Halbmetalle oder Metalloide

Halbmetalle oder Metalloide sind chemische Elemente, die Eigenschaften sowohl von Metallen als auch von Nichtmetallen aufweisen. Metalloide sind wichtige Halbleiter, die häufig in Computern und anderen elektronischen Geräten verwendet werden.

• Bor (B): Ordnungszahl 5
• Silizium (Si): Ordnungszahl 14
• Germanium (Ge): Ordnungszahl 32
• Arsen (As): Ordnungszahl 33
• Antimon (Sb): Ordnungszahl 51
• Tellur (Te): Ordnungszahl 52
• Polonium (Po): Ordnungszahl 84
• Tennessine (Ts): Ordnungszahl 117

Obwohl Oganesson (Ordnungszahl 118) in der letzten periodischen Spalte der Elemente enthalten ist, glauben Wissenschaftler nicht, dass es sich um ein Edelgas handelt. Das Element 118 wird höchstwahrscheinlich als Metalloid identifiziert, sobald seine Eigenschaften bestätigt worden sind.

Key Takeaways: Halbmetalle oder Metalloide

• Metalloide sind chemische Elemente, die Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen aufweisen.
• Auf dem Periodensystem finden sich Metalloide entlang einer Zick-Zack-Linie zwischen Bor und Aluminium bis hinunter zu Polonium und Astat.
• Normalerweise werden die Halbmetalle oder Metalloide als Bor, Silicium, Germanium, Arsen, Antimon, Tellur und Polonium aufgeführt. Einige Wissenschaftler betrachten Tennessin und Oganesson auch als Metalloide.
• Metalloide werden zur Herstellung von Halbleitern, Keramiken, Polymeren und Batterien verwendet.
• Metalloide neigen dazu, glänzende, spröde Feststoffe zu sein, die bei Raumtemperatur als Isolatoren wirken, aber beim Erhitzen oder in Kombination mit anderen Elementen als Leiter.

Halbmetall- oder Metalloideigenschaften

Halbmetalle oder Metalloide befinden sich im Periodensystem in einer Zick-Zack-Linie, die die Grundmetalle von den Nichtmetallen trennt. Das bestimmende Merkmal von Metalloiden ist jedoch nicht so sehr ihre Position auf dem Periodensystem, sondern die extrem geringe Überlappung zwischen dem Boden des Leitungsbandes und dem oberen Rand des Valenzbandes. Eine Bandlücke trennt ein gefülltes Valenzband von einem leeren Leitungsband. Halbmetalle haben keine Bandlücke.

Im Allgemeinen haben Metalloide die physikalischen Eigenschaften von Metallen, aber ihre chemischen Eigenschaften sind denen von Nichtmetallen näher:

• Halbmetalle sind in der Regel ausgezeichnete Halbleiter, obwohl die meisten Elemente selbst technisch nicht halbleitend sind. Ausnahmen bilden Silizium und Germanium, die echte Halbleiter sind, da sie unter den richtigen Bedingungen Strom leiten können.
• Diese Elemente haben eine geringere elektrische und thermische Leitfähigkeit als Metalle.
• Halbmetalle / Metalloide weisen hohe Gitter-Dielektrizitätskonstanten und hohe diamagnetische Suszeptibilitäten auf.
• Halbmetalle sind typischerweise formbar und duktil. Eine Ausnahme bildet das spröde Silizium.
• Metalloide können bei chemischen Reaktionen Elektronen gewinnen oder verlieren. Die Oxidationszahlen der Elemente in dieser Gruppe liegen zwischen +3 und -2.
• Was das Aussehen betrifft, reichen Metalloide von stumpf bis glänzend.
• Metalloide sind in der Elektronik als Halbleiter äußerst wichtig, obwohl sie auch in optischen Fasern, Legierungen, Glas und Emails verwendet werden. Einige sind in Drogen, Reinigungsmitteln und Pestiziden enthalten. Die schwereren Elemente neigen dazu, giftig zu sein. Beispielsweise ist Polonium aufgrund seiner Toxizität und Radioaktivität gefährlich.

Unterscheidung zwischen Halbmetallen und Metalloiden

In einigen Texten werden die Begriffe Halbmetalle und Metalloide synonym verwendet. In jüngerer Zeit ist der bevorzugte Begriff für die Elementgruppe jedoch "Metalloide", so dass "Halbmetalle" auf chemische Verbindungen sowie auf Elemente angewendet werden können, die Eigenschaften sowohl von Metallen als auch von Nichtmetallen aufweisen. Ein Beispiel für eine Halbmetallverbindung ist Quecksilbertellurid (HgTe). Einige leitfähige Polymere können auch als Halbmetalle angesehen werden.

Andere Wissenschaftler betrachten Arsen, Antimon, Wismut, das Alpha-Allotrop von Zinn (α-Zinn) und das Graphit-Allotrop von Kohlenstoff als Halbmetalle. Diese Elemente werden auch als "klassische Halbmetalle" bezeichnet.

Andere Elemente verhalten sich ebenfalls wie Metalloide, sodass die übliche Gruppierung von Elementen keine feste Regel ist. Beispielsweise weisen Kohlenstoff, Phosphor und Selen sowohl metallischen als auch nichtmetallischen Charakter auf. Dies hängt zum Teil von der Form oder dem Allotrop des Elements ab. Man könnte sogar argumentieren, Wasserstoff als Metalloid zu bezeichnen; es wirkt normalerweise als nichtmetallisches Gas, kann aber unter bestimmten Umständen ein Metall bilden.

Quellen

• Addison, C. C. und D. B. Sowerby. "Hauptgruppenelemente - Gruppen v und Vi." Butterworths, 1972.
• Edwards, Peter P. und M. J. Sienko. "Über das Auftreten von Metallcharakter im Periodensystem der Elemente." Journal of Chemical Education, vol. 60, nein. 9, 1983, p. 691.
• Vernon, René E. „Welche Elemente sind Metalloide?“ Journal of Chemical Education, vol. 90, nein. 12, 2013, S. 1703–1707.