代替非金属クラスの一覧

半金属	分類されていない 非金属	非金属 ハロゲン	希ガス
ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポジウム、アトム	水素、炭素、窒素、リン、酸素、硫黄、セレン	F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn
多結晶 β-ホウ素塊	ガラスビーカー に入った液体酸素	瓶に入った 液体臭素	青白く輝く クリプトン充満放電 管

化学では、ケイ素、塩素、ヘリウムなどの非金属元素が半金属、ハロゲン、希ガスのいずれかに分類された後、残りの分類されていない非金属元素は、水素、炭素、窒素、酸素、リン、硫黄、セレンです。

非金属元素は、例えば、電気陰性度、ハロゲンの相対的均質性、分子構造、水素の特殊性、酸素とハロゲンの腐食性、それぞれのグループ、およびそれらのバリエーションに応じて、2 つから 7 つの代替クラスまたはセットに分けられることもあります。

分類科学

クラスは記述の簡潔さをもたらし、科学の知識と理解を構造化するのに有益である。^[1]クラス間の区別は絶対的なものではない。各クラスの外縁要素が、より明確でない、ハイブリッドな、あるいは非典型的な特性を示したり、示し始めたりすることで、境界の重複が生じる可能性がある。ネルソンは次のように述べている。^[2]

「…[この分類体系]はあくまでも近似値であり、元素の性質を示す大まかな指針としてのみ使用できることを念頭に置く必要があります。しかしながら、この分類体系が適切に使用されれば、非常に有用な分類となります。純粋主義者は近似値の性質ゆえにしばしばこれを軽蔑しますが、実際には、実践的な化学者は、たとえ無意識であっても、様々な元素の化学について考える際に、この分類体系を大いに活用しています。」

2つのクラス

反応性非金属	希ガス
H、C、N、P、O、S、Se、F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

ルダキヤ。非金属は、化合物を形成する傾向によって単純に分類されます。ハロゲンは区別されません。^[3]

3つのクラス

電気陰性 非金属	非常に電気陰性度の 高い非金属	希ガス
H、C、P、S、Se、I	N、O、F、Cl、Br	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

ヴルフスベルク。非金属は、電気陰性度と酸化力の間に緩やかな相関関係があるという基準に基づいて分類されます。電気陰性度が非常に高い非金属は電気陰性度が2.8を超え、電気陰性度が低い非金属は1.9から2.8です。^[4]

その他の非金属	ハロゲン	希ガス
水素、炭素、窒素、リン、酸素、硫黄、セレン	F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

多原子 元素	二原子元素		単原子 元素（希ガス）
C、P、S、Se	H、N、O、F、Cl、Br、I		He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

ベッテルハイムらは、非金属は、周囲条件で最も熱力学的に安定した形態の分子構造に基づいて区別される、と報告している。^[5] 多原子非金属は、各原子が2つまたは3つの最近傍原子を持つ構造または分子を形成し（炭素：C _x、リン：P ₄、硫黄：S ₈、セレン：Se _x）、二原子非金属は、各原子が1つの最近傍原子を持つ分子を形成し（水素：H ₂、窒素：N ₂、酸素：O ₂、フッ素：F ₂、塩素：Cl ₂、臭素：Br ₂、ヨウ素：I ₂）、単原子希ガスは、固定された最近傍原子を持たない孤立した原子として存在する（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）。最近接原子数の漸進的な減少は、（おおよそ）金属的性質の減少と対応しています。金属間でも同様の進行が見られます。金属結合は、最近接原子数の多い中心対称の最密充填構造をとる傾向があります。真の金属と非金属の間に挟まれた遷移後金属および半金属は、中程度の最近接原子数を持つより複雑な構造をとる傾向があります。

4つのクラス

水素	非金属	ハロゲン	希ガス
H	C、N、P、O、S、Se	F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

フィールドとグレイ。水素は「他のすべての元素と非常に異なる」という理由で、単独で分類されている。^[6]残りの非金属は、非金属、ハロゲン、希ガスに分類され、名前のないクラスは、比較的強い原子間結合を持つ非金属を含むことで区別され、半金属は金属と非金属に並ぶ第三のスーパークラスとして扱われている。

