18.3 Uppbygging og almennir eiginleikar hálfmálma

Sex frumefni, sem kallast hálfmálmar, aðskilja málma frá málmleysingjum í lotukerfinu. Hálfmálmarnir eru bór, kísill, german, arsen, antímon og tellúr. Þessi frumefni hafa málmkennt útlit, en þau leiða ekki rafmagn jafn vel og málmar og eru því hálfleiðarar. Þau eru hálfleiðarar vegna þess að rafeindir þeirra eru fastar bundnar við kjarna sína en rafeindir málmleiðara. Efnafræðileg hegðun þeirra er mitt á milli hegðunar málma og málmleysingja. Til dæmis mynda hreinir hálfmálmar samgilda kristalla eins og málmleysingjar, en líkt og málmar mynda þeir yfirleitt ekki eineinda anjónir. Þessi millistigshegðun stafar að hluta til af millistigs rafneikvæðni þeirra. Í þessum kafla munum við fjalla stuttlega um efnafræðilega hegðun hálfmálma og skoða tvö þessara frumefna – bór og kísil – nánar.

Hálfmálmurinn bór sýnir marga líkindi við nágranna sinn kolefni og skánágranna sinn kísil. Öll þrjú frumefnin mynda samgild efnasambönd. Bór hefur þó einn áberandi mun að því leyti að ytri rafeindaskipan þess, 2s²2p¹, gefur því eina gildisrafeind færri en það hefur gildissvigrúm. Þrátt fyrir að bór sýni oxunartöluna +3 í flestum stöðugum efnasamböndum sínum, veitir þessi rafeindaskortur bór getu til að mynda aðrar, stundum brotakenndar, oxunartölur, sem koma til dæmis fyrir í bórhýdríðum.

Kísill hefur gildishvolfs rafeindaskipanina 3s²3p² og myndar oftast ferflötungsformgerðir þar sem hann er sp³ blendingsmyndaður með formlega oxunartöluna +4. Helsti munurinn á efnafræði kolefnis og kísils stafar af hlutfallslegum styrk kolefnis-kolefnis tengisins, getu kolefnis til að mynda stöðug tengi við sjálft sig og tilvist tómra 3d gildishvolfs svigrúma í kísli. Tóm d svigrúm kísils og tómt p svigrúm bórs gera ferflötungs kísilefnasamböndum og þríhyrningslaga flötum bórefnasamböndum kleift að virka sem Lewis-sýrur. Kolefni hefur aftur á móti engin tiltæk gildishvolfs svigrúm; ferflötungs kolefnissambönd geta ekki virkað sem Lewis-sýrur. German er mjög líkt kísli í efnafræðilegri hegðun sinni.

Arsen og antímon mynda yfirleitt efnasambönd þar sem oxunartalan +3 eða +5 kemur fram; þó getur arsen myndað arseníð með oxunartöluna –3. Þessi frumefni falla aðeins lítillega á í þurru lofti en oxast auðveldlega við upphitun. Antímon hvarfast auðveldlega við hlutfallslegt magn af flúori, klór, brómi eða joði og myndar þríhalíð eða, með umframmagni af flúori eða klór, myndar það pentahalíðin SbF₅ og SbCl₅. Það myndar antímon(III)súlfíð, Sb₂S₃, eða antímon(V)súlfíð, Sb₂S₅, þegar það er hitað með brennisteini, allt eftir hlutfallaefnafræðinni. Eins og við var að búast er málmkenndur eiginleiki frumefnisins meiri en arsens, sem er beint fyrir ofan það í hópi 15.

Tellúr binst beint við flest frumefni. Stöðugustu tellúrsamböndin eru tellúríð – sölt af Te²⁻ mynduð með virkum málmum og lantaníðum – og efnasambönd með súrefni, flúori og klór, þar sem tellúr sýnir venjulega oxunartöluna +2 eða +4. Þrátt fyrir að tellúr(VI) efnasambönd séu þekkt (til dæmis TeF₆), er áberandi mótstaða gegn oxun upp í þessa hámarks oxunartölu hópsins.

