Halfmetalen of Metalloïden

Halfmetalen of metalloïden zijn chemische elementen die eigenschappen hebben van zowel metalen als niet-metalen. Metalloïden zijn belangrijke halfgeleiders, vaak gebruikt in computers en andere elektronische apparaten.

• Boor (B): Atoom nummer 5
• Silicium (Si): Atoomnummer 14
• Germanium (Ge): Atoomnummer 32
• Arseen (As): Atoomnummer 33
• Antimoon (Sb): Atoomnummer 51
• Tellurium (Te): Atoomnummer 52
• Polonium (Po): Atoomnummer 84
• Tennessine (Ts): Atoomnummer 117

Hoewel oganesson (atoomnummer 118) in de laatste periodieke kolom van elementen voorkomt, geloven wetenschappers niet dat het een edelgas is. Element 118 zal hoogstwaarschijnlijk worden geïdentificeerd als een metalloïde zodra zijn eigenschappen zijn bevestigd.

Belangrijkste afhaalrestaurants: semimetalen of metalloïden

• Metalloïden zijn chemische elementen die eigenschappen vertonen van zowel metalen als niet-metalen.
• Op het periodiek systeem worden metalloïden gevonden langs een zigzaglijn tussen boor en aluminium tot polonium en astatine.
• Gewoonlijk worden de halfmetalen of metalloïden vermeld als boor, silicium, germanium, arseen, antimoon, tellurium en polonium. Sommige wetenschappers beschouwen tennessine en oganesson ook als metalloïden.
• Metalloïden worden gebruikt om halfgeleiders, keramiek, polymeren en batterijen te maken.
• Metalloïden hebben de neiging om glanzende, broze vaste stoffen te zijn die werken als isolatoren bij kamertemperatuur, maar als geleiders bij verwarming of in combinatie met andere elementen.

Semimetaal- of metalloïde eigenschappen

Halfmetalen of metalloïden worden gevonden in een zigzaglijn op het periodiek systeem, waarbij de basismetalen worden gescheiden van de niet-metalen. Het bepalende kenmerk van metalloïden is echter niet zozeer hun positie op het periodiek systeem als wel de extreem kleine overlapping tussen de onderkant van de geleidingsband en de bovenkant van de valentieband. Een bandafstand scheidt een gevulde valentieband van een lege geleidingsband. Halfmetalen hebben geen bandkloof.

Over het algemeen hebben metalloïden de fysische eigenschappen van metalen, maar hun chemische eigenschappen liggen dichter bij die van niet-metalen:

• Halfmetalen zijn meestal uitstekende halfgeleiders, hoewel de meeste elementen zelf technisch niet halfgeleidend zijn. Uitzonderingen zijn silicium en germanium, wat echte halfgeleiders zijn, omdat ze onder de juiste omstandigheden elektriciteit kunnen geleiden.
• Deze elementen hebben een lagere elektrische en thermische geleidbaarheid dan metalen.
• Halfmetalen / metalloïden hebben hoge rooster-diëlektrische constanten en hoge diamagnetische gevoeligheid.
• Halfmetalen zijn typisch vervormbaar en ductiel. Een uitzondering is silicium, dat bros is.
• Metalloïden kunnen elektronen winnen of verliezen tijdens chemische reacties. Oxidatiegetallen van elementen in deze groep variëren van +3 tot -2.
• Wat het uiterlijk betreft, variëren metalloïden van saai tot glanzend.
• Metalloïden zijn uiterst belangrijk in de elektronica als halfgeleiders, hoewel ze ook worden gebruikt in optische vezels, legeringen, glas en email. Sommige zijn te vinden in medicijnen, schoonmaakmiddelen en pesticiden. De zwaardere elementen zijn meestal giftig. Polonium is bijvoorbeeld gevaarlijk vanwege zijn toxiciteit en radioactiviteit.

Onderscheid tussen semimetalen en metalloïden

Sommige teksten gebruiken de termen semimetalen en metalloïden door elkaar, maar meer recentelijk is de voorkeursterm voor de elementengroep "metalloïden", zodat "semimetalen" kunnen worden toegepast op chemische verbindingen evenals elementen die eigenschappen vertonen van zowel metalen als niet-metalen. Een voorbeeld van een semimetaalverbinding is kwiktelluride (HgTe). Sommige geleidende polymeren kunnen ook als semimetalen worden beschouwd.

Andere wetenschappers beschouwen arseen, antimoon, bismut, de alfa-allotroop van tin (α-tin) en de grafiet-allotroop van koolstof als semimetalen. Deze elementen worden ook wel de "klassieke semimetalen" genoemd.

Andere elementen gedragen zich ook als metalloïden, dus de gebruikelijke groepering van elementen is geen vaste regel. Koolstof, fosfor en selenium hebben bijvoorbeeld zowel een metalen als een niet-metalen karakter. Tot op zekere hoogte hangt dit af van de vorm of de allotrope van het element. Er zou zelfs een argument kunnen worden gegeven om waterstof een metalloïde te noemen; het werkt normaal als een niet-metalen gas maar kan onder bepaalde omstandigheden een metaal vormen.

bronnen

• Addison, C.C en D.B Sowerby. "Hoofdgroepelementen - Groepen v en Vi." Butterworths, 1972.
• Edwards, Peter P. en M. J. Sienko. "Bij het voorkomen van een metallisch karakter in het periodiek systeem der elementen." Journal of Chemical Education, vol. 60, nee. 9, 1983, p. 691.
• Vernon, René E. "Welke elementen zijn metalloïden?" Journal of Chemical Education, vol. 90, nee. 12, 2013, p. 1703-1707.