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Wo sind Metalloide im Periodensystem?

Was sind die Halbmetalle?

Ein Halbmetall ist ein Element mit Eigenschaften, die zwischen denen von Metallen und Nichtmetallen liegen. Metalloide können auch als Halbmetalle bezeichnet werden. Im Periodensystem gelten die grün gefärbten Elemente, die im Allgemeinen an die Treppenstufenlinie grenzen, als Halbmetalle.

Beachten Sie, dass Aluminium an die Linie grenzt, aber als Metall betrachtet wird, da alle seine Eigenschaften denen von Metallen ähneln.

Es gibt keine Standarddefinition eines Halbmetalls und keine vollständige Einigung darüber, welche Elemente Halbmetalle sind. Trotz der fehlenden Spezifität wird der Begriff in der Chemieliteratur weiter verwendet.

Die sechs allgemein anerkannten Halbmetalle sind Bor, Silizium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur. Fünf Elemente werden seltener so klassifiziert:Kohlenstoff, Aluminium, Selen, Polonium und Astat.

In einem Standardperiodensystem befinden sich alle elf Elemente in einem diagonalen Bereich des p-Blocks, der sich von Bor oben links bis Astat unten rechts erstreckt. Einige Periodensysteme enthalten eine Trennlinie zwischen Metallen und Nichtmetallen, und die Halbmetalle können in der Nähe dieser Linie gefunden werden.

Einige Allotrope von Elementen zeigen ein ausgeprägteres Metall-, Metalloid- oder Nichtmetallverhalten als andere. Das Element Kohlenstoff; sein Diamant-Allotrop ist nichtmetallisch; das Graphit-Allotrop ist jedoch elektrisch leitfähig und zeigt Eigenschaften, die eher denen eines Halbmetalls ähneln. Phosphor, Zinn, Selen und Wismut haben ebenfalls Allotrope, die ein grenzwertiges Verhalten zeigen.

Metalloide haben tendenziell ein metallisches Aussehen, verhalten sich aber in den meisten chemischen Reaktionen eher wie Nichtmetalle. Alle Metalloide sind bei Raumtemperatur fest. Sie sind viel spröder als Metalle, aber viel schlechtere elektrische Leiter. Die hybriden Eigenschaften von Metalloiden bieten ein breites Spektrum realer Anwendungen wie Metalllegierungen, Flammschutzmittel und Halbleiter/Elektronik.

Wo sind Metalloide im Periodensystem?

Metalloide liegen auf beiden Seiten der Trennlinie zwischen Metallen und Nichtmetallen. Dies kann in verschiedenen Konfigurationen in einigen Periodensystemen gefunden werden. Elemente links unten von der Linie zeigen im Allgemeinen ein zunehmendes metallisches Verhalten; Elemente oben rechts zeigen zunehmendes nichtmetallisches Verhalten. Bei der Darstellung als reguläre Treppenstufe liegen die Elemente mit der höchsten kritischen Temperatur für ihre Gruppen (Li, Be, Al, Ge, Sb, Po) direkt unter der Linie.

Metalloide befinden sich zwischen Metallen und Nichtmetallen. Die orange Farbe im Periodensystem steht für Halbmetalle. Sie bilden eine trennende Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen.

Mit anderen Worten, Metalloide (Halbmetalle) befinden sich auf der rechten Seite der Post-Übergangsmetalle und auf der linken Seite der Nichtmetalle. Wir können auch sagen, dass Metalloide im diagonalen Bereich des p-Blocks im Periodensystem vorhanden sind.

Gemeinsame Eigenschaften von Metalloiden

Metalloide haben Eigenschaften, die zwischen den Eigenschaften von Nichtmetallen und Metallen liegen. Die meisten Halbmetalle haben:

Lassen Sie uns zusammenfassend einen kurzen Blick auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Halbmetallen werfen.

