에서 두 개의 긴 와이어가 나오는 작은 빨간색 전구.

일반적으로 준금속으로 인식되는 모든 원소 (또는 그 화합물)는 반도체 또는 고체 전자 산업에서 사용되어 왔다.

붕소의 일부 특성은 반도체로서의 사용을 제한했다. 붕소는 녹는점이 높고, 단일 결정을 얻기가 상대적으로 어려우며, 제어된 불순물을 도입하고 유지하기가 어렵다.

규소는 선도적인 상업용 반도체이며, 현대 전자 제품 (표준 태양 전지 포함) 및 정보 통신 기술의 기반을 이룬다. 20세기 초반에는 반도체 연구가 "먼지 물리학"으로 간주되어 면밀한 주의를 기울일 가치가 없다고 여겨졌음에도 불구하고 말이다.

저마늄은 반도체 장치에서 규소로 거의 대체되었는데 규소가 더 저렴하고, 더 높은 작동 온도에서 더 탄력적이며, 미세전자 회로 제조 공정에서 다루기 더 쉽기 때문이다. 저마늄은 여전히 반도체 규소-저마늄 "합금"의 구성 성분이며, 이러한 합금은 특히 무선 통신 장치에서 사용이 증가하고 있다. 이러한 합금은 저마늄의 더 높은 전하 운반체 이동도를 활용한다. 2013년에는 반도체 저마늄화물의 그램 규모 합성이 보고되었다. 이는 그래파인과 유사하게 수소로 종결된 저마늄 원자로 이루어진 한 원자 두께의 시트로 구성된다. 이는 규소보다 10배 이상, 저마늄보다 5배 빠르게 전자를 전도하며, 광전자 및 센싱 응용 분야에 잠재력이 있는 것으로 생각된다. 리튬 이온 전지의 용량을 두 배 이상 늘리는 저마늄 와이어 기반 양극 개발이 2014년에 보고되었다. 같은 해에 이 외 연구진은 그래핀의 결함 없는 결정이 전자 용도로 충분히 크게 저마늄 기판에서 성장하고 제거될 수 있다고 보고했다.

비소와 안티모니는 표준상태에서 반도체가 아니다. 둘 다 III-V형 반도체 (예: GaAs, AlSb 또는 GaInAsSb)를 형성하는데, 이들 화합물은 원자당 평균 원자가 전자 수가 14족 원소와 동일하지만 직접 띠틈을 가진다. 이러한 화합물은 광학 응용 분야에 선호된다. 안티모니 나노결정은 리튬 이온 전지를 더 강력한 소듐 이온 전지로 대체할 수 있게 할 것이다.

표준 상태에서 반도체인 텔루륨은 주로 II/VI형 반도체-칼코제나이드의 구성 요소로 사용되며, 이는 전기 광학 및 전자 제품에 응용된다. 텔루륨화 카드뮴 (CdTe)은 높은 변환 효율, 낮은 제조 비용, 넓은 띠틈 1.44 eV로 인해 태양광 모듈에 사용되어 광범위한 파장을 흡수할 수 있다. 텔루륨화 비스무트 (Bi2Te3)는 셀레늄 및 안티모니와 합금되어 냉동 또는 휴대용 발전용 열전 장치의 구성 요소로 사용된다.

붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니 등 5가지 준금속은 휴대폰에서 발견된다 (최소 39가지의 다른 금속 및 비금속과 함께). 텔루륨도 이러한 용도로 사용될 것으로 예상된다. 덜 자주 인식되는 준금속 중 인, 특히 갈륨 및 셀레늄은 반도체 응용 분야를 가진다. 인은 미량으로 N형 반도체의 도펀트로 사용된다. 갈륨 화합물의 상업적 용도는 집적 회로, 휴대폰, 반도체 레이저, 발광 다이오드, 광검출기, 태양 전지 등 반도체 응용 분야가 지배적이다. 셀레늄은 태양 전지 생산 및 고에너지 서지 보호기에 사용된다.

붕소, 규소, 저마늄, 안티모니, 텔루륨, Sm, Hg, Tl, Pb, Bi, Se와 같은 더 무거운 금속 및 준금속은 위상절연체에서 발견될 수 있다. 이들은 합금 또는 화합물로, 초저온 또는 실온 (그 조성에 따라 다름)에서 표면에서는 금속성 전도체이지만 내부에서는 절연체이다. 비화 카드뮴 Cd3As2는 약 1 K에서 디락 반금속으로, 전자가 효과적으로 질량이 없는 입자처럼 이동하는 그래핀의 벌크 전자 유사체이다. 이 두 가지 재료 유형은 양자 컴퓨팅 응용 분야에 잠재력이 있는 것으로 생각된다.

 명명법 및 역사 

 어원 및 다른 이름 
몇몇 이름은 때때로 동의어로 사용되지만, 이들 중 일부는 서로 같은 의미로 쓰일 수 없는 다른 의미를 가진다. 양쪽성 원소(amphoteric element), 경계 원소(boundary element), 중간 원소(half-way element), 준금속(near metal), 메타 금속(meta-metal), 반도체(semiconductor), 반금속(semimetal) 하위 금속(submetal) 등이 그 예시이다. "양쪽성 원소"는 때때로 크로뮴과 망가니즈와 같이 산소 음이온을 형성할 수 있는 전이 금속을 포함하여 더 넓은 의미로 사용된다. "메타 금속"은 때때로 표준 주기율표에서 준금속의 왼쪽에 위치하는 특정 금속 (Be, Zn, Cd, Hg, In, Tl, β-Sn, Pb)을 지칭하는 데 사용된다. 이러한 금속은 뒤틀린 결정 구조, 금속 중 낮은 전기 전도도, 양쪽성 (약염기성) 산화물 경향을 가진다. 양쪽성 원소 및 반도체라는 이름은 준금속으로 언급되는 일부 원소가 뚜렷한 양쪽성 행동 (예: 비스무트) 또는 반도체성 (폴로늄)을 가장 안정적인 형태에서 보이지 않기 때문에 문제가 있다.

