類金屬
類金屬 就材料性質而言，它們介於金屬和非金屬之間。它們既不完全屬於金屬，也不完全屬於非金屬。矽、硼、鍺、砷、銻和碲通常被歸入這一類，但具體名單可能有所不同。
理解類金屬的一個有效方法是檢視它們在材料中的作用，而不僅僅是它們在元素週期表中的位置。許多類金屬脆硬，這可能限制了它們在需要彎曲、拉伸和承重的零件中的應用。
它們的電學特性使其在工程應用方面更有價值。例如，矽在某些情況下可以引導電流方向，這對於半導體裝置至關重要。 金屬與其他元素的組合也使類金屬具有應用價值。少量元素的添加即可改變合金的性質，某些類金屬材料可用於賦予電子裝置所需的電氣特性。
早期發現之一是銻。銻化合物曾被用作顏料和藥物。 古埃及以上僅列舉了部分最初的用途，這些用途後來不斷擴展，現在已應用於半導體技術、特殊材料、合金生產和電子元件等現代領域。
以下各節重點在於類金屬的用途特性、它們與金屬和非金屬的區別，以及… 類金屬的用途 在工程和製造領域。
什麼是類金屬？
原料形式的類金屬
類金屬是元素週期表中常見於金屬和非金屬交界處的元素。 它們無法被清晰地歸入任何一類。在任何元素存在的情況下，在任何應用場景中，它們的表現都可能截然不同。
硼、矽、鍺、砷、銻和碲是最常見的類金屬。它們質地堅硬而脆，不像鋼、鋁或銅等常見的結構金屬那樣被廣泛應用。它們之所以有用，是因為其具有其他特性，尤其是電學和化學特性。
最明顯的例子之一是矽。矽並非傳統的承重材料，但其導電性控制特性在半導體製造中至關重要。硼的作用則有所不同。在某些鋼材中，少量添加硼可以提高其淬透性，有助於熱處理。
這種分類並非一成不變。請注意，元素週期表的某些版本包含某些元素，而有些版本則不包含。答案很簡單：沒有單一的性質能夠將類金屬與相鄰的兩類元素區分開來。
哪些元素是類金屬？
類金屬元素
以下6種元素通常被歸類為類金屬：
- 硼（B）
- 矽（Si）
- 鍺 (Ge)
- 砷（As）
- 銻 (Sb)
- 碲 (Te)
其他分類還包括釙、砹和鉍。它們的排列依據是其特性以及來源的分類。
硼
硼
硼本身並不用於工程部件中。它更常被用作少量合金元素。在某些鋼材中，硼還可以提高鋼材的淬透性，這意味著在熱處理過程中，硼可以幫助鋼材在截面深處達到更高的硬度。
矽
矽
矽的工業應用範圍非常廣泛。它是集成電路、感測器和眾多電子產品中使用的主要半導體材料。它還可以添加到鋼或鋁合金等金屬中，以改變其特定性能。
鍺
鍺
鍺用於半導體裝置和特殊光學元件。它還具有優異的紅外線透射性能，因此也可用於其他電子元件。
砷
砷
砷的主要暴露途徑是化合物和特殊產品。砷化鎵就是其中之一。其優異的電學特性使其優於傳統的矽元件，並用於電子和光電子裝置中。
銻
銻
銻是一種常用的合金元素。銻合金用於電池的極板，銻化合物也用於阻燃系統和其他工業應用。
碲
碲
碲有一些特殊用途。在某些鋼材中添加少量碲，會影響切削過程中形成的切屑的性質，從而提高鋼材的切削性能。此外，碲也用於半導體和熱電材料。
有時也會包含其他元素
有一些清單包括 釙、砹和鉍 作為類金屬，它們的分類不如上述六種元素那麼統一。 釙和砹具有極強的放射性，無法實際應用。鉍雖然有時被歸類為類金屬，但更常被用作金屬。 在大多數工程討論中，用六種眾所周知的元素來討論類金屬是最合適的。
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類金屬最早是什麼時候開始使用的？
有些類金屬元素的使用歷史已有數千年之久。銻就是其中最早的元素之一。在古埃及人尚未對銻進行現代分類之前，他們就已經在化妝品和顏料中發現了銻化合物。