Formgerðir hálfmálma

Samgild tengi eru lykillinn að kristalformgerðum hálfmálma. Að þessu leyti líkjast þessi frumefni málmleysingjum í hegðun sinni.

Hreinn kísill, german, arsen, antímon og tellúr eru gljáandi, málmkennd föst efni. Kísill og german kristallast með demantsformgerð. Hver frumeind innan kristalsins hefur samgild tengi við fjórar nágrannafrumeindir á hornum reglulegs ferflötungs. Einkristallar kísils og germans eru risastórar, þrívíðar sameindir. Til eru nokkrar fjölmyndir af arseni þar sem sú stöðugasta er lagskipt og inniheldur bárótt lög af arsenfrumeindum. Hver arsenfrumeind myndar samgild tengi við þrjár aðrar frumeindir innan lagsins. Kristalformgerð antímons er svipuð og arsens, en báðar eru sýndar í Mynd 18.12. Formgerðir arsens og antímons eru svipaðar formgerð grafíts, sem fjallað er um síðar í þessum kafla. Tellúr myndar kristalla sem innihalda óendanlegar spíral keðjur af tellúrfrumeindum. Hver frumeind í keðjunni tengist tveimur öðrum frumeindum.

Four images are shown and are labeled “a,” “b,” “c,” and “d.” Images a and b show atoms that are single bonded together arranged in a zigzag pattern in layers. Image c shows atoms that are single bonded together into hexagons that form sheets. These sheets are shown layered one above the other. Image d shows atoms that are single bonded together in twisting chains. — Mynd 18.12 (a) Arsen og (b) antímon hafa lagskipta formgerð svipaða og (c) grafít, nema hvað lögin eru bárótt frekar en flöt. (d) Hreint tellúr myndar spíralkeðjur.

Hreint kristallað bór er gegnsætt. Kristallarnir samanstanda af tuttuguflötungum, eins og sýnt er í Mynd 18.13, með bórfrumeind á hverju horni. Í algengustu mynd bórs pakkast tuttuguflötungarnir saman á svipaðan hátt og kúbísk þéttpökkun kúlna. Öll bór-bór tengi innan hvers tuttuguflötungs eru eins og eru um það bil 176 pm að lengd. Í mismunandi myndum bórs eru mismunandi fyrirkomulag og tengingar milli tuttuguflötunganna.

An image shows a group of atoms, each labeled, “B,” connected together with single bonds into a symmetrical, twenty-sided shape. — Mynd 18.13 Tuttuguflötungur er samhverft, fast form með 20 flötum, sem hver um sig er jafnhliða þríhyrningur. Fletirnir mætast í 12 hornum.

Nafnið kísill er dregið af latneska orðinu yfir tinnu, silex. Hálfmálmurinn kísill myndar auðveldlega efnasambönd sem innihalda Si-O-Si efnatengi, sem eru afar mikilvæg í heimi steinefna. Þessi tengigeta er í andstöðu við málmleysingjann kolefni, en hæfni þess til að mynda kolefnis-kolefnis efnatengi gefur því forgang í heimi plantna og dýra.

Tilvist, framleiðsla og efnasambönd bórs og kísils

Bór- og kísilhalíð

Bórtríhalíð—BF₃, BCl₃, BBr₃ og BI₃—er hægt að framleiða með beinu efnahvarfi frumefnanna. Þessar óskautuðu sameindir innihalda bór með sp²-tvinnblöndun og þríhyrningslaga flata sameindabyggingu. Flúoríð- og klóríðsamböndin eru litlausar lofttegundir, brómíðið er vökvi og joðíðið er hvítt kristalkennt fast efni.