 어원과 용법 

준금속이라는 용어의 어원과 용법은 복잡하다. 이 이름은 19세기 초 옌스 베르셀리우스가 처음으로 대중화했지만 당시에는 현재의 의미로 사용하지 않고 다양한 비금속 원소를 모아 지칭하는 데 사용했다. 1864년에 출판된 제임스 애프존의 "준금속 매뉴얼"은 모든 원소를 금속 또는 준금속으로 분류했다. 20세기 중반 이후로는 중간 또는 경계 화학 원소를 지칭하는 데 사용되어 왔다. 국제 순수·응용 화학 연합 (IUPAC)은 이전에 준금속이라는 용어를 포기하고 대신 반금속이라는 용어를 사용할 것을 권고했다. 이러한 권고에도 불구하고, 1970년대-2010년대에는 준금속이라는 용어가 문헌에서 점점 더 많이 사용된 반면, 반금속은 덜 인기를 얻었다. 반금속이라는 용어는 최근 앳킨스 외 연구진에 의해 사용이 권장되지 않았는데, 이 용어가 원소의 전반적인 분류보다는 물질의 띠구조를 지칭하는 더 일반적인 의미를 가지고 있기 때문이다. 가장 최근의 IUPAC 명명법 및 용어 출판물에는 준금속 또는 반금속 용어 사용에 대한 권고가 포함되어 있지 않다.

 일반적으로 준금속으로 인식되는 원소 
이 문단에 언급된 특성은 주변 조건에서 가장 열역학적으로 안정적인 형태의 원소를 나타낸다.

 붕소 

섬네일|right|붕소는 여기서는 β-삼방정계 상 (가장 열역학적으로 안정한 동소체)으로 표시된다|alt=회색에 은빛 조각과 하이라이트가 흩어져 있는 수십 개의 작고 각진 돌 모양.

순수한 붕소는 광택이 나는 은회색 결정성 고체이다. 알루미늄보다 밀도가 낮고 (2.34 vs. 2.70 g/cm3), 단단하고 부서지기 쉽다. 플루오린과의 접촉을 제외하고는 정상 조건에서 거의 반응하지 않으며, 녹는점은 2076 °C (강철 ~1370 °C와 비교)이다. 붕소는 반도체이며, 실온에서의 전기 전도도는 1.5 × 10−6 S•cm−1 (수돗물의 약 200배 이하)이며, 띠틈은 약 1.56 eV이다. 멘델레예프는 "붕소는 금속과 비금속의 중간 형태인 여러 형태로 자유 상태로 나타난다"고 언급했다. 붕소의 구조 화학은 작은 원자 크기와 상대적으로 높은 이온화 에너지의 큰 영향을 받는다. 붕소 원자당 단 3개의 원자가 전자만을 가지므로, 단순한 공유 결합으로는 옥텟 규칙을 충족시킬 수 없다. 금속 결합은 무거운 동족체에서 일반적으로 보이지만 이는 일반적으로 낮은 이온화 에너지를 필요로 한다. 대신, 붕소의 작은 크기와 높은 이온화 에너지 때문에 붕소 (및 거의 모든 동소체)의 기본 구조 단위는 이십면체 B12 클러스터이다. 12개의 붕소 원자와 관련된 36개의 전자 중 26개는 13개의 비편재화된 분자 오비탈에 존재하며, 나머지 10개의 전자는 이십면체 사이의 2개 중심 및 3개 중심 공유 결합을 형성하는 데 사용된다. 동일한 모티프는 델타다면체 변형 또는 조각으로 금속 보라이드 및 수소화물 유도체, 그리고 일부 할로젠화물에서 볼 수 있다.

붕소의 결합은 금속과 비금속 상공유 결합 고체 (예: 다이아몬드) 사이의 중간적인 행동을 특징으로 한다고 설명되었다. B, C, N, Si, P를 비금속 상태에서 금속 상태로 변환하는 데 필요한 에너지는 각각 30, 100, 240, 33, 50 kJ/mol로 추정된다. 이는 붕소가 금속-비금속 경계선에 가까움을 나타낸다.

붕소의 화학적 특성 대부분은 비금속적이다. 더 무거운 동족체와 달리 단순한 B3+ 또는 수화된 [B(H2O)4]3+ 양이온을 형성하는 것으로 알려져 있지 않다. 붕소 원자의 작은 크기는 많은 격자간 합금형 보라이드 제조를 가능하게 한다. 붕소와 전이 금속 간의 유사성은 복합체 형성, 및 부가물 (예: BH3 + CO →BH3CO 및 유사하게 Fe(CO)4 + CO →Fe(CO)5)에서 주목되었다. 또한 [B6H6]2− 및 [Ru6(CO)18]2−와 같은 클러스터 종의 기하학적 및 전자 구조에서도 유사성이 발견된다. 붕소의 수용액 화학은 다양한 폴리보레이트 음이온 형성으로 특징지어진다. 높은 전하-대-크기 비율을 고려할 때, 붕소는 거의 모든 화합물에서 공유 결합을 형성한다. 예외는 붕소화물인데, 이는 그 조성에 따라 공유, 이온, 금속 결합 성분을 포함하기 때문이다. 삼염화 붕소와 같은 단순한 이진 화합물은 루이스 산인데, 3개의 공유 결합 형성으로 인해 옥텟에 구멍이 생겨 루이스 염기가 제공하는 전자쌍으로 채워질 수 있기 때문이다. 붕소는 산소에 대한 강한 친화력을 가지고 있으며, 이에 따라 광범위한 붕산염 화학을 보여준다. B2O3 산화물은 구조적으로 고분자이며, 약산성이고, 유리 형성제이다. 붕소의 유기금속 화합물은 19세기부터 알려져 왔다 (유기붕소 화학 참조).