Physikalische Eigenschaften von Metalloiden

Physikalische Eigenschaften sind Eigenschaften, die dokumentiert oder beobachtet werden können, ohne die Substanz des Elements zu verändern, ohne die Gruppe von Molekülen in Substanzen umzuwandeln. Zu den physikalischen Eigenschaften gehören Dinge wie der Gefrierpunkt und die Dichte.

Die physikalischen Eigenschaften von Halbmetallen sind wie folgt:

Chemische Eigenschaften von Metalloiden

Chemische Eigenschaften sind diejenigen, die definieren, wie ein Stoff mit anderen Stoffen interagiert/reagiert oder sich von einem Stoff zu einem anderen Stoff ändert. Chemische Reaktionen sind der einzige Zeitpunkt, an dem die chemischen Eigenschaften eines Elements quantifiziert werden können. Zu den chemischen Reaktionen gehören Dinge wie Rauschen, Brennen, Anlaufen, Explodieren usw.

Die chemischen Eigenschaften von Halbmetallen sind wie folgt:

Charakteristische Eigenschaften von Metalloiden

Metalloide sind bei weitem die kleinste Gruppe von Elementen, da nur sechs Elemente definitiv als Metalloide klassifiziert werden. Sie können zwischen drei und sechs Valenzelektronen in ihrer äußeren Energiehülle haben. Dies ist der Treiber ihrer Reaktivität/chemischen Verhaltens.

Bor, das nur drei Valenzelektronen hat, verhält sich bei chemischen Reaktionen ähnlich wie Metall, indem es seine Elektronen abgibt. Die anderen Metalloide mit vier oder mehr Valenzelektronen neigen dazu, sich eher wie Nichtmetalle zu verhalten und während der Reaktionen Elektronen zu gewinnen.

Lassen Sie uns einige Fakten über die einzelnen Halbmetalle erfahren, beginnend mit Bor.

Beispiele für Metalloide im Periodensystem

1. Bor

Bor ist ein vielseitiges Element, das in eine Reihe von Verbindungen eingebaut werden kann. Borosilikatglas ist extrem temperaturwechselbeständig. Extreme Temperaturänderungen von Objekten, die Borosilikat enthalten, verursachen im Gegensatz zu anderen Glaszusammensetzungen, die brechen oder zerbrechen würden, keine Schäden am Material.

Aufgrund ihrer Festigkeit werden Borfilamente als leichte, hochfeste Materialien für Flugzeuge, Golfschläger und Angelruten verwendet. Natriumtetraborat wird häufig in Glasfasern als Isolierung verwendet und wird auch in vielen Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt.

2. Silizium

Silizium ist ein typisches Halbmetall. Es hat Glanz wie ein Metall, ist aber spröde wie ein Nichtmetall. Silizium wird in großem Umfang in Computerchips und anderer Elektronik verwendet, da seine elektrische Leitfähigkeit zwischen der eines Metalls und der eines Nichtmetalls liegt.

Es ist ein starker Halbleiter, was bedeutet, dass es den Strom bei höheren Temperaturen effizienter leitet. Siliziumverbindungen, sogenannte Silikate, machen fast 90 % der Erdkruste aus, reines Silizium ist selten. Es ist jedoch relativ häufig in Asteroiden, Monden und kosmischem Staub. Silikate werden häufig bei der Herstellung von Zement, Porzellan und Keramik verwendet.

Im 21. Jahrhundert hat Silizium durch seine Bedeutung für die Entwicklung der Halbleiterelektronik die Weltwirtschaft massiv beeinflusst. Reines Silizium war von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Chips und Transistoren für integrierte Schaltkreise, die beide entscheidende Komponenten moderner elektronischer Geräte wie Mobiltelefone, Fernsehgeräte und Haushaltsgeräte sind.