Að undanskildu bórtríflúoríði vatnsrofnast bórtríhalíð auðveldlega í vatni og mynda bórsýru og samsvarandi halógenvetnissýru. Bórtríklóríð hvarfast samkvæmt jöfnunni:

{BCl}_{3} (g) + {3H}_{2} O (l) ⟶ B {(OH)}_{3} (a q) + 3HCl (a q)

Bórtríflúoríð hvarfast við flúorvetnissýru og myndar lausn af flúorbórsýru, HBF₄:

{BF}_{3} (a q) + HF (a q) + H_{2} O (l) ⟶ H_{3} O^{+} (a q) + {BF}_{4}^{−} (a q)

Í þessu efnahvarfi virkar BF₃ sameindin sem Lewis-sýra (rafeindaparþegi) og þiggur rafeindapar frá flúoríðjón:

Two Lewis structures are drawn and connected by a right-facing arrow. The left structure shows a boron atom surrounded by four fluorine atoms, each with four lone pairs of electrons. The left fluorine atom has a positive and negative symbol drawn next to it. The second image is the same as the first except the positive and negative signs are missing and the entire structure is surrounded by brackets. There is a negative sign outside and superscript to the brackets.

Öll tetrahalíð kísils, SiX₄, hafa verið framleidd. Hægt er að framleiða kísiltetraklóríð með beinni klórun við hækkað hitastig eða með því að hita kísildíoxíð með klór og kolefni:

{SiO}_{2} (s) + 2C (s) + {2Cl}_{2} (g) \overset{Δ}{\to} {SiCl}_{4} (g) + 2CO (g)

Kísiltetraklóríð er samgild ferflötungssameind, sem er óskautaður, litlaus vökvi með lágt suðumark (57 °C).

Hægt er að framleiða kísiltetraflúoríð með efnahvarfi kísildíoxíðs og flúorvetnissýru:

{SiO}_{2} (s) + 4HF (g) ⟶ {SiF}_{4} (g) + {2H}_{2} O (l) Δ H ° = −191,2 kJ

Flúorvetnissýra er eina algenga sýran sem hvarfast við kísildíoxíð eða síliköt. Þetta efnahvarf á sér stað vegna þess að kísil-flúor efnatengið er eina efnatengið sem kísill myndar sem er sterkara en kísil-súrefnis efnatengið. Af þessari ástæðu er hægt að geyma allar algengar sýrur, aðrar en flúorvetnissýru, í glerílátum.

Að undanskildu kísiltetraflúoríði eru kísilhalíð afar viðkvæm fyrir vatni. Við snertingu við vatn hvarfast SiCl₄ hratt við hýdroxíðhópa og kemur í stað allra fjögurra klórfrumeindanna til að mynda óstöðuga ortókísilsýru, Si(OH)₄ eða H₄SiO₄, sem brotnar hægt niður í SiO₂.

Bór- og kísiloxíð og afleiður þeirra

Bór brennur við 700 °C í súrefni og myndar bóroxíð, B₂O₃. Bóroxíð er nauðsynlegt til framleiðslu á hitaþolnu bórsílíkatgleri, eins og því sem sýnt er á Mynd 18.14 og ákveðnum sjónglerjum. Bóroxíð leysist upp í heitu vatni og myndar bórsýru, B(OH)₃:

B_{2} O_{3} (s) + {3H}_{2} O (l) ⟶ 2B {(OH)}_{3} (a q)

A photo of beakers, flasks, and graduated cylinders is shown. Each piece of glassware holds a different color liquid. — Mynd 18.14 Rannsóknarstofuglös, eins og Pyrex og Kimax, eru gerð úr bórsílíkatgleri vegna þess að þau brotna ekki við hitun. Bóröt í glerinu hjálpa til við að miðla áhrifum varmaþenslu og samdráttar. Þetta dregur úr líkum á varmaáfalli, sem veldur því að sílíkatgler springur við hraða hitun eða kólnun. (Heimild: „Tweenk“/Wikimedia Commons)