 규소 

섬네일|left|규소는 청회색 금속성 광택을 띤다.|alt=불규칙하게 골이 진 표면에 청회색 금속 광택이 나는 감자 모양의 덩어리.

규소는 청회색 금속성 광택을 띠는 결정성 고체이다. 붕소와 마찬가지로 알루미늄보다 밀도가 낮고 (2.33 g/cm3), 단단하고 부서지기 쉽다. 비교적 비활성 원소이다. 로코에 따르면, 거대한 결정 형태 (특히 순수한 경우)는 "플루오린화 수소산을 포함한 모든 산에 놀랍도록 비활성이다." 덜 순수한 규소와 분말 형태는 강산 또는 가열된 산, 증기와 플루오린에 다양한 정도로 취약하다. 규소는 뜨거운 수성 알칼리에 녹아 수소를 방출하는데, 이는 베릴륨, 알루미늄, 아연, 갈륨 또는 인듐과 같은 금속도 마찬가지이다. 1414 °C에서 녹는다. 규소는 10−4 S•cm−1의 전기 전도도와 약 1.11 eV의 띠틈을 가진 반도체이다. 녹을 때 규소는 수은 액체와 유사한 1.0–1.3 × 104 S•cm−1의 전기 전도도를 가진 합리적인 금속이 된다.

규소의 화학적 성질은 일반적으로 비금속적 (공유 결합적)이다. 양이온을 형성하는 것으로 알려져 있지 않다. 규소는 철 및 구리와 같은 금속과 합금을 형성할 수 있다. 일반적인 비금속보다 음이온적 행동 경향이 적다. 그 용액 화학은 산소 음이온 형성으로 특징지어진다. 규소-산소 결합의 높은 강도가 규소의 화학적 행동에 큰 영향을 준다. 산소 원자를 공유하는 사면체 SiO4 단위로 구성된 고분자 규산염은 규소의 가장 풍부하고 중요한 화합물이다. 연결된 삼각 및 사면체 BO3 또는 BO4 단위로 구성된 고분자 붕산염은 유사한 구조 원리에 기반을 둔다. SiO2 산화물은 구조적으로 고분자이며, 약산성이고, 유리 형성제이다. 전통적인 유기금속 화학에는 규소의 탄소 화합물 (유기규소 화학 참조)이 포함된다.

 저마늄 

섬네일|right|저마늄은 때때로 금속으로 불리기도 한다.|alt=불균일하게 쪼개진 표면을 가진 회색의 광택 있는 덩어리.

저마늄은 광택 있는 회백색 고체이다. 밀도는 5.323 g/cm3이며 단단하고 부서지기 쉽다. 실온에서는 대부분 반응성이 없지만 뜨거운 농축 황산 또는 질산에 서서히 침식된다. 또한 저마늄은 용융 가성소다와 반응하여 저마늄산 나트륨 Na2GeO3와 수소 기체를 생성한다. 938 °C에서 녹는다. 저마늄은 약 2 × 10−2 S•cm−1의 전기 전도도와 0.67 eV의 띠틈을 가진 반도체이다. 액체 저마늄은 수은 액체와 유사한 전기 전도도를 가진 금속성 전도체이다.

저마늄의 화학적 성질은 대부분 비금속의 특징을 나타낸다. 저마늄이 양이온을 형성하는지는 불분명하며, 몇몇 난해한 화합물에서 Ge2+ 이온이 존재한다는 보고가 예외적으로 나온다. 알루미늄과 금과 같은 금속과 합금을 형성할 수 있다. 일반적인 비금속보다 음이온적 행동 경향이 적다. 그 용액 화학은 산소 음이온 형성으로 특징지어진다. 저마늄은 일반적으로 4가 (IV) 화합물을 형성하며, 덜 안정적인 2가 (II) 화합물도 형성할 수 있는데, 이 경우 금속처럼 행동한다. 모든 주요 규산염 유형의 저마늄 유사체가 제조되었다. 저마늄의 금속성은 다양한 옥소산염 형성으로도 시사된다. 인산염 [(HPO4)2Ge·H2O]과 매우 안정적인 트라이플루오로아세트산염 Ge(OCOCF3)4가 기술되었으며, Ge2(SO4)2, Ge(ClO4)4 및 GeH2(C2O4)3도 마찬가지이다. 산화물 GeO2는 고분자이며, 양쪽성이고, 유리 형성제이다. 이산화물은 산성 용액에 용해되며 (일산화물 GeO는 더욱 그렇다), 이는 때때로 저마늄을 금속으로 분류하는 데 사용된다. 1930년대까지 저마늄은 전기 전도도가 낮은 금속으로 간주되었다. 이후의 저자들에 의해 때때로 금속으로 분류되기도 했다. 일반적으로 준금속으로 인식되는 모든 원소와 마찬가지로 저마늄은 확립된 유기금속 화학을 가지고 있다 (유기저마늄 화학 참조).

 비소 

섬네일|left|비소가 변색을 방지하기 위해 용기에 밀봉되어 있다|alt=두 개의 칙칙한 은색 결정 조각 덩어리.

비소는 회색의 금속성 고체이다. 밀도는 5.727 g/cm3이며 부서지기 쉽고 중간 정도의 경도 (알루미늄보다 단단하며 철보다 덜 단단하다). 건조한 공기에서는 안정하지만 습한 공기에서는 황금빛 청동색 피막이 생기며, 더 노출되면 검게 변한다. 비소는 질산과 농황산에 의해 침식된다. 용융 가성소다와 반응하여 비소산 나트륨 Na3AsO3와 수소 기체를 생성한다. 비소는 615 °C에서 승화한다. 증기는 레몬색이며 마늘 냄새가 난다. 비소는 38.6 기압의 압력 하에서만 817 °C에서 녹는다. 약 3.9 × 104 S•cm−1의 전기 전도도와 0.5 eV의 띠 겹침을 가진 반금속이다. 액체 비소는 0.15 eV의 띠틈을 가진 반도체이다.

