Als Halbmetalle werden Elemente im Periodensystem bezeichnet, die zwischen den Metallen und den Nichtmetallen liegen. Sie weisen sowohl Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen auf, weshalb sie Halbmetalle genannt werden.
Zu den wichtigsten Halbmetallen zählen: Silizium (Si), Arsen (As), Germanium (Ge), Bor (B), Antimon (Sb), Wismut (Bi), Tellur (Te) und Astat (At).
Eigenschaften von Halbmetallen
Leitfähigkeit: Die elektrische Leitfähigkeit von Halbmetallen liegt zwischen der von Metallen und Nichtmetallen. Sie weisen bei Raumtemperatur normalerweise eine gewisse Leitfähigkeit auf, die jedoch nicht so hoch wie die von Metallen und nicht so niedrig wie die der meisten Nichtmetalle ist. Dies macht sie in der Halbleiterindustrie wichtig.
Physikalische Eigenschaften: Halbmetalle haben im Allgemeinen ein metallisches Aussehen, beispielsweise einen metallischen Glanz, aber in anderer Hinsicht, beispielsweise in Härte und Formbarkeit, ähneln sie eher Nichtmetallen. Ihre physikalischen Eigenschaften können je nach Bedingungen entweder metallische oder nichtmetallische Merkmale aufweisen.
Chemische Eigenschaften: Auch die chemischen Eigenschaften der Halbmetalle liegen zwischen denen von Metallen und Nichtmetallen. Sie können mit Metallen Legierungen oder mit Nichtmetallen Verbindungen bilden.
Physikalische Eigenschaften von Halbmetallen
| Element | Dichte (g/cm³) | Schmelzpunkt (°C) | Siedepunkt (°C) | Härte | Leitfähigkeit | Formbarkeit |
| Bor (B) | 2.34 | 2076 | 3927 | Hohe Härte, sehr spröde | Arm | Sehr schlecht, spröde |
| Silizium (Si) | 2.33 | 1414 | 2900 | Mittlere Härte, relativ spröde | Halbleiter | Arm |
| Germanium (Ge) | 5.32 | 938 | 2833 | Mittlere Härte | Halbleiter | Arm |
| Arsen (As) | 5.72 | 814 | 613 | Relativ spröde, hohe Härte | Halbleiter | Sehr schlecht, spröde |
| Antimon (Sb) | 6.68 | 630 | 1587 | Hart, spröde | Halbleiter | Sehr schlecht, spröde |
| Wismut (Bi) | 9.78 | 271 | 1564 | Weich, spröde | Gut | Sehr schlecht, spröde |
| Tellur (Te) | 6.24 | 452 | 988 | Spröde, mäßige Härte | Halbleiter | Sehr schlecht, spröde |
| Astat (At) | 6.2-6.3 | ~302 | ~457 | Extrem spröde | Halbleiter | Sehr schlecht, spröde |
Die physikalischen Eigenschaften der Halbmetalle verdeutlichen ihre Sonderstellung, da sie weder vollständig metallisch noch vollständig nichtmetallisch sind.
Sie haben typischerweise ein metallisches Aussehen und eine gewisse Leitfähigkeit, aber in Bezug auf Härte, Formbarkeit und andere physikalische Eigenschaften ähneln sie oft eher Nichtmetallen.
Daher konzentrieren sich die Anwendungen von Halbmetallen vor allem auf die Halbleitertechnologie, Katalysatoren, Legierungen und andere Bereiche, in denen ihre einzigartigen physikalischen Eigenschaften voll ausgenutzt werden.
Anwendungen von Halbmetallen
Halbleitermaterialien: Halbmetalle, insbesondere Silizium und Germanium, sind in der Elektronikindustrie von entscheidender Bedeutung und werden häufig zur Herstellung von Halbleiterbauelementen wie Transistoren, Dioden usw. verwendet.
Legierungen: Einige Halbmetalle wie Antimon und Wismut werden häufig mit anderen Metallen legiert, um die Eigenschaften des Metalls zu verbessern.
Katalysatoren: Bestimmte Halbmetalle werden als Katalysatoren bei chemischen Reaktionen eingesetzt, insbesondere in der organischen Synthese und in der Umwelttechnologie.
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