Bórfrumeindin í B(OH)₃ er sp²-tvinnblönduð og er í miðju jafnhliða þríhyrnings með súrefnisfrumeindir á hornunum. Í föstu B(OH)₃ halda vetnistengi þessum þríhyrningslaga einingum saman. Bórsýra, sýnd á Mynd 18.15, er mjög veik sýra sem virkar ekki sem róteindagjafi heldur sem Lewis-sýra, sem þiggur óbundið rafeindapar frá Lewis-basanum OH⁻:

B {(OH)}_{3} (a q) + {2H}_{2} O (l) ⇌ B {(OH)}_{4}^{−} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) K_{a} = 5,8 \times 10^{−10}

A Lewis structure shows a boron atom single bonded to three oxygen atoms, each of which is single bonded to a hydrogen atom. The oxygen atoms are arranged at equal angles around the boron atom and each angle is labeled,“120 degrees.” — Mynd 18.15 Bórsýra hefur flata byggingu með þremur –OH hópum sem dreifast jafnt í 120° hornum hver frá öðrum.

Þegar bórsýra er hituð í 100 °C klofna vatnssameindir út á milli aðlægra –OH hópa og mynda metabórsýru, HBO₂. Við um 150 °C myndast fleiri B-O-B tengi sem tengja BO₃ hópana saman með sameiginlegum súrefnisfrumeindum og mynda tetrabórsýru, H₂B₄O₇. Fullkomið vatnstap, við enn hærra hitastig, leiðir til myndunar bóroxíðs.

Bóröt (e. borates) eru sölt af oxósýrum bórs. Bóröt myndast við efnahvörf basa við oxósýru eða við sambræðslu bórsýru eða bóroxíðs við málmoxíð eða hýdroxíð. Bóratanjónir spanna allt frá einföldu þríhyrningslaga flötu ${{{\text{BO}}}_{3}^{{3−}}}$ jóninni yfir í flóknar tegundir sem innihalda keðjur og hringi af þrí- og fjórtengdum bórfrumeindum. Bygging anjónanna sem finnast í CaB₂O₄, K[B₅O₆(OH)₄]⋅2H₂O (oft skrifað KB₅O₈⋅4H₂O) og Na₂[B₄O₅(OH)₄]⋅8H₂O (oft skrifað Na₂B₄O₇⋅10H₂O) er sýnd á Mynd 18.16. Mikilvægasta bóratið í viðskiptum er bórax, Na₂[B₄O₅(OH)₄]⋅8H₂O, sem er mikilvægur hluti sumra þvottaefna. Mest af framboði bórax kemur beint úr þurrum vötnum, eins og Searles Lake í Kaliforníu, eða er unnið úr kerníti, Na₂B₄O₇⋅4H₂O.

Three Lewis structures are shown and labeled, “a,” “b,” and “c.” Structure a shows a boron atom single bonded to two oxygen atoms. One oxygen atom has a negative charge, and the other is single bonded to a second boron atom. This boron atom is single bonded to oxygen atoms, just like the first, to create a repeating chain of these units. The first two boron atoms and their attached oxygen atoms are surrounded by a dotted-line box and labeled, “B subscript 2 O subscript 4 superscript 2 negative sign unit.” Structure b shows two hexagonal ring structures, attached together in the center by a boron atom. Each ring is made up of alternating boron and oxygen atoms, with four hydroxyl groups located at the outer upper and lower corners of the whole structure. Brackets and a superscripted negative sign surround the structure. Structure c shows an eight-sided ring structure made up of alternating boron and oxygen atoms. Each boron atom is attached to a hydroxyl group and an oxygen atom is single bonded to the first and third boron atoms. This oxygen atom is located in the center of the ring. The whole structure is surrounded by brackets and has a superscripted 2 negative sign. — Mynd 18.16 Bóratanjónirnar eru (a) CaB₂O₄, (b) KB₅O₈⋅4H₂O og (c) Na₂B₄O₇⋅10H₂O. Anjónin í CaB₂O₄ er „óendanleg“ keðja.