비소의 화학적 성질은 주로 비금속적이다. 비소가 양이온을 형성하는지 여부는 불분명하다. 많은 금속 합금은 대부분 부서지기 쉽다. 일반적인 비금속보다 음이온적 행동 경향이 적다. 그 용액 화학은 산소 음이온 형성으로 특징지어진다. 비소는 일반적으로 산화 상태가 +3 또는 +5인 화합물을 형성한다. 할로젠화물, 산화물 및 그 유도체가 대표적인 예이다. 3가 상태에서 비소는 일부 초기 금속 특성을 보인다. 할로젠화물은 물에 의해 가수분해되지만, 이 반응, 특히 염화물의 반응은 할로젠화 수소산 첨가로 가역적이다. 산화물은 산성이지만, 아래에서 언급한 바와 같이 (약한) 양쪽성이다. 더 높은, 덜 안정적인 5가 상태는 강산성 (비금속성) 특성을 가진다. 인과 비교하여 비소의 강한 금속성은 AsPO4, As2(SO4)3 및 비소 아세테이트 As(CH3COO)3와 같은 옥소산염 형성으로 나타난다. 산화물 As2O3는 고분자이며, 양쪽성이고, 유리 형성제이다. 비소는 광범위한 유기금속 화학 특성을 가지고 있다 (유기비소 화학 참조).

 안티모니 

섬네일|right|안티모니의 빛나는 광택을 보여주는 모습|alt=푸른빛이 도는 반짝이는 은색 바위 같은 덩어리로, 대략 평행한 홈이 있다.

안티모니는 푸른빛이 돌고 빛나는 광택이 있는 은백색 고체이다. 밀도는 6.697 g/cm3이며, 부서지기 쉽고 중간 정도의 경도 (비소보다 단단하지만 철보다 덜 단단하고 구리와 비슷하다). 실온에서 공기와 습기에 안정하다. 농축 질산에 의해 침식되어 수화된 오산화안티모니 Sb2O5를 생성한다. 왕수는 오염화안티모니 SbCl5를 생성하며, 뜨거운 농축 황산은 황산염 Sb2(SO4)3를 생성한다. 용융 알칼리에는 영향을 받지 않는다. 안티모니는 가열하면 물에서 수소를 치환할 수 있다: 2 Sb + 3 H2O → Sb2O3 + 3 H2. 631 °C에서 녹는다. 안티모니는 약 3.1 × 104 S•cm−1의 전기 전도도와 0.16 eV의 띠 겹침을 가진 반금속이다. 액체 안티모니는 약 5.3 × 104 S•cm−1의 전기 전도도를 가진 금속성 전도체이다.

안티모니의 화학적 성질 대부분은 비금속의 특징을 나타낸다. 안티모니는 확실한 양이온 화학을 가지고 있으며, 산성 수용액에는 SbO+와 Sb(OH)2+가 존재한다. 동종 폴리양이온 Sb82+를 포함하는 화합물 Sb8(GaCl4)2는 2004년에 제조되었다. 알루미늄, 철, 니켈, 구리, 아연, 주석, 납, 비스무트와 같은 하나 이상의 금속과 합금을 형성할 수 있다. 안티모니는 일반적인 비금속보다 음이온적 행동 경향이 적다. 그 용액 화학은 산소 음이온 형성으로 특징지어진다. 비소와 마찬가지로 안티모니는 일반적으로 산화 상태가 +3 또는 +5인 화합물을 형성한다. 할로젠화물, 산화물 및 그 유도체가 대표적인 예이다. +5 상태는 +3보다 덜 안정적이지만, 비소보다 상대적으로 더 쉽게 달성할 수 있다. 이는 3d10 전자에 의한 비소 핵의 불량한 차폐로 설명된다. 이에 비해 안티모니 (더 무거운 원자)의 산화 경향은 4d10 껍질의 효과를 부분적으로 상쇄한다. 3가 안티모니는 양쪽성이고, 5가 안티모니는 (주로) 산성이다. 15족을 따라 내려갈수록 금속성이 증가하는 경향에 따라 안티모니는 아세테이트 Sb(CH3CO2)3, 인산염 SbPO4, 황산염 Sb2(SO4)3 및 과염소산염 Sb(ClO4)3를 포함하는 염을 형성한다. 다른 산성 오산화안티모니 Sb2O5는 산소 양이온 SbO 형성과 함께 매우 산성인 용액에 용해될 수 있다는 점에서 약간의 염기성 (금속성) 행동을 보인다. 산화물 Sb2O3는 고분자이며, 양쪽성이고, 유리 형성제이다. 안티모니는 광범위한 유기금속 화학을 보여준다 (유기안티모니 화학 참조).

 텔루륨 

섬네일|left|드미트리 멘델레예프가 금속과 비금속 사이의 전이를 형성한다고 묘사한 텔루륨|alt=줄무늬 표면을 가진 반짝이는 은백색 메달리온으로, 바깥쪽은 불규칙하고 중앙에는 사각형 나선형 패턴이 있다.

