Halvmetaller eller metalloider

Elementer med egenskaper til både metaller og ikke-metaller

ALFRED PASIEKA / VITENSKAPENS FOTOBIBLIOTEK / Getty Images

Halvmetaller eller metalloider er kjemiske elementer som har egenskaper til både metaller og ikke-metaller. Metalloider er viktige halvledere, ofte brukt i datamaskiner og andre elektroniske enheter.

Bor (B):Atomnummer 5 Silisium (Ja):Atomnummer 14 Germanium (Ge):Atomnummer 32 Arsenikk (Som):Atomnummer 33 Antimon (Sb):Atomnummer 51 Tellur (De):Atomnummer 52 Polonium (Etter):Atomnummer 84 Tennessine (Ts):Atomnummer 117

Selv om oganesson (atomnummer 118) er i den siste periodiske kolonnen med grunnstoffer, tror ikke forskerne at det er en edelgass. Element 118 vil mest sannsynlig bli identifisert som et metalloid når dets egenskaper er bekreftet.

Viktige takeaways: Halvmetaller eller metalloider

• Metalloider er kjemiske elementer som viser egenskaper til både metaller og ikke-metaller.
• På det periodiske systemet finnes metalloider langs en sikk-sakk-linje mellom bor og aluminium ned til polonium og astatin.
• Vanligvis er halvmetallene eller metalloidene oppført som bor, silisium, germanium, arsen, antimon, tellur og polonium. Noen forskere anser også at tennessine og oganesson er metalloider.
• Metalloider brukes til å lage halvledere, keramikk, polymerer og batterier.
• Metalloider har en tendens til å være skinnende, sprø faste stoffer som fungerer som isolatorer ved romtemperatur, men som ledere når de varmes opp eller kombineres med andre elementer.

Halvmetall- eller metalloidegenskaper

Halvmetaller eller metalloider finnes i en sikk-sakk-linje på det periodiske systemet, som skiller de grunnleggende metallene fra ikke-metallene. Imidlertid er den definerende egenskapen til metalloider ikke så mye deres plassering på det periodiske systemet som den ekstremt lille overlappingen mellom bunnen av ledningsbåndet og toppen av valensbåndet. Et båndgap skiller et fylt valensbånd fra et tomt ledningsbånd. Halvmetaller har ikke et båndgap.

Generelt har metalloider de fysiske egenskapene til metaller, men deres kjemiske egenskaper er nærmere de til ikke-metaller:

• Halvmetaller har en tendens til å lage utmerkede halvledere, selv om de fleste av elementene i seg selv ikke er teknisk halvledende. Unntak er silisium og germanium, som er ekte halvledere, da de kan lede elektrisitet under de rette forholdene.
• Disse elementene har lavere elektrisk og termisk ledningsevne enn metaller.
• Halvmetaller/metalloider har høye gitterdielektriske konstanter og høye diamagnetiske følsomheter.
• Halvmetaller er vanligvis formbare og duktil . Ett unntak er silisium, som er sprøtt.
• Metalloider kan enten få eller miste elektroner under kjemiske reaksjoner. Oksidasjonstall av grunnstoffer i denne gruppen varierer fra +3 til -2.
• Når det gjelder utseende, varierer metalloider fra matte til skinnende.
• Metalloider er ekstremt viktige i elektronikk som halvledere, selv om de også brukes i optiske fibre, legeringer , glass og emaljer. Noen finnes i narkotika, rengjøringsmidler og plantevernmidler. De tyngre elementene har en tendens til å være giftige. Polonium, for eksempel, er farlig på grunn av sin toksisitet og radioaktivitet.

Skille mellom halvmetaller og metalloider

Noen tekster bruker begrepene halvmetaller og metalloider om hverandre, men i senere tid er den foretrukne betegnelsen for elementgruppen 'metalloider', slik at 'halvmetaller' kan brukes på kjemiske forbindelser så vel som elementer som viser egenskaper til både metaller og ikke-metaller. Et eksempel på en semimetallforbindelse er kvikksølvtellurid (HgTe). Noen ledende polymerer kan også betraktes som halvmetaller.

Andre forskere vurderer arsenikk , antimon, vismut, alfa-allotropen til tinn (α-tinn), og grafittallotropen til karbon for å være halvmetaller. Disse elementene er også kjent som 'klassiske halvmetaller'.

Andre elementer oppfører seg også som metalloider , så den vanlige grupperingen av elementer er ikke en hard og rask regel. For eksempel har karbon, fosfor og selen både metallisk og ikke-metallisk karakter. Til en viss grad avhenger dette av elementets form eller allotrope. Det kan til og med argumenteres for å kalle hydrogen en metalloid; den fungerer normalt som en ikke-metallisk gass, men kan danne et metall under visse omstendigheter.

Kilder

• Addison, C.C og D.B. Sowerby. 'Hovedgruppeelementer - Grupper v og Vi.' Butterworths, 1972.
• Edwards, Peter P. og M. J. Sienko. Om forekomsten av metalliske tegn i grunnstoffenes periodiske system. Journal of Chemical Education , vol. 60, nei. 9, 1983, s. 691.
• Vernon, René E. Hvilke elementer er metalloider? Journal of Chemical Education , vol. 90, nei. 12, 2013, s. 1703–1707.