3. Germanium

Germanium ist ein glänzender grau-weißer Feststoff. Es hat eine Dichte von 5,323 g/cm3 und ist hart und spröde. Es ist bei Raumtemperatur meist nicht reaktiv, wird aber langsam von heißer konzentrierter Schwefel- oder Salpetersäure angegriffen. Germanium reagiert auch mit geschmolzenem Ätznatron zu Natriumgermanat Na2 GeO3 und Wasserstoffgas. Es schmilzt bei 938 °C.

Es ist auch ein guter Halbleiter und kommt selten in reiner elementarer Form auf der Erde vor. Germanium kristallisiert häufig zu einer Diamantstruktur. Germanium wurde von Dimitri Mendeleev Jahre vor seiner tatsächlichen Entdeckung vorhergesagt. Er war auch in der Lage, viele seiner Eigenschaften vorherzusagen, indem er sein Verständnis periodischer Trends und sein Wissen über andere Metalloide und nahegelegene Elemente nutzte.

Wie Silizium ist auch Germanium für die moderne Technologie von entscheidender Bedeutung, obwohl es hauptsächlich in anderen Anwendungen als sein metalloider Cousin verwendet wird. Germanium wird häufig für Infrarotoptik, Solarenergie und zahlreiche Metalllegierungen verwendet.

4. Arsen

Arsen ist ein grauer, metallisch aussehender Feststoff. Es hat eine Dichte von 5,727 g/cm3 und ist spröde und mäßig hart (mehr als Aluminium; weniger als Eisen). Es ist an trockener Luft stabil, entwickelt aber an feuchter Luft eine goldbronzene Patina, die bei weiterer Einwirkung schwarz wird.

Arsen wird von Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure angegriffen. Es reagiert mit Natronlauge zum Arsenat Na3 AsO3 und Wasserstoffgas. Arsen sublimiert bei 615 °C. Der Dampf ist zitronengelb und riecht nach Knoblauch. Arsen schmilzt nur unter einem Druck von 38,6 atm, bei 817 °C.

Es bildet leicht kovalente Bindungen mit Nichtmetallen. Arsen hat Anwendungen in Bezug auf Legierungen, Elektronik und Pestizide/Herbizide, aber die Verwendung von Arsen für diese Anwendungen nimmt aufgrund der Toxizität des Metalls ab.

Seine Wirksamkeit als Insektizid hat dazu geführt, dass Arsen als Holzschutzmittel verwendet wird. Es wird als Karzinogen der Gruppe A eingestuft. Trotz seiner Toxizität werden für den menschlichen Stoffwechsel nur sehr geringe Mengen an Arsen benötigt, der Mechanismus dafür ist jedoch unbekannt.

5. Antimon

Antimon ist ein silberweißer Feststoff mit einer blauen Tönung und einem brillanten Glanz. Es hat eine Dichte von 6,697 g/cm3 und ist ein sprödes und mittelhartes Material, das Elektrizität schlecht leitet. Es ist bei Raumtemperatur luft- und feuchtigkeitsstabil. Zusammen mit Blei erhöht Antimon die Härte und Festigkeit der Mischung. Dieses Material spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von elektronischen und Halbleitergeräten.

Etwa die Hälfte des industriell verwendeten Antimons wird für die Herstellung von Batterien, Kugeln, Legierungen, Kabeln und Installationsgeräten verwendet. Wie bei anderen Halbmetallen kann hochreines Antimon in Halbleitertechnologien verwendet werden.

Es kommt in der Natur mit etwa ⅕ der Häufigkeit von Arsen vor. Auch Antimon hat eine ähnliche atomare Struktur wie Arsen, mit drei halbgefüllten Elektronenschalen in der äußersten Schale. Es bildet typischerweise kovalente Bindungen und ist sehr reaktiv mit Halogenen wie Schwefel und erzeugt beim Verbrennen eine strahlend blaue Flamme.

