Półmetale

W półmetale są elementami i stać pomiędzy metalami i nie- metali w okresowym . Pod względem przewodności elektrycznej i wyglądu nie można ich przypisać ani do metali, ani do niemetali. Wszystkie naczepy metale części stałych poniżej normalnych warunkach .

Półprzewodnik to pojęcie zbiorcze, które obejmuje zarówno półmetale, jak i złożone półprzewodniki . W przeszłości półmetale były również znane jako metaloidy , chociaż ta nazwa była również używana w odniesieniu do niemetali .

Wzbudzenie półprzewodnika energią cieplną.

definicja

Starsza definicja

Oryginalna definicja półmetali jest obecnie uważana za nieaktualną w chemii. Określa on półmetale postaci szeregu elementów , które znajdują się w 3 do 6. grupy głównej w okresowym .

Do półmetali należą następujące elementy:

Pierwiastki te mają właściwości metali, a także właściwości klasycznych nieprzewodów . Zwykle występują w dwóch odmianach kryształów alotropowych , z których jedna jest metaliczna, a druga niemetaliczna. Ogólnie ich przewodność elektryczna jest dość mała w temperaturze pokojowej , ale w przeciwieństwie do metali gwałtownie rośnie wraz ze wzrostem temperatury . Dlatego półmetale są również określane jako elementarne półprzewodniki .

W rzeczywistości wiele z tych elementów to klasyczne półprzewodniki, takie jak german czy krzem . Ich zewnętrzna powłoka elektronowa jest zajęta przez trzy do sześciu elektronów , dlatego mogą zarówno przekazywać, jak i przyjmować elektrony.

W układzie okresowym półmetale znajdują się na przekątnej między borem a astatem . Elementy znajdujące się po prawej stronie nad tą linią to niemetale . Elementy poniżej tej linii po lewej stronie to metale.

Nowsza definicja

Nowsza definicja półmetali, które w coraz większym stopniu stosowane w dziedzinie chemii , a zwłaszcza w fizyce odnosi się dalej do konstrukcji taśmy z substancji stałych nie tylko na właściwości fizyczne i chemiczne. Zgodnie z tym półmetale to krystaliczne ciała stałe z pasmem wzbronionym, które ma wartość zero lub wartość z zakresu energii cieplnej , gdzie jest stała Boltzmanna i temperatura bezwzględna . Typowymi przedstawicielami w dziedzinie pierwiastków są grafit modyfikowany węglem i szara cyna (α-Sn).${\ displaystyle k _ {\ mathrm {B}} T}$${\ displaystyle k _ {\ mathrm {B}}}$${\ displaystyle T}$

Jednak dokładne przypisanie jest bardzo trudne, ponieważ, jak wspomniano, różne modyfikacje kryształów mają zwykle różne właściwości. Biała cyna (β-Sn) jest metalem, a szara cyna (α-Sn) jest półprzewodnikiem , ale ten ostatni można również określić jako półmetal. Dlatego przypisanie powinno opierać się na najbardziej powszechnej modyfikacji w temperaturze pokojowej i normalnym ciśnieniu .

• Zgodnie z tą klasyfikacją B, C (grafit), Si, P (czarny), Ge, Se (szary), Te są półprzewodnikami .
• As, Sb, Po, At są półmetalami zgodnie z tą klasyfikacją.
• Al, Ga, Sn, Bi, In, Pb, Tl to metale .

nieruchomości

Właściwości fizyczne

Pierwiastki chemiczne nazywane są półmetalami, których właściwości zajmują pozycję pośrednią między metalami i niemetalami . Mają właściwości półprzewodnikowe i amfoteryczne , ale nie są identyczne z grupą substancji zwanych półprzewodnikami . Półmetale to ciała stałe , z których niektóre tworzą modyfikacje zarówno metaliczne, jak i niemetaliczne. W tym celu bierze się pod uwagę między innymi. przewodność elektryczną z krystalicznych ciał stałych. Wiele półmetali ma właściwości półprzewodnikowe; Oznacza to, że mają średnią przewodność elektryczną, która rośnie wraz ze wzrostem temperatury . Jednak terminy półprzewodnik i półmetal nie są synonimami . Istnieją półprzewodnikowe tlenki i polimery , które nie są półmetalami, ale związkami . Przewodnictwo właściwe półprzewodników, takich jak krzem lub german, jest o kilka rzędów wielkości niższe niż w przypadku metali.

Właściwości elektryczne półprzewodników można wyjaśnić za pomocą modelu wstążki . Zgodnie z tym modelem elektrony znajdują się w paśmie walencyjnym , które jest oddzielone od wyższego pasma przewodnictwa pasmem wzbronionym . W półprzewodnikach praktycznie wszystkie elektrony znajdują się w paśmie walencyjnym w niskich temperaturach . W przypadku pierwiastków czwartej grupy głównej, takich jak krzem i german , jest on wtedy całkowicie zajęty, aby prąd nie mógł płynąć. Ale nawet w temperaturze pokojowej elektrony mają wystarczająco dużo energii, aby pokonać przerwę wzbronioną i przejść w pasmo przewodnictwa. Przewodność następnie gwałtownie rośnie wraz ze wzrostem temperatury.

⁽¹⁾ Najpopularniejsza modyfikacja została zaznaczona pogrubioną czcionką.

⁽²⁾cl: sześcienny centrowany na ciele , cF: sześcienny centrowany na twarzy , P 3 : romboedryczny , oP: rombowy , A4: struktura rombu , h: sześciokąt

Właściwości chemiczne

Pośrednie położenie półmetali przejawia się również w amfoterycznym charakterze pierwiastków i ich tlenków . Większość półmetali rozpuszcza się zarówno w kwasach, jak i zasadach . Tlenki mogą również tworzyć sole z kwasami i zasadami . Większość półmetali ma modyfikacje zarówno metaliczne, jak i niemetaliczne . Półmetale zajmują również środkową pozycję w układzie okresowym pierwiastków.

literatura

• Graham Chedd: półmetale . Verlag DVA, Stuttgart, 1971, ISBN 3-421-02246-1 .
• Franz Zach: Energoelektronika - Podręcznik. Wydanie piąte, Springer Verlag, Wiesbaden, 2015 ISBN 978-3-658-04898-3 .

linki internetowe

Wikisłownik: Semi-metal  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

Indywidualne dowody

1. ↑ Graham Chedd: półmetale. Wydawca DVA. Stuttgart 1971, ISBN 3-421-02246-1 .
2. ^ Franz Zach: Energoelektronika - Podręcznik . Wydanie 5. Springer Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-04898-3 , s. 1827 . 
3. ↑ https://diglib.tugraz.at/download.php?id=583554f91e865
4. ↑ https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/nichtmetalle.php
5. ↑ ^{a b c} Wprowadzenie na półmetale. W: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, ostatnia wizyta 23 października 2013.
6. ↑ Peter Paetzold: Chemia: wprowadzenie . Walter de Gruyter, 2009, ISBN 3-11-021135-1 , s. 32 ( ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google Book). 
7. ↑ ^{a b} Duden Learnattack GmbH: Semimetals
8. ↑ ^{a b c} P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. Kick, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V. Stenke, E. Leicht, H. Stenger: Noble Gases. W: Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna . Wiley-VCH, Weinheim 2006 ( doi : 10.1002 / 14356007.a17_485 ).