Kísildíoxíð, kísill, kemur fyrir bæði í kristölluðu og formlausu formi. Venjulega kristallaða form kísildíoxíðs er kvars, hart, stökkt, glært, litlaust fast efni. Það er nytsamlegt á margan hátt – fyrir byggingarskreytingar, hálfeðalsteina og tíðnistýringu í útvarpssendum. Kísill tekur á sig mörg kristölluð form, eða fjölbrigði (e. polymorphs), í náttúrunni. Snefilmagn af Fe³⁺ í kvarsi gefur ametýsti einkennandi fjólubláan lit. Hugtakið kvars er einnig notað um hluti eins og rör og linsur sem eru framleiddar úr formlausum kísli. Ópall er náttúrulegt form af formlausum kísli.

Munurinn á byggingu og eðliseiginleikum kísildíoxíðs og koldíoxíðs er áhugaverður, eins og sýnt er á Mynd 18.17. Fast koldíoxíð (þurrís) inniheldur stakar CO₂ sameindir þar sem hvort tveggja súrefnisfrumeindanna er tengt kolefnisfrumeindinni með tvítengjum. Mjög veikir millisameindakraftar halda sameindunum saman í kristallinum. Rokgjarni þurrís endurspeglar þessa veiku krafta milli sameinda. Aftur á móti er kísildíoxíð samgilt netfast efni. Í kísildíoxíði tengist hver kísilfrumeind fjórum súrefnisfrumeindum með eintengjum sem vísa í átt að hornum reglulegs ferflötungs og SiO₄ ferflötungar deila súrefnisfrumeindum. Þessi fyrirkomulag gefur þrívítt, samfellt kísil-súrefnisnet. Kvarskristall er stórsameind kísildíoxíðs. Munurinn á þessum tveimur efnasamböndum er hæfni frumefna í hópi 14 til að mynda sterk π-tengi. Frumefni í annarri lotu, eins og kolefni, mynda mjög sterk π-tengi, sem er ástæðan fyrir því að koldíoxíð myndar litlar sameindir með sterkum tvítengjum. Frumefni neðar en í annarri lotu, eins og kísill, mynda ekki π-tengi jafn auðveldlega og frumefni í annarri lotu, og þegar þau myndast eru π-tengin veikari en þau sem mynduð eru af frumefnum í annarri lotu. Af þessari ástæðu inniheldur kísildíoxíð ekki π-tengi heldur aðeins σ-tengi.

Two images and two photos are shown and labeled, “a,” and “b.” Image a shows a ball-and-stick model of a carbon atom single bonded to two oxygen atoms. The ball-and-stick model is labeled, “C O subscript 2.” Above this model is a photo of dry ice in a mason jar of a clear liquid. The dry ice is sublimating. The photo is labeled, “dry ice.” Image b shows four connected ring structures made up of alternating silicon and oxygen atoms that are single bonded to one another. The model is labeled, “S i O subscript 2.” Above the model is a photo labeled, “quartz.” It shows a solid crystal. — Mynd 18.17 Vegna þess að kolefni hefur tilhneigingu til að mynda tví- og þrítengi en kísill ekki, er (a) koldíoxíð stök sameind með tveimur C=O tvítengjum og (b) kísildíoxíð er óendanlegt net súrefnisfrumeinda sem brúa á milli kísilfrumeinda þar sem hver kísilfrumeind hefur fjögur Si-O eintengi. (mynd a: breyting á verki eftir Erica Gerdes; mynd b: breyting á verki eftir Didier Descouens)