텔루륨은 은백색의 광택 있는 고체이다. 밀도는 6.24 g/cm3이며, 부서지기 쉽고, 일반적으로 인식되는 준금속 중 가장 부드럽다 (황보다 약간 더 단단하다). 큰 조각의 텔루륨은 공기 중에서 안정하다. 미세하게 분쇄된 형태는 습기 존재 하에 공기에 의해 산화된다. 텔루륨은 끓는 물과 반응하거나, 심지어 50 °C에서 갓 침전된 경우에도 이산화물과 수소를 생성한다: Te + 2 H2O → TeO2 + 2 H2. 질산, 황산, 염산과 (다양한 정도로) 반응하여 황화물 TeSO3 또는 아텔루륨산 H2TeO3와 같은 화합물, 염기성 질산염 (Te2O4H)+(NO3)−, 또는 산화황산염 Te2O3(SO4)를 생성한다. 끓는 알칼리에 용해되어 텔루라이트와 텔루라이드를 생성한다(3 Te + 6 KOH = K2TeO3 + 2 K2Te + 3 H2O). 이 반응은 온도가 증가하거나 감소함에 따라 진행되거나 가역적이다.

고온에서는 텔루륨이 충분히 소성을 띠어 압출될 수 있다. 449.51 °C에서 녹는다. 결정형 텔루륨은 평행하고 무한한 나선형 사슬로 구성된 구조를 가진다. 사슬 내 인접한 원자 사이의 결합은 공유 결합이지만, 다른 사슬의 인접한 원자 사이에는 약한 금속성 상호작용을 보인다는 연구가 있다. 텔루륨은 약 1.0 S•cm−1의 전기 전도도와 0.32에서 0.38 eV의 띠틈을 가진 반도체이다. 액체 텔루륨은 반도체이며, 녹을 때 약 1.9 × 103 S•cm−1의 전기 전도도를 가진다. 과열된 액체 텔루륨은 금속성 전도체이다.

텔루륨의 화학적 특성 대부분은 비금속의 특징을 나타낸다. 또한 약간의 양이온적 행동을 보인다. 이산화물은 산에 용해되어 삼수산화텔루륨(IV) Te(OH)3+ 이온을 생성하며, 텔루륨이 플루오로황산 (HSO3F) 또는 액체 이산화 황 (SO2)에서 산화될 때 각각 붉은색 Te42+ 및 황적색 Te62+ 이온이 형성된다. 알루미늄, 은, 주석과 합금을 형성할 수 있다. 텔루륨은 일반적인 비금속보다 음이온적 행동 경향이 적다. 그 용액 화학은 산소 음이온 형성으로 특징지어진다. 텔루륨은 일반적으로 산화 상태가 -2, +4 또는 +6인 화합물을 형성한다. +4 상태가 가장 안정적이다. 조성 XxTey의 텔루라이드는 대부분의 다른 원소와 쉽게 형성되며 가장 흔한 텔루륨 광물이다. 비화학량론성은 특히 전이 금속에서 널리 퍼져 있다. 많은 텔루라이드는 금속 합금으로 간주될 수 있다. 더 가벼운 칼코젠과 비교하여 텔루륨에서 나타나는 금속성의 증가는 다양한 다른 옥소산염, 예를 들어 염기성 셀렌산염 2TeO2·SeO3 및 유사한 과염소산염 및 과아이오딘산염 2TeO2·HXO4의 보고된 형성에서 더 반영된다. 텔루륨은 고분자이며, 양쪽성이고, 유리 형성 산화물 TeO2를 형성한다. 이는 "조건부" 유리 형성 산화물이다. 매우 소량의 첨가물로 유리를 형성한다. 텔루륨은 광범위한 유기금속 화학 성질을 보인다 (유기텔루륨 화학 참조).

 그 외 준금속으로 인식되는 원소 

 탄소 

섬네일|right|탄소 (흑연 형태). 흑연 층 내의 비편재화된 원자가 전자 때문에 금속 광택을 띄는 외관을 보이게 만든다.|alt=거친 표면을 가진 광택 있는 회흑색 육면체 덩어리.

탄소는 일반적으로 비금속으로 분류되지만, 일부 금속적 특성을 가지며 때때로 준금속으로 분류되기도 한다. 육각형 흑연 탄소 (흑연)는 상온 상압 조건에서 가장 열역학적으로 안정적인 탄소의 동소체이다. 광택 있는 외관을 가지며 상당히 좋은 전기 전도체이다. 흑연은 층상 구조를 가진다. 각 층은 3개의 다른 탄소 원자와 육각형 격자 배열로 결합된 탄소 원자로 구성된다. 이 층들은 서로 쌓여 있으며 반데르발스 힘과 비편재화된 원자가 전자에 의해 느슨하게 결합되어 있다.

흑연의 전기 전도도는 평면에 평행한 방향으로 높으며 (25 °C에서 30 kS/cm), 온도가 증가함에 따라 감소하여 해당 방향을 따라 반금속적 행동을 나타낸다. 평면에 수직인 방향으로 흑연은 반도체처럼 행동한다: 전도도는 낮지만 (5 S/cm) 온도가 상승함에 따라 증가한다. 흑연을 포함한 탄소의 동소체는 치환, 삽입 또는 도핑을 통해 외부 원자나 화합물을 구조에 받아들일 수 있다. 그 결과 생성되는 물질은 때때로 "탄소 합금"이라고 불린다. 탄소는 수소 황산염, 과염소산염, 질산염 (CX−.2HX, 여기서 X = HSO4, ClO4; CNO.3HNO3)을 포함한 이온성 염을 형성할 수 있다. 유기화학에서 탄소는 복합 양이온을 형성할 수 있으며—이를 탄소 양이온이라고 한다—이 경우 양전하는 탄소 원자 위에 있다. 예를 들어 및 및 그 유도체가 있다.

흑연은 확고한 고체 윤활제이며, 그 평면에 수직인 방향에서는 반도체처럼 작동한다. 대부분의 화학적 성질은 비금속적이며, 상대적으로 높은 이온화 에너지와 대부분의 금속에 비해 상대적으로 높은 전기 음성도를 가진다. 탄소는 주족 1-3 금속 및 란타넘족 및 악티늄족 원소와의 화합물에서 C4− (메탄화물), C (아세틸라이드), C (세스퀴카바이드 또는 알릴라이드)와 같은 음이온을 형성할 수 있다. 그 산화물 CO2는 탄산 H2CO3를 형성한다.