6. Tellur

Tellur ist ein silbrig-weiß glänzender Feststoff. Es hat eine Dichte von 6,24 g/cm3, ist spröde und das weichste der allgemein anerkannten Halbmetalle, da es geringfügig härter als Schwefel ist. Große Tellurstücke sind in der Luft stabil. Die fein pulverisierte Form wird durch Luft in Gegenwart von Feuchtigkeit oxidiert. Tellur reagiert mit kochendem Wasser oder frisch gefällt sogar bei 50 °C zu Dioxid und Wasserstoff.

Tellur ist ein Halbmetall, das eine ähnliche Beschreibung wie Antimon aufweist. Tellur ist sehr reaktiv mit Schwefel und Selen und zeigt beim Verbrennen eine grün-blaue Flamme. Tellur wird industriell als Stahlzusatz verwendet und kann mit Aluminium, Kupfer, Blei oder Zinn legiert werden.

Wie Antimon kann auch Tellur andere Metalle festigen, aber auch die Korrosion reduzieren, wenn es den vorgenannten Metallen zugesetzt wird. Darüber hinaus dient Tellur als starker Halbleiter, insbesondere wenn es Licht ausgesetzt wird. In der Natur kommt das meiste Tellur in Kohle vor, obwohl Spuren in einigen Pflanzen gefunden werden.

7. Polonium

Polonium ist in gewisser Weise „deutlich metallisch“. Beide seiner allotropen Formen sind metallische Leiter. Es ist in Säuren löslich, bildet das rosafarbene Po2+-Kation und verdrängt Wasserstoff:Po + 2 H+ → Po 2+ + H2 . Viele Poloniumsalze sind bekannt. Das Oxid PoO2 ist überwiegend basischer Natur.

Polonium ist im Gegensatz zu seinem leichtesten Kongener Sauerstoff ein widerstrebendes Oxidationsmittel:Für die Bildung des Po2−-Anions in einer wässrigen Lösung sind stark reduzierende Bedingungen erforderlich.

Ob Polonium duktil oder spröde ist, ist unklar. Es wird auf der Grundlage seiner berechneten elastischen Konstanten als duktil vorhergesagt. Es hat eine einfache kubische Kristallstruktur. Eine solche Struktur hat wenige Gleitsysteme und „führt zu einer sehr geringen Duktilität und damit zu einer geringen Bruchfestigkeit“.

Polonium zeigt einen nichtmetallischen Charakter in seinen Halogeniden und durch die Existenz von Poloniden. Die Halogenide haben Eigenschaften, die allgemein für Nichtmetallhalogenide charakteristisch sind. Es sind auch viele Metallpolonide bekannt, die durch gemeinsames Erhitzen der Elemente auf 500–1.000 °C erhalten werden und das Po2−-Anion enthalten.

8. Astatin

Als Halogen wird Astat eher als Nichtmetall eingestuft. Es hat einige ausgeprägte metallische Eigenschaften und wird manchmal stattdessen entweder als Halbmetall oder (seltener) als Metall klassifiziert. Unmittelbar nach seiner Herstellung im Jahr 1940 betrachteten frühe Ermittler es als Metall.

1949 wurde es als das edelste (schwer zu reduzierende) Nichtmetall sowie als relativ edles (schwer oxidierbares) Metall bezeichnet. 1950 wurde Astat als Halogen und (daher) als reaktives Nichtmetall beschrieben. Im Jahr 2013 wurde auf der Grundlage relativistischer Modellierung vorausgesagt, dass Astat ein einatomiges Metall mit einer kubischen Kristallstruktur mit Flächenmitte ist.

Mehrere Autoren haben die metallische Natur einiger Eigenschaften von Astat kommentiert. Da Jod in Richtung seiner Ebenen ein Halbleiter ist und die Halogene mit zunehmender Ordnungszahl metallischer werden, wurde vermutet, dass Astat ein Metall wäre, wenn es eine kondensierte Phase bilden könnte.