水素	炭素およびその他の非金属	ハロゲン	希ガス
H	C、N、P、O、S、Se	F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

ディンウィドル。フィールドとグレイの異型で、炭素、窒素、酸素、リン、硫黄、セレンが炭素とその他の非金属に分類される。^[7]

半金属	中間 非金属	腐食性 非金属	希ガス
ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル	水素、炭素、窒素、リン、硫黄、セレン	酸素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

ヴァーノン。非金属は金属の4つの分類を補完する4つのクラスに分類され、貴金属は遷移金属のサブセットとして扱われる。半金属は、化学的に弱い非金属として扱われ、化学的に弱い境界金属と同様に扱われる。^[8]

5つのクラス

ボロイド	有機原	硫黄系	クロロイド	希ガス
B、Si	水素、炭素、窒素、酸素	P、S、Se	F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

デュパスキエ。この分類法が発表された1844年当時、希ガスは知られていませんでした。水素、炭素、窒素、酸素は、生物中に存在することから同じグループに分類されました。リン、硫黄、セレンは固体であり、平均温度100度から赤熱までで揮発し、可燃性で引火性があると特徴付けられました。^[9]

水素	半導体	その他の非金属	ハロゲン	希ガス
H	ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル	C、N、P、O、S、Se	F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

マイヤーズらは、半金属は半導体、炭素、窒素、酸素、リン、硫黄、セレンはその他の非金属として分類している。 ^[10]

水素	半金属	非金属	ハロゲン	希ガス
H	ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポルフィリン	C、N、P、O、S、Se	F、Cl、Br、I	He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn

ディングル。水素は、その特異性ゆえに、ここでも単独で位置づけられている。残りの非金属は、半金属、非金属（「典型的非金属」と呼ばれる）、ハロゲン、そして希ガスに分類される。半金属は遷移後金属、すなわち「貧弱な」金属に隣接するため、「貧弱な非金属」と改名されることもある。^[11]

6～7クラス

水素	グループ13	グループ14	ニクトゲン	カルコゲン	ハロゲン	希ガス
H		C	N、P	O、S、Se	F、Cl、Br、I	ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリンゴン、キセノン、ルビジウム

一般的な分類。関連する非金属を希ガスまたはハロゲンに分類した後、残りの非金属はグループごとに分類されます。ホウ素の扱い方によって、6つまたは7つの非金属グループに分類されます。ホウ素は場合によっては半金属とみなされます。第14族グループ、および非金属のニクトゲン、カルコゲン、ハロゲンのグループの大きさは、シリコン、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、セレン、テルル、アスタチンの扱い方によって異なります。場合によっては、2p非金属である炭素、窒素、酸素、およびその他の非金属^[12]は、より重い同族元素とは十分に異なるため、別々に扱う必要があるとみなされます。^{[n 1]}

注記

1. 例えば、グリーンウッドとアーンショウは13章にわたって非金属の化学を扱っている：(i)水素、(ii)ホウ素、(iii)炭素、(iv)シリコン、(v)ゲルマニウム（およびスズと鉛）、(vi)窒素、(vii)リン、(viii)ヒ素とアンチモン（およびビスマス）、(ix)酸素、(x)硫黄、(xi)セレンとテルル（およびポロニウム）、(xii)ハロゲン（F、Cl、Br、I、At）、(xiii)希ガス。^[13]

参考文献

引用

1. ジョーンズ 2010、169ページ
2. ネルソン 2011、57ページ
3. Rudakiya & Patel 2021、p. 37
4. ヴルフスベルク、1987 年、159–160 ページ。
5. ベッテルハイムら。 2016、p. 33—34
6. フィールド＆グレイ 2011、12ページ
7. ディンウィドル他 2018年、34～35頁
8. バーノン 2020
9. デュパスキエ、1844年、66–67ページ
10. マイヤーズ、オールダム、トッチ、2004 年、120–121 ページ
11. ディングル 2017、9、101、179ページ
12. 王ら 2020
13. グリーンウッド＆アーンショー 2002

参考文献

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