Unterschied zwischen Metallen, Nichtmetallen und Halbmetallen

Derzeit gibt es 118 bestätigte Elemente im Periodensystem. Diese Elemente sind nach den Ordnungszahlen 1 bis 118 geordnet. Dazu gehören natürlich vorkommende und durch künstliche Synthese entdeckte Elemente. Die 118 Elemente lassen sich anhand ihrer Eigenschaften in Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle einteilen. Es gibt etwa 91 Metalle, 17 Nichtmetalle und etwa 7 Halbmetalle.

Diese Elemente werden häufig zur Herstellung von Legierungen wie Edelstahl verwendet, der Metalle und Nichtmetalle wie Eisen, Chrom, Nickel, Kohlenstoff und Stickstoff enthält.

Metalle lassen sich von Nichtmetallen anhand ihres Aussehens unterscheiden. Metalle haben einen reflektierenden Glanz, Nichtmetalle hingegen nicht. Zudem sind Metalle, mit Ausnahme von Quecksilber, bei Raumtemperatur in der Regel fest. Um sie jedoch effektiv unterscheiden zu können, sind tiefere Kenntnisse erforderlich.

Was sind Metalle?

Metalle sind eine Klasse von Elementen, die sich typischerweise durch ihre hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, Formbarkeit, Duktilität und ihren Glanz auszeichnen. Sie neigen dazu, leicht Elektronen zu verlieren, was ihnen ihre Leitfähigkeit verleiht. Metalle sind bei Raumtemperatur in der Regel fest, mit Ausnahme von Quecksilber, das flüssig ist. Sie machen den größten Teil des Periodensystems aus und kommen in verschiedenen Formen in der Erdkruste vor.

Position im Periodensystem: Normalerweise links und in der Mitte.

Physikalische Eigenschaften:

Lüster: Glänzend und reflektierend.
Leitfähigkeit: Gute thermische und elektrische Leitfähigkeit.
Duktilität: Kann in dünne Platten gehämmert werden.
Zähigkeit: Kann zu dünnen Drähten gezogen werden.
Zustand: Bei Raumtemperatur fest (mit Ausnahme von Quecksilber, das flüssig ist).
Dichte: Normalerweise hoch.

Chemische Eigenschaften:

Reaktivität: Neigt dazu, bei chemischen Reaktionen Elektronen zu verlieren (Kationen zu bilden).
Oxidation: Metalle oxidieren oder korrodieren mit der Zeit (z. B. rostet Eisen).

Reines Eisen

Klassifizierung von Metallen:

Metalle können anhand ihrer Eigenschaften und Verwendungszwecke weiter in mehrere Kategorien eingeteilt werden:

Alkalimetalle: Sehr reaktiv, in Gruppe