7 Elemente
Halbmetalle
Halbmetalle liegen auf der Treppenlinie, die Metalle von Nichtmetallen trennt. Sie sehen metallisch aus, sind aber spröde, und viele sind Halbleiter — deshalb bilden Silicium und Germanium die Grundlage der modernen Elektronik.
- Mitglieder
- 7
- Bei Raumtemp.
- 7 fest
- Schmelzbereich
- 254 bis 2.075 °C
- Elektronegativität
- 1.9 – 2.18
Alle: halbmetalle
- 5BBor10,81 u · 1808
- 14SiSilicium28,085 u · 1824
- 32GeGermanium72,63 u · 1886
- 33AsArsen74,9216 u · ca. 1250
- 51SbAntimon121,76 u · ca. 3000 v. Chr.
- 52TeTellur127,6 u · 1782
- 84PoPolonium[209] u · 1898
An der Grenzlinie
Zieht man im Periodensystem eine Treppenlinie von Bor bis hinunter zu Astat, trennt man die Metalle links von den Nichtmetallen rechts. Die Elemente entlang dieser Linie sind Halbmetalle. Sie sehen aus wie Metalle, oft glänzend und grau, sind aber spröde und zerspringen, statt sich zu verbiegen, und chemisch verhalten sie sich eher wie Nichtmetalle.
Eine einheitliche offizielle Liste gibt es nicht. Bor, Silicium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur werden fast immer dazugezählt. Polonium, das diese Website als Halbmetall führt, und Astat kommen manchmal hinzu, und manche Listen enthalten auch Kohlenstoff oder Selen.
Halbleiter: der Grund, warum Sie das hier lesen können
Metalle leiten Elektrizität gut, Nichtmetalle kaum. Halbmetalle liegen dazwischen, und die Leitfähigkeit von Silicium und Germanium steigt, wenn sie sich erwärmen oder wenn man winzige Mengen anderer Elemente hinzufügt. Diese Eigenschaft, die Halbleitung, lässt sich präzise steuern.
Gibt man etwas Phosphor oder Bor zu hochreinem Silicium, entstehen Bereiche mit überschüssigen oder fehlenden Elektronen. Setzt man solche Bereiche nebeneinander, erhält man Dioden und Transistoren, die Schalter im Herzen jedes Computerchips. Der erste Transistor von 1947 bestand aus Germanium; in den 1960er-Jahren übernahm Silicium und gab dem Silicon Valley seinen Namen.
Die Mitglieder im Vergleich
Glas, Legierungen und Gifte
Bor und Silicium bilden das Gerüst des Glases: Gewöhnliches Glas besteht größtenteils aus Siliciumdioxid, und mit Boroxid entsteht hitzebeständiges Borosilikatglas für Labor- und Küchengeschirr. Antimon härtet Blei für Batterien, und Tellur verbessert die Zerspanbarkeit von Stahl und Kupfer.
Arsen ist das Halbmetall mit dem finstersten Ruf. Seine Verbindungen waren jahrhundertelang das Lieblingsgift der Giftmörder, und arsenhaltiges Grundwasser betrifft in Südasien bis heute Millionen Menschen. Es hat aber auch legitime Anwendungen, in einigen Halbleitern und in einer modernen Therapie gegen eine Form der Leukämie.
Häufig gestellte Fragen
Wie viele Halbmetalle gibt es?
Sechs Elemente sind nahezu allgemein anerkannt: Bor, Silicium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur. Je nach Quelle werden auch Polonium, Astat, Kohlenstoff, Aluminium oder Selen dazugezählt; diese Website nimmt Polonium hinzu und kommt damit auf sieben.
Ist Silicium ein Metall?
Nein. Silicium sieht metallisch aus und leitet etwas Strom, ist aber spröde und bildet wie ein Nichtmetall saure Oxide. Es wird als Halbmetall eingeordnet.
Warum werden Halbmetalle in der Elektronik verwendet?
Ihre elektrische Leitfähigkeit liegt zwischen der von Metallen und Isolatoren und lässt sich durch Zugabe kleiner Mengen anderer Elemente gezielt einstellen. So können Ingenieure Dioden, Transistoren und Solarzellen bauen.