砷也是一種用途廣泛的物質，有著悠久的使用歷史。早在中世紀，砷化合物就已廣泛應用於顏料和其他各種產品。但後來由於其毒性，許多用途都受到了限制。
矽的研發進展要晚得多。元素矽是在19世紀發現的。 1823 年，由延斯·雅各布·貝澤利烏斯 (Jöns Jacob Berzelius) 創作。 隨著半導體技術的進步，其重要性迅速發展。 1950年代，矽基材料已進入常規商業電子製造領域，並成為現代電子產品的重要組成部分。
這段歷史很有價值，因為它追溯了這些元素作用的演變。早期應用主要利用了它們的化學和視覺特性。而現代應用則更多地利用了它們的電學、熱學和合金化性能。
類金屬的物理和化學性質有哪些？
類金屬且非典型的金屬。它們通常具有金屬外觀，但質地堅硬易碎，缺乏延展性。這限制了它們在需要承受彎曲、成型或衝擊負荷的零件中的應用。
它們的電學特性在許多應用中都非常有用。例如，矽和鍺可以用作半導體。它們的導電性可以透過溫度、雜質和材料改質來調節。
有些元素比其他元素更活潑。類金屬元素通常以共價鍵結合，其中一些可以與金屬反應，成為有用的合金元素。因此，必須考慮元素本身及其周圍的物質體系，而不能用同一套規則來概括所有類金屬元素。
準金屬的物理性質
物理 類金屬的性質 同一組內的不同品種差異很大。從材料角度來看，有幾點值得注意。
許多半導體都是類金屬，其中最常見的是矽。矽可以透過引入雜質來控制其性質，這是半導體製造過程中的重要步驟。 在室溫下，類金屬是固體。
- 導熱係數： 不同元素的導熱能力各不相同。它們的導電性和導熱性介於良導體和不良導體之間。
- 密度： 密度範圍很廣。矽的相對密度為2.33，銻的相對密度為6.69。因此，「類金屬」一詞並不能顯示其密度範圍。
- 硬度： 這些元素的硬度也各不相同。硼的硬度最高，而砷、銻和碲的莫氏硬度值相對較低。 這種差異將影響每種材料的加工和使用。
- 機械性能 大多數類金屬都比較脆，延展性很差。它們在受力時不會發生塑性變形，而是會斷裂。因此，當它們用作基礎材料時，並不適合用於某些傳統的結構構件。
- 表面外觀： 有些類金屬外觀明亮或金屬光澤。然而，僅憑外觀不足以將其歸類為金屬。
類金屬的硬度、密度、熔點和電性質各不相同。以下列出了一些常見元素的典型值。
| 元件 | 密度g /cm³ | 熔點（℃） | 硬度（莫氏） | 電行為 |
| 硼 | 2.46 | 2076 | 9.3 | 半導體 |
| 矽 | 2.33 | 1414 | 7.0 | 半導體 |
| 鍺 | 5.32 | 938 | 6.0 | 半導體 |
| 砷 | 5.73 | 817 * | 3.5 | 半金屬 |
| 銻 | 6.68 | 631 | 3.0 | 半金屬 |
| 碲 | 6.24 | 722 | 2.0-2.5 | 半導體 |
砷在常壓下會昇華。
這些數值顯示類金屬族元素的硬度範圍很廣。硼和矽相對較硬，而銻和碲則軟得多。矽和鍺主要因其半導體特性而被應用，而硼、銻和碲也用於某些特定的合金系統。
準金屬的化學性質
在許多情況下，它們表現出的性質更類似於非金屬，但這同樣取決於元素和反應。
- 電負性： 類金屬的電負性則介於兩者之間。這改變了它們與其他原子相互作用的行為以及它們能夠形成的化學鍵的類型。
- 粘接： 共價鍵是存在的。矽就是一個很好的例子，因為它是許多強共價結構的基礎，而這些結構對其材料性能至關重要。
- 類金屬和金屬： 某些類金屬可以與金屬混合，從而改變金屬的性能。一個實際應用是在特定鋼材中添加硼。以碲為例，雖然碲是一種元素，但只能添加少量，卻能改變某些鋼材的切割性能。
- 化學反應性： 類金屬在不同元素和條件下可能表現出不同的反應活性。有些類金屬化合物的性質類似非金屬，而有些則會與金屬反應生成截然不同的產物。