Við 1600 °C bráðnar kvars og myndar seigfljótandi vökva. Þegar vökvinn kólnar kristallast hann ekki auðveldlega heldur ofurkólnar yfirleitt og myndar gler, einnig kallað kísill. SiO₄ ferflötungarnir í glerkenndum kísli hafa tilviljanakennt fyrirkomulag sem er einkennandi fyrir ofurkælda vökva og glerið hefur nokkra mjög gagnlega eiginleika. Kísill er mjög gegnsær fyrir bæði sýnilegu og útfjólubláu ljósi. Af þessari ástæðu er hann mikilvægur í framleiðslu lampa sem gefa frá sér geislun ríka af útfjólubláu ljósi og í ákveðnum sjóntækjum sem vinna með útfjólubláu ljósi. Þenslustuðull kísilgler er mjög lágur; því valda hraðar hitastigsbreytingar því ekki að það brotnar. CorningWare og önnur keramíkeldunaráhöld innihalda formlausan kísil.

Silíköt (e. silicates) eru sölt sem innihalda anjónir samsettar úr kísli og súrefni. Í næstum öllum silíkötum koma sp³-blendingsmyndaðar kísilfrumeindir fyrir í miðjum ferflötunga með súrefni á hornunum. Það er breytileiki í hlutfalli kísils og súrefnis sem verður vegna þess að kísil-súrefnis ferflötungar geta verið til sem stakar, sjálfstæðar einingar eða deilt súrefnisfrumeindum á hornum á ýmsa vegu. Að auki veldur tilvist margs konar katjóna miklum fjölda silíkatsteinda.

Mörg keramíkefni eru samsett úr silíkötum. Með því að bæta við litlu magni af öðrum efnasamböndum er hægt að breyta eðliseiginleikum silíkatefnanna til að framleiða keramík með gagnlegum eiginleikum.

Bór er minna en 0,001% af massa jarðskorpunnar. Í náttúrunni finnst það aðeins í efnasamböndum með súrefni. Bór er víða að finna á eldfjallasvæðum sem bórsýra, B(OH)₃, og á þurrum vatnasvæðum, þar á meðal á eyðimerkursvæðum Kaliforníu, sem bórat og sölt bórsýra, svo sem bórax, Na₂B₄O₇⋅10H₂O.

Bór sem frumefni er efnafræðilega óvirkt við stofuhita og hvarfast aðeins við flúor og súrefni og myndar þá bórtríflúoríð, BF₃, og bóroxíð, B₂O₃. Við hærra hitastig hvarfast bór við alla málmleysingja, nema tellúr og eðallofttegundir, og við næstum alla málma; það oxast í B₂O₃ þegar það er hitað með þéttri saltpéturssýru eða brennisteinssýru. Bór hvarfast ekki við sýrur sem ekki eru oxandi. Mörg bórsambönd hvarfast auðveldlega við vatn og mynda bórsýru, B(OH)₃ (stundum skrifað sem H₃BO₃).

Afoxun bóroxíðs með magnesíumdufti myndar bór (95–98,5% hreint) sem brúnt, formlaust duft:

B_{2} O_{3} (s) + 3Mg (s) ⟶ 2B (s) + 3MgO (s)

Formlaust (e. amorphous) efni er efni sem virðist vera fast efni, en hefur ekki langdræga skipan eins og raunverulegt fast efni. Meðhöndlun með saltsýru fjarlægir magnesíumoxíðið. Frekari hreinsun á bórinu hefst með því að breyta óhreina bórinu í bórtríklóríð. Næsta skref er að hita efnablöndu af bórtríklóríði og vetni:

{2BCl}_{3} (g) + {3H}_{2} (g) \overset{1500 °C}{\to} 2B (s) + 6HCl (g) Δ H ° = 253,7 kJ

Kísill er næstum fjórðungur af massa jarðskorpunnar – næstalgengastur á eftir súrefni. Jarðskorpan er næstum eingöngu samsett úr steinefnum þar sem kísilfrumeindir eru í miðju kísil-súrefnis fjórflötungs, sem tengjast á ýmsa vegu og mynda meðal annars keðjur, lög og þrívíðar grindur. Þessi steinefni eru megnið af flestum algengum bergtegundum, jarðvegi og leir. Auk þess innihalda efni eins og múrsteinar, keramík og gler kísilsambönd.