 알루미늄 

섬네일|left|고순도 알루미늄은 익숙한 합금보다 훨씬 부드럽다. 처음 다루는 사람들은 종종 진짜인지 묻는다.|alt=반원형 줄무늬가 있는 은백색 스팀다리미 모양의 덩어리로, 상단 표면의 폭을 따라 나 있고 왼쪽 가장자리 중앙 부분에는 거친 홈이 있다.

알루미늄은 일반적으로 금속으로 분류된다. 광택이 있고 연성이 있으며 높은 전기 및 열 전도도를 가진다. 대부분의 금속과 마찬가지로 최밀 쌓임 결정 구조를 가지며, 수용액에서 양이온을 형성한다.

일부 특성은 금속으로서는 특이하다. 이러한 특성을 종합하면 때때로 알루미늄을 준금속으로 분류하는 근거로 사용된다. 그 결정 구조는 방향성 결합의 증거를 일부 보여준다. 알루미늄은 대부분의 화합물에서 공유 결합을 형성한다. 산화물 Al2O3는 양쪽성이고 조건부 유리 형성제이다. 알루미늄은 음이온 알루민산염을 형성할 수 있는데 이러한 행동은 비금속적 특성으로 간주된다.

알루미늄을 준금속으로 분류하는 것은 많은 금속적 특성을 고려할 때 논란이 되었다. 따라서 이는 금속-비금속 구분선에 인접한 원소가 준금속이라는 기억법에 대한 예외라고 볼 수 있다.

스토트는 알루미늄을 약한 금속으로 분류한다. 물리적 특성은 금속이지만 일부 화학적 특성은 비금속이다. 스틸은 알루미늄의 역설적인 화학적 행동을 언급한다: "양쪽성 산화물과 많은 화합물의 공유 결합 특성에서 약한 금속과 유사하다…그러나 매우 양전성인 금속이다… [그리고] 높은 음의 전극 전위를 가진다." 무디는 "알루미늄은 화학적인 의미에서 금속과 비금속 사이의 '대각선 경계 지역'에 있다"고 말한다.

 셀레늄 

섬네일|right|upright|회색 셀레늄은 광도전체이므로 빛을 받으면 전기를 약 1,000배 더 잘 전도하는데, 이 특성은 1870년대 중반부터 다양한 광 감지 응용 분야에 사용되었다|alt=작은 둔한 회색 오목한 단추들로 가득 찬 작은 유리병. 셀레늄 조각들은 줄기가 없는 아주 작은 버섯처럼 보인다.

셀레늄은 경계선 준금속 또는 비금속 특성을 보인다.

가장 안정적인 형태인 회색 삼방정계 동소체는 때때로 "금속성" 셀레늄이라고 불리는데, 그 전기 전도도가 붉은색 단사정계 형태보다 몇 배 더 크기 때문이다. 셀레늄의 금속성은 그 광택, 및 약한 "금속성" 사슬간 결합을 포함하는 것으로 생각되는 결정 구조에 더욱 나타난다. 셀레늄은 용융되어 점성이 있을 때 얇은 실로 뽑힐 수 있다. "비금속의 특징인 높은 양의 산화수를 얻는 것을 꺼려한다." 발연황산에 용해될 때 고리형 폴리양이온 (예: Se)을 형성할 수 있으며 (이는 황과 텔루륨과 공유하는 속성이다), 삼수산화셀레늄(IV) 과염소산염 [Se(OH)3]+·ClO 형태로 가수분해된 양이온성 염을 형성한다.

셀레늄의 비금속성은 부서지기 쉬움과 고도로 정제된 형태의 낮은 전기 전도도 (~10−9 ~ 10−12 S•cm−1)로 나타난다. 이는 비금속인 브로민 (7.95 S•cm−1)과 비슷하거나 그보다 낮다. 셀레늄은 반도체의 띠구조를 가지며 액체 상태에서도 반도체 특성을 유지한다. 상대적으로 높은 전기 음성도 (2.55 수정된 폴링 척도)를 가진다. 그 반응 화학은 주로 비금속성 음이온 형태 Se2−, SeO 및 SeO의 화학이다.

셀레늄은 환경화학 문헌에서 일반적으로 준금속으로 기술된다. 이는 비소 및 안티모니와 유사하게 수중 환경을 이동하며, 고농도의 수용성 염은 비소와 유사한 독성학적 프로파일을 가진다.

 폴로늄 

폴로늄은 어떤 면에서는 "뚜렷한 금속성"을 띤다. 두 가지 동소체 형태 모두 금속성 전도체이다. 산에 용해되어 장미색 Po2+ 양이온을 형성하고 수소를 치환한다(Po + 2 H+ → Po2+ + H2). 많은 폴로늄 염이 알려져 있다. 산화물 PoO2는 주로 염기성이다. 폴로늄은 가장 가벼운 동족체인 산소와 달리 산화제로서 주저한다. Po2− 음이온이 수용액에서 형성되려면 매우 환원성 조건이 필요하다.

폴로늄이 연성인지 부서지기 쉬운지는 불분명하다. 계산된 탄성 상수에 따르면 연성일 것으로 예측된다. 간단한 입방 결정 구조를 가진다. 이러한 구조는 슬립 계가 적어 "연성이 매우 낮고 따라서 파괴 저항성이 낮다"는 결과를 초래한다.

폴로늄은 할로젠화물에서 비금속적 특성을 보이며, 폴로늄화물의 경우에도 그러하다. 할로젠화물은 일반적으로 비금속 할로젠화물의 특징적인 특성 (휘발성이 있고 쉽게 가수분해되며 유기 용매에 용해됨)을 가진다. 500–1,000 °C에서 원소들을 함께 가열하여 얻어지는 많은 금속 폴로늄화물도 알려져 있으며, 이들은 Po2− 음이온을 포함한다.