如果您正在考慮工程應用，最好考慮單一類金屬及其材料體系，而不是假設該組中的所有元素都會以相同的方式表現。
| Property | 一般行為 |
| 電負性 | 通常在鮑林標度上約為 1.9 至 2.2。 |
| 粘接 | 共價鍵很常見 |
| 氧化態 | 元素之間有所不同 |
| 與金屬的反應 | 某些形式的有用合金體系 |
| 化學行為 | 可以同時表現出金屬和非金屬特性 |
不同類金屬的化學性質也各不相同。矽通常形成共價化合物，而硼可以添加到某些特定的鋼材。碲和銻也用於特定的合金體系。 對於製造應用而言，應考慮單一元素及其預期用途，而不是將所有類金屬視為一個材料組。
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類金屬的應用
類金屬廣泛應用於電子、合金、玻璃、聚合物以及多種化學領域。其具體用途取決於元素種類及其應用方式。
半導體材料
類金屬被用於半導體製造。通常，矽被用於晶片、電晶體、感測器和其他電子元件。 鍺也用於半導體裝置。砷化合物，例如砷化鎵，用於一些電子和光電子應用。銻則用於一些特殊的半導體材料。 （閱讀我們的指南，了解：） 塑膠零件加工)
合金添加物
硼、矽、銻和碲等元素可以摻入金屬中以改變其特定性能。在某些鋼材中，添加硼是為了提高熱處理後的淬透性。 不同合金牌號的矽含量各不相同，有些鋁合金的矽含量相對較高，而大多數鋼材的矽含量則很低。銻會被添加到一些特殊合金和材料中，例如鉛基合金。
玻璃生產
為了提高玻璃對溫度驟變的耐受性，人們在二氧化矽基玻璃中引入氧化硼。因此，實驗室儀器、炊具以及易受溫度波動影響的零件都採用硼矽酸鹽玻璃製造。
矽膠產品
矽也用於製造矽膠製品。這些材料可製成密封劑、柔性橡膠、絕緣材料、潤滑劑和模塑製品。
化工應用
一些類金屬化合物被用於化學和醫藥產品。硼化合物則用於玻璃製造、化學加工和某些藥品。 砷和銻化合物也曾用於殺蟲劑和藥物中。但由於其毒性，目前許多此類應用已被限制。
結語
類金屬是一類性質複雜的元素，因此很難用一條簡單的規則來描述它們。矽的性質與硼截然不同，而碲和銻在合金和其他材料中也有各自的用途。
它們的應用並非源自於「類金屬」這個標籤本身，而是源自於其特定的性質。矽用於半導體裝置，硼用於鋼和玻璃，碲可以添加到某些鋼材以提高其可加工性。該族的其他成員則用於特殊的電子和化學應用。 分類方法也可能有所不同。通常認為有六種元素屬於類金屬，但有些資料也包含了其他元素。因此，確切的清單取決於所使用的分類方法。
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類金屬－常見問題解答
什麼是類金屬？
類金屬是兼具金屬和非金屬性質的元素。它們通常位於元素週期表金屬和非金屬的交界處附近。矽和硼是常見的例子。
世界上有多少種類金屬？
元素週期表中通常被認為是類金屬的六種元素是：硼、矽、鍺、砷、銻和碲。在一些文獻中也提到了釙，這解釋了總數上的差異。
六大類金屬是什麼？
硼（B）、矽（Si）、鍺（Ge）、砷（As）、銻（Sb）和碲（Te）是六種公認的類金屬。它們位於元素週期表中金屬和非金屬的交界處。
為什麼類金屬會被當半導體？
某些類金屬的電性質介於金屬和絕緣非金屬之間，特別是矽和鍺。透過改變溫度和/或添加少量其他元素，可以調節它們的導電性。這使得它們在電子設備中具有應用價值。
類金屬有哪些用途？
類金屬的用途多種多樣，取決於其元素種類。太陽能電池和半導體裝置是用矽製造的。硼可以與其他元素合金化製成硼矽酸鹽玻璃，鍺則用於電子和紅外線應用。一些合金和電子材料也使用銻和碲。