Astat kann im flüssigen Zustand metallisch sein, da Elemente mit einer Verdampfungsenthalpie von mehr als ~42 kJ/mol im flüssigen Zustand metallisch sind. Zu diesen Elementen gehören Bor, Silizium, Germanium, Antimon, Selen und Tellur.

Häufig gestellte Fragen.

Was sind die Halbmetalle?

Ein Halbmetall ist ein Element mit Eigenschaften, die zwischen denen von Metallen und Nichtmetallen liegen. Metalloide können auch als Halbmetalle bezeichnet werden. Im Periodensystem gelten die gelb gefärbten Elemente, die im Allgemeinen an die Treppenstufenlinie grenzen, als Halbmetalle.

Wo sind Halbmetalle im Periodensystem?

Metalloide liegen auf beiden Seiten der Trennlinie zwischen Metallen und Nichtmetallen. Dies kann in verschiedenen Konfigurationen in einigen Periodensystemen gefunden werden. Elemente links unten von der Linie zeigen im Allgemeinen ein zunehmendes metallisches Verhalten; Elemente oben rechts zeigen ein zunehmendes nichtmetallisches Verhalten.

Was sind Ihre 8 Halbmetalle?

Bor, Silizium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur werden allgemein als Metalloide anerkannt. Je nach Autor werden der Liste manchmal eines oder mehrere von Selen, Polonium oder Astat hinzugefügt.

Was sind die Eigenschaften eines Halbmetalls?

Charakteristische Eigenschaften von Metalloiden:

Welches ist das seltenste Element auf der Erde?

Ein Forscherteam hat mit Hilfe der Kernphysikanlage ISOLDE am CERN erstmals die sogenannte Elektronenaffinität des chemischen Elements Astatin gemessen , das seltenste natürlich vorkommende Element auf der Erde.

Warum ist Polonium ein Halbmetall?

Polonium hat eine Position im Periodensystem, die es zu einem Metall, Halbmetall oder Nichtmetall machen könnte. Es wird als Metall eingestuft, da seine elektrische Leitfähigkeit mit steigender Temperatur abnimmt.

Wie viele Halbmetalle stehen im Periodensystem?

Es gibt nur sechs Halbmetalle. Neben Silizium gehören dazu Bor, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur. Metalloide fallen im Periodensystem zwischen Metalle und Nichtmetalle. Auch in ihren Eigenschaften liegen sie zwischen Metallen und Nichtmetallen.

Was sind 5 Fakten über Halbmetalle?

Metalloid-Fakten:

Was sind die 5 Eigenschaften von Halbmetallen?

Fünf Haupteigenschaften von Metalloiden

Sind Metalloide gute Leiter?

Die meisten Halbmetalle haben einen metallischen Glanz, sind aber schlechte Wärme- und Stromleiter.

Ist Francium ein Metall?

Francium (Fr), das schwerste chemische Element der Gruppe 1 (Ia) im Periodensystem, ist die Alkalimetallgruppe.

Ist Polonium ein Halbmetall?

Die Elemente Bor (B), Silizium (Si), Germanium (Ge), Arsen (As), Antimon (Sb), Tellur (Te), Polonium (Po) und Astat (At) gelten als Halbmetalle.

Ist Bor ein Halbmetall?

Bor ist ein chemisches Element mit dem Symbol B und der Ordnungszahl 5. Als Halbmetall klassifiziert, ist Bor bei Raumtemperatur ein Feststoff.

Ja, Bor (B) ist ein Halbmetall, weil es Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen hat. Bor wirkt als Nichtmetall, wenn es mit stark elektropositiven Metallen wie Na, K usw. reagiert. &B wirkt als Metall, wenn es mit F reagiert (um BF3 zu erzeugen).

Wiederum bildet es wie Nichtmetalle Borhydride (d. h. nicht wie NaH/KH usw., sondern wie CH4, PH3, d. h. kovalente Hydride). Auch hier ist B3+ ein Beispiel für Grenzsäure; B3+ zeigt eine „Symbiose“ (BF3 ist eine harte Säure &BH3 ist eine weiche Säure). Diese Tatsache deutet auch darauf hin, dass Bor ein Halbmetall/Halbmetall ist.