 아스타틴 

할로젠으로서 아스타틴은 비금속으로 분류되는 경향이 있다. 일부 뚜렷한 금속성 특성을 가지며 때때로 대신 준금속 또는 (덜 자주) 금속으로 분류된다. 1940년 생산 직후 초기 연구자들은 이를 금속으로 간주했다. 1949년에는 가장 고귀한 (환원하기 어려운) 비금속이자 상대적으로 고귀한 (산화하기 어려운) 금속이라고 불렸다. 1950년 아스타틴은 할로젠이자 (따라서) 반응성 비금속으로 기술되었다. 2013년 상대론적 양자화학 모델링을 기반으로 아스타틴은 단원자 금속으로 예측되었으며, 면심 입방 결정 구조를 가진다.

여러 저자가 아스타틴의 일부 특성에서 금속성을 언급했다. 아이오딘이 평면 방향으로 반도체이고, 할로젠은 원자 번호가 증가함에 따라 금속성이 강해지므로, 아스타틴이 응축된 상을 형성할 수 있다면 금속일 것이라고 추정되었다. 기화열 (∆Hvap)이 약 42 kJ/mol보다 큰 원소는 액체일 때 금속성이기 때문에 아스타틴은 액체 상태에서 금속성일 수 있다. 이러한 원소에는 붕소, 규소, 저마늄, 안티모니, 셀레늄, 텔루륨이 포함된다. 이원자 분자 아스타틴의 ∆Hvap 추정치는 50 kJ/mol 이상이며, ∆Hvap가 41.71인 이원자 아이오딘은 기준치에 약간 미치지 못한다.

"전형적인 금속처럼, [아스타틴]은 강산성 용액에서도 황화 수소에 의해 침전되며, 황산염 용액에서 자유 형태로 치환되고, 전기 분해 시 음극에 석출된다." 아스타틴이 (중)금속처럼 행동하는 경향에 대한 추가적인 지표는 다음과 같다: "... 유사할로젠 화합물의 형성 ... 아스타틴 양이온 복합체 ... 3가 아스타틴의 복합 음이온 ... 다양한 유기 용매와의 복합체." 또한 아스타틴이 강산성 수용액에서 안정적인 At+ 및 AtO+ 형태로 양이온적 행동을 나타낸다고 주장되어 왔다.

아스타틴의 보고된 특성 중 일부는 비금속적이다. 비금속과 일반적으로 연관되는 좁은 액체 범위 (녹는점 302 °C; 끓는점 337 °C)를 가질 것으로 추정되었지만, 실험적 증거는 약 230±3 °C의 더 낮은 끓는점을 시사한다. 밧사노프는 아스타틴의 띠틈 에너지를 0.7 eV로 계산했다. 이는 물리학에서 비금속이 분리된 원자가 및 전도띠를 가지므로 반도체 또는 절연체라는 것과 일치한다. 수용액에서 아스타틴의 화학은 주로 다양한 음이온 종의 형성으로 특징지어진다. 알려진 화합물 대부분은 아이오딘과 유사하며, 아이오딘은 할로젠이자 비금속이다. 이러한 화합물에는 아스타티드 (XAt), 아스타테이트 (XAtO3) 및 일가 할로젠간 화합물이 포함된다.

레스트레포 외 연구진은 72개 원소의 알려진 및 보간된 특성에 대한 상세한 비교 연구를 바탕으로 아스타틴이 할로젠보다 폴로늄과 더 유사하다고 보고했다.

 관련 개념 
 준금속에 가까운 원소 
섬네일|right|아이오딘 결정, 금속성 광택을 보여준다. 아이오딘은 평면 방향으로 반도체이며, 약 1.3 eV의 띠틈을 가진다. 실온에서 1.7 × 10−8 S•cm−1의 전기 전도율을 가진다. 이는 셀레늄보다 높지만, 인식된 준금속 중 가장 전기 전도성이 낮은 붕소보다 낮다.|alt=반짝이는 보라색-검은색 결정 조각.

주기율표에서 일반적으로 준금속으로 인식되는 원소에 인접한 일부 원소는 보통 금속 또는 비금속으로 분류되지만, 때때로 준금속에 가까운 원소로 언급되거나 그 준금속적 특성으로 주목받는다. 금속-비금속 구분선의 왼쪽에는 갈륨, 주석, 비스무트와 같은 원소가 포함된다. 이들은 특이한 밀집 구조, 뚜렷한 공유 화학 (분자 또는 고분자), 및 양쪽성을 보인다. 구분선의 오른쪽에는 탄소, 인, 셀레늄 및 아이오딘이 있다. 이들은 주변 조건에서 가장 열역학적으로 안정적인 형태에서 금속성 광택, 반도체 특성 및 비편재화된 특성을 가진 결합 또는 원자가띠를 나타낸다. 즉 탄소는 흑연, 인은 흑린, 셀레늄은 회색 셀레늄을 보인다.

 동소체 
섬네일|left|백주석 (왼쪽)과 회주석 (오른쪽). 두 형태 모두 금속성 외관을 가진다.|alt=왼쪽에는 작고 반짝이는 은색 구체가 많이 있고, 오른쪽에는 같은 크기의 구체가 왼쪽보다 둔하고 어두우며 차분한 금속 광택이 난다.

원소의 서로 다른 결정 형태를 동소체라고 한다. 일부 동소체, 특히 주기율표상 금속과 비금속 사이의 가상의 구분선 옆이나 근처에 위치한 원소들의 동소체는 다른 동소체보다 더 뚜렷한 금속성, 준금속성 또는 비금속성 특성을 나타낸다. 이러한 동소체의 존재는 관련 원소의 분류를 복잡하게 만들 수 있다.

