Puolimetallit

◄    Puolimetallit    ►

Puolimetallien elementtejä ja seistä välillä metallit ja ei- metallit , että jaksollisen . In kannalta on sähkönjohtavuus ja ulkonäkö, ne ei voi määrittää joko metallit tai ei-metalleja. Kaikki puolimetalleja ovat kiinteitä aineita alle normaaliolosuhteissa .

Puolijohde on sateenvarjo, joka sisältää puolimetallit ja yhdistetyt puolijohteet . Aikaisemmin puolimetallit tunnettiin myös nimellä metalloidit , vaikka tätä nimeä käytettiin myös ei-metalleihin .

Puolijohteen viritys lämpöenergialla.

määritelmä

Vanhempi määritelmä

Semimetallien alkuperäistä määritelmää pidetään nyt vanhanaikaisena kemiassa. Se määrittelee puolimetallien sarjana elementtejä , jotka ovat kolmas-kuudes pääryhmään jaksollisen .

Seuraavat elementit kuuluvat semimetaleihin:

B. boori tyypillinen puolimetalli
Si Piin tyypillinen puolimetalli
Ge Germanium on enemmän metallia
Kuten arseeni tyypillinen puolimetalli
Sb antimoni on enemmän metallia
Bi Vismutti on enemmän metallia
Se seleeni on enemmän ei-metallia
Te Telluurium tyypillinen puolimetalli
Po polonium on metalli

Näillä elementeillä on sekä metallien että klassisten ei-johtimien ominaisuuksia . Niitä on yleensä kahta allotrooppista kiteiden muunnosta , joista toinen on metallista ja toinen ei-metallista. Yleisesti, niiden sähkönjohtavuus on melko pieni ajan huoneen lämpötilassa , mutta kasvaa jyrkästi kasvaessa lämpötilan , toisin kuin metallit. Siksi puolimetalleja myös kutsutaan alkeis puolijohteita .

Itse asiassa monet näistä elementeistä ovat klassisia puolijohteita , kuten germanium tai pii . Heidän ulommassa elektronikuoressaan on 3 - 6 elektronia , minkä vuoksi he voivat sekä lahjoittaa että vastaanottaa elektroneja.

Kun jaksollisen , puolimetallien löytyy lävistäjän välillä boorin ja astatiini . Tämän viivan yläpuolella oikealla olevat elementit ovat ei-metalleja . Tämän viivan alapuolella vasemmalla olevat elementit ovat metalleja.

H   Hei
Li Olla   B. C. N O F. Ei
N / A Mg   Al Si P S. Cl Ar
K Noin Sc   Ti V. Kr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge Kuten Se Br Kr
Rb Sr Y   Zr Huom Ma Tc Ru Rh Pd Ag CD Sisään Sn Sb Te I. Xe
Cs Ba La * Hf Ta W. re Os Ir Pt Au Toim Tl Pb Bi Po Klo Marg
Fr. Ra Ac ** Rf Db Sg Rintaliivit Hs Mt Ds Rg Cn
  * Ce PR Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Hän Tm Yb Lu
  ** Th Pa U Np Puh Kohteessa Cm Bk Vrt Se Fm Md Ei Lr

Uudempi määritelmä

Uudempi määritelmä puolimetallien, joka käytetään yhä enemmän kemiassa ja erityisesti fysiikan , viittaa enemmän vyörakenne on kiinteiden aineiden kuin vain fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Tämän mukaan puolimetallien ovat kiteisiä kiinteitä aineita -aukko , joka on arvo nolla tai arvo, joka on alueella lämpöenergian , jossa Boltzmannin vakio ja absoluuttinen lämpötila . Tyypillisiä edustajia alan elementit ovat hiili muutos grafiitin ja harmaa tina (α-Sn).

Tarkka määritys on kuitenkin hyvin vaikeaa, koska kuten mainittiin, erilaisilla kidemodifikaatioilla on yleensä erilaiset ominaisuudet. Valkoinen tina (β-Sn) on metalli ja harmaa tina (α-Sn) on puolijohde , mutta jälkimmäiseen voidaan viitata myös puolimetallina. Tehtävä olisi perustuu yleisin muutos ajan huoneen lämpötilassa ja normaalipaineessa .

H   Hei
Li Olla   B. C. N O F. Ei
N / A Mg   Al Si P S. Cl Ar
K Noin Sc   Ti V. Kr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge Kuten Se Br Kr
Rb Sr Y   Zr Huom Ma Tc Ru Rh Pd Ag CD Sisään Sn Sb Te I. Xe
Cs Ba La * Hf Ta W. re Os Ir Pt Au Toim Tl Pb Bi Po Klo Marg
Fr. Ra Ac ** Rf Db Sg Rintaliivit Hs Mt Ds Rg Cn
  * Ce PR Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Hän Tm Yb Lu
  ** Th Pa U Np Puh Kohteessa Cm Bk Vrt Se Fm Md Ei Lr
  • Tämän luokituksen mukaan B, C (grafiitti), Si, P (musta), Ge, Se (harmaa), Te ovat puolijohteita .
  • As, Sb, Po, At ovat tämän luokituksen mukaisia ​​puolimetalleja.
  • Al, Ga, Sn, Bi, In, Pb, Tl ovat metalleja .