Ist Silizium ein Halbmetall?

Aber im Gegensatz zu Kohlenstoff ist Silizium ein Halbmetall, tatsächlich ist es das häufigste Halbmetall auf der Erde. „Metalloid“ ist ein Begriff, der auf Elemente angewendet wird, die den Elektronenfluss und die Elektrizität besser leiten als Nichtmetalle, aber nicht so gut wie Metalle.

Silizium wird als Halbmetall klassifiziert, da einige seiner Eigenschaften denen von Metallen ähnlich sind und einige seiner Eigenschaften denen von Nichtmetallen ähnlich sind. Zum Beispiel ist bekannt, dass Silizium einen bläulich-grauen metallischen Glanz hat, aber kein erstaunlicher elektrischer Leiter ist.

Ist Aluminium ein Halbmetall?

Trotz der fehlenden Spezifität wird der Begriff in der Literatur der Chemie weiterhin verwendet. Die sechs allgemein anerkannten Halbmetalle sind Bor, Silizium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur. Fünf Elemente werden seltener so klassifiziert:Kohlenstoff, Aluminium, Selen, Polonium und Astat.

Aluminium ist ein duktiles und formbares Metall. Obwohl es einige ungewöhnliche Eigenschaften hat, die es als Halbmetall erscheinen lassen, ist es kein Halbmetall, da es im Periodensystem entlang der Linie liegt, die zwischen Metallen, Nichtmetallen und Halbmetallen unterscheidet.

Ist Astatin (At) ein Halbmetall?

Als Halbmetalle gelten die Elemente Bor (B), Silizium (Si), Germanium (Ge), Arsen (As), Antimon (Sb), Tellur (Te), Polonium (Po) und Astat (At). Metalloide leiten Wärme und Elektrizität zwischen Nichtmetallen und Metallen und bilden im Allgemeinen Oxide.

Darüber hinaus widersteht Astat, wie Kozimor betont, einer einfachen chemischen Klassifizierung. Während es in der Spalte der Halogenelemente im Periodensystem sitzt, liegt es auch auf einer diagonalen Linie, die Halbmetalle wie Bor und Silizium enthält. In Reaktionen verhält es sich mal wie ein Halogen, mal wie ein Metall.

Ist Antimon Sb ein Halbmetall?

Antimon ist ein chemisches Element mit dem Symbol Sb und der Ordnungszahl 51. Als Halbmetall klassifiziert, ist Antimon bei Raumtemperatur ein Feststoff.

Ist Germanium ein Halbmetall?

Germanium fällt in die gleiche Gruppe wie Kohlenstoff und Silizium, aber auch wie Zinn und Blei. Germanium selbst wird als Halbmetall eingestuft.

Als Halbmetall hat Germanium sowohl metallische als auch nichtmetallische Eigenschaften. Es ist auch ein Halbleiter, was bedeutet, dass es eine elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Isolator und einem Leiter hat. Diese Eigenschaft hat dazu geführt, dass es in der Elektronik verwendet wird.

Ist Kohlenstoff ein Halbmetall?

Kohlenstoff ist ein Nichtmetall, und die restlichen Elemente in dieser Gruppe sind Metalle. Gruppe 15 wird als Stickstoffgruppe bezeichnet. Die Halbmetalle in dieser Gruppe sind Arsen und Antimon. Gruppe 15 enthält auch zwei Nichtmetalle und ein Metall.

Wie viele Halbmetalle gibt es im Periodensystem?

Es gibt nur sechs Halbmetalle. Neben Silizium gehören dazu Bor, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur. Metalloide fallen im Periodensystem zwischen Metalle und Nichtmetalle. Auch in ihren Eigenschaften liegen sie zwischen Metallen und Nichtmetallen.


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