예를 들어 주석은 정방정계 "백색" β-주석과 입방정계 "회색" α-주석 두 가지 동소체를 가진다. 백주석은 매우 광택이 나고 연성과 가단성이 있는 금속이다. 상온 이상에서 안정적인 형태이며, 전기 전도도는 9.17 × 104 S·cm−1 (구리의 약 1/6)이다. 회주석은 일반적으로 회색 미세 결정 분말 형태로 나타나며, 부서지기 쉽고 반광택이 나는 결정형 또는 다결정 형태로도 제조될 수 있다. 13.2 °C 이하에서 안정적인 형태이며, 전기 전도도는 (2–5) × 102 S·cm−1 (백주석의 약 1/250)이다. 회주석은 다이아몬드와 동일한 결정 구조를 가진다. 이는 반도체처럼 행동하지만 (마치 띠틈이 0.08 eV인 것처럼), 반금속의 전자 띠 구조를 가진다. 이는 매우 낮은 전도성 금속, 준금속, 비금속 또는 준준금속으로 언급되어 왔다.

탄소의 다이아몬드 동소체는 투명하며 10−14 ~ 10−16 S·cm−1의 낮은 전기 전도도를 가지므로 명확하게 비금속적이다. 흑연은 3 × 104 S·cm−1의 전기 전도도를 가지는데, 이는 금속의 특성에 더 가깝다. 인, 황, 비소, 셀레늄, 안티모니, 비스무트도 다른 행동을 보이는 덜 안정적인 동소체를 가진다.

 매장량, 추출, 비용 

 매장량 
옆의 표는 일반적으로 또는 드물게 준금속으로 인식되는 원소의 지각 존재비를 나타낸다. 비교를 위해 산소와 제논 (안정 동위원소를 가진 가장 풍부하고 가장 적게 풍부한 원소), 철과 주화 금속인 구리, 은, 금, 가장 적은 매장량을 지닌 안정 금속인 레늄 (알루미늄은 일반적으로 가장 풍부한 금속이다) 등 몇 가지 다른 원소도 포함되었다. 다양한 존재비 추정치가 발표되었으며, 이들은 종종 어느 정도 일치하지 않는다.

 생산 
보편적으로 인식되는 준금속은 산화물 또는 황화물의 화학적 환원을 통해 얻을 수 있다. 시작 형태와 경제적 요인에 따라 더 간단하거나 복잡한 추출 방법도 사용한다. 붕소는 삼산화물을 마그네슘으로 환원하여 일상적으로 얻는다(B2O3 + 3 Mg → 2 B + 3MgO). 이차 처리 후 생성된 갈색 분말은 최대 97%의 순도를 가진다. 고순도 붕소 (> 99%)는 휘발성 붕소 화합물 (예: BCl3 또는 BBr3)을 수소 분위기에서 가열하거나 (2 BX3 + 3 H2 → 2 B + 6 HX) 열분해 지점까지 가열하여 준비한다. 규소와 저마늄은 산화물을 탄소 또는 수소와 가열하여 얻는다(SiO2 + C → Si + CO2, GeO2 + 2 H2 → Ge + 2 H2O). 비소는 황철광 (FeAsS) 또는 비소 황철광 (FeAs2)을 가열하여 분리한다. 또는 산화물을 탄소로 환원하여 얻을 수 있다(2 As2O3 + 3 C → 2 As + 3 CO2). 안티모니는 황화물을 철로 환원하여 얻는다(Sb2S3 → 2 Sb + 3 FeS). 텔루륨은 산화물을 수성 NaOH에 용해하여 텔루라이트를 얻은 다음 전기 분해 환원하여 준비한다(TeO2 + 2 NaOH → Na2TeO3 + H2O, Na2TeO3 + H2O → Te + 2 NaOH + O2). 다른 방법으로 탄소와 함께 산화물을 배소하여 환원하는 쪽도 있다(TeO2 + C → Te + CO2).

준금속으로 덜 자주 인식되는 원소의 생산 방법은 자연 처리, 전해 또는 화학적 환원, 또는 조사(照射) 등이 있다. 탄소 (흑연)는 자연적으로 발생하며, 모암을 분쇄하고 더 가벼운 흑연을 표면으로 띄워 추출한다. 알루미늄은 산화 알루미늄 Al2O3를 용융 빙정석 Na3AlF6에 용해한 다음 고온 전해 환원하여 추출한다. 셀레늄은 주화 금속 셀레늄화물 X2Se (X = Cu, Ag, Au)을 탄산 나트륨과 함께 배소하여 셀레늄산염을 생성한다(X2Se + O2 + Na2CO3 → Na2SeO3 + 2 X + CO2). 셀레늄화물은 황산 H2SO4로 중화하여 아셀렌산 H2SeO3를 생성한다. 이를 SO2로 기포 처리하여 환원하면 원소 셀레늄이 생성된다. 폴로늄과 아스타틴은 비스무트를 조사하여 미량 생산된다.

 비용 
보편적으로 인식된 준금속과 그에 가까운 원소들은 대부분 은보다 저렴하다. 폴로늄과 아스타틴만이 상당한 방사능 때문에 금보다 비싸다. 2014년 4월 5일 기준 소량 샘플(최대 100g)의 규소, 안티모니, 텔루륨, 흑연, 알루미늄, 셀레늄의 평균 가격은 은 가격의 약 3분의 1 (그램당 US$1.5 또는 온스당 약 $45)이다. 붕소, 저마늄, 비소 샘플은 은 가격의 약 3.5배이다. 폴로늄은 마이크로그램당 약 $100에 구매할 수 있다. 잘루츠키와 프루진스키는 아스타틴 생산에도 비슷한 비용이 들 것으로 추정한다. 상품으로 거래되는 해당 원소들의 가격은 샘플 가격보다 2~3배 저렴하거나 (Ge), 거의 3천 배 저렴한 (As) 범위에 있다.

 내용주 

 각주 

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