ominaisuudet

Fyysiset ominaisuudet

Kemiallisia alkuaineita kutsutaan puolimetalleiksi, joiden ominaisuudet vievät väliaseman metallien ja ei-metallien välillä . Niillä on puolijohtavia ja amfoteerisia ominaisuuksia, mutta ne eivät ole identtisiä puolijohteiksi kutsuttujen aineiden ryhmän kanssa . Puolimetallit ovat kiinteitä aineita , joista osa muodostaa sekä metallisia että ei-metallisia modifikaatioita. Tätä tarkoitusta varten otetaan huomioon muun muassa. sähkönjohtavuus kiteisen kiintoaineen. Monilla puolimetalleilla on puolijohde-ominaisuuksia; Toisin sanoen niiden keskimääräinen sähkönjohtavuus kasvaa lämpötilan noustessa . Termit puolijohde ja puolimetalli eivät kuitenkaan ole synonyymejä . On puolijohtavia oksideja ja polymeerejä, jotka eivät ole puolimetalleja vaan yhdisteitä . Puolijohteiden, kuten piin tai germaniumin, ominaisjohtavuus on useita kertaluokkia pienempi kuin metallien.

Puolijohteiden sähköiset ominaisuudet voidaan selittää nauhamallilla . Tämän mallin elektronit ovat , että valenssivyön , joka on erotettu korkeammista johtuminen bändi , jonka aukon suuruudesta . Puolijohteissa käytännössä kaikki elektronit ovat valenssialueella matalissa lämpötiloissa . Neljännen pääryhmän , kuten pii ja germanium , alkuaineiden tapauksessa tämä on sitten täysin varattu niin, ettei virta voi virrata. Mutta jopa huoneenlämmössä elektronilla on tarpeeksi energiaa voittamaan kaistaväli ja siirtyminen johtokaistaan. Sitten johtavuus kasvaa voimakkaasti lämpötilan mukana.

Arvot viittaavat yleisimpään muutokseen huoneen lämpötilassa ja normaalipaineessa.
elementti boori hiili Piin fosfori Germanium arseeni seleeni antimoni Telluurium Astatiini
Sulamispiste on ° C (1013 hPa) 2076 3642 1410 44.2 938,3 613 221 630,63 449,51 575
Kiehumispiste on ° C (1013 hPa) 3930 3642 3260 280 2830 613 685 1635 990 610
Tiheys on g / cm³ (20 ° C, 1013 hPa) 2,460 2.26 2,336 1.83 5.323 5.73 4.819 6.697 6.24
Mohsin kovuus 9.3 0.5 6.5 6.0 3.5 2.0 3.0 2.25
Sähkönjohtavuus on S / m 1,0 · 10 −4 3 · 10 6 2,52 · 10 −4 1,0 · 10 −9 1.45-2.2 3,03 · 10 6 1,0 · 10 −10 2,5 · 10 6 1 · 10 4
Lämmönjohtavuus on W / ( m · K ) 27 150 0,236 60 50 0,52 24 3 2
Dissosiaatio energia on  kJ / mol 314.8 302,7 308 262,5 225
Bändi kuilu vuonna eV 1.12 0,67 1.74
Atomiluku 5 6. 14. päivä 15. päivä 32 33 34 51 52 85
Atomimassa in u 10.81 12.011 28,085 30.974 72,630 74,922 78,971 121,760 127,60
Elektronegatiivisuus 2.04 2.55 1.90 2.19 2.01 2.18 2.55 2.05 2.1 2.2
Muutokset (1) Grafiitt
timantti 		valkoinen
musta
punainen
violetti 		harmaa
keltainen
musta 		harmaa
musta
punainen 		harmaa
musta
räjähtävä
Kristallijärjestelmä (2) P 3 Grafiitti : h

Timantti : A4

A4 cl A4 P 3 H P 3 H cF
(1) Yleisin muutos on merkitty lihavoituna.

Kemialliset ominaisuudet

Puolimetallien väliasento näkyy myös alkuaineiden ja niiden oksidien amfoteerisessa luonteessa . Suurin osa puolimetalleista liukenee sekä happoihin että emäksiin . Oksidit voivat myös muodostaa suoloja happojen ja emästen kanssa . Useimmilla puolimetalleilla on sekä metallisia että ei-metallisia modifikaatioita . Puolimetallien myös miehittää keskiasentoon , että jaksollisen elementtejä.

kirjallisuus

nettilinkit

Wikisanakirja: Semi-metal  - selitykset merkityksille, sanan alkuperälle, synonyymeille, käännöksille

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Graham Chedd: puolimetallit. Kustantaja DVA. Stuttgart 1971, ISBN 3-421-02246-1 .
  2. ^ Franz Zach: Voimaelektroniikka - käsikirja . 5. painos. 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 Merkintä semimetalleihin. Julkaisussa: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, käyty 23. lokakuuta 2013.
  6. ↑ Peter Paetzold: Kemia: Johdanto . Walter de Gruyter, 2009, ISBN 3-11-021135-1 , s. 32 ( rajoitettu esikatselu Google-teoshaulla).
  7. ↑ b Düdenin Learnattack GmbH: puolimetallien
  8. ↑ b c P. Häussinger, R. Glatthaar, W. Rhode, H. antaja, C. Benkmann, J. Weber, H.-J. Wunschel, V.Stenke, E.Leicht, H.Stenger: Jalokaasut. Julkaisussa: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH, Weinheim 2006 ( doi : 10.1002 / 14356007.a17_485 ).