Mögulegt er að framleiða kísil með háhitaafoxun kísildíoxíðs með sterkum afoxunarefnum, svo sem kolefni og magnesíum:

\begin{array}{l} {SiO}_{2} (s) + 2C (s) \overset{Δ}{\to} Si (s) + 2CO (g) \\ {SiO}_{2} (s) + 2Mg (s) \overset{Δ}{\to} Si (s) + 2MgO (s) \end{array}

Sérlega hreinn kísill er nauðsynlegur til framleiðslu á rafeindabúnaði úr hálfleiðurum. Þetta ferli hefst með því að breyta óhreinum kísli í kísiltetrahalíð, eða sílan (SiH₄), og síðan niðurbroti við hátt hitastig. Svæðishreinsun, sýnd á Mynd 18.18, lýkur hreinsuninni. Í þessari aðferð er kísilstöng hituð á öðrum endanum með hitagjafa sem myndar þunnan þverskurð af bráðnum kísli. Með því að lækka stöngina hægt í gegnum hitagjafann færist bráðna svæðið frá einum enda stangarinnar til annars. Þegar þetta þunna, bráðna svæði færist, leysast óhreinindi í kísilnum upp í fljótandi kísilnum og færast með bráðna svæðinu. Að lokum færast óhreinindin að öðrum enda stangarinnar, sem síðan er skorinn af.

Mynd 18.18 Svæðishreinsunarbúnaður notaður til að hreinsa kísil.

Þessi mjög hreinsaði kísill, sem inniheldur ekki meira en einn hluta óhreininda á móti milljón hlutum kísils, er mikilvægasta frumefnið í tölvuiðnaðinum. Hreinn kísill er nauðsynlegur í rafeindabúnaði úr hálfleiðurum eins og smárum, tölvukubbum og sólarsellum.

Líkt og sumir málmar verður yfirborðsvörn kísils vegna myndunar á mjög þunnri oxíðfilmu (aðallega kísildíoxíð, SiO₂). Kísildíoxíð er auðleyst í heitum vatnslausnum basa; því eyðileggja sterkir basar yfirborðsvörnina. Fjarlæging yfirborðsvarnarlagsins gerir basanum kleift að leysa upp kísilinn og mynda vetnisgas og sílikatanjónir. Til dæmis:

Si (s) + {4OH}^{−} (a q) ⟶ {SiO}_{4}^{4−} (a q) + {2H}_{2} (g)

Kísill hvarfast við halógena við hátt hitastig og myndar rokgjörn tetrahalíð, svo sem SiF₄.

Ólíkt kolefni myndar kísill ekki auðveldlega tvítengi eða þrítengi. Kísilsambönd með almennu formúlunni SiX₄, þar sem X er mjög rafneikvæður hópur, geta virkað sem Lewis-sýrur til að mynda sex-hnita kísil. Til dæmis hvarfast kísiltetraflúoríð, SiF₄, við natríumflúoríð og gefur Na₂[SiF₆], sem inniheldur áttflötungs ${{{{[ {{{\text{SiF}}}_{6}} ]}}}^{{2−}}}$ jónina þar sem kísill er sp³d² blendingsbúinn:

2NaF (s) + {SiF}_{4} (g) ⟶ {Na}_{2} {SiF}_{6} (s)

Antimon hvarfast auðveldlega við hlutfallslegt magn af flúor, klór, bróm eða joði og gefur tríhalíð eða, með umframmagni af flúor eða klór, myndar pentahalíðin SbF₅ og SbCl₅. Það myndar antimon(III)súlfíð, Sb₂S₃, eða antimon(V)súlfíð þegar það er hitað með brennisteini, allt eftir hlutfallaefnafræðinni. Eins og við var að búast er málmkenndara eðli frumefnisins meira en arsens, sem er beint fyrir ofan það í hópi 15.

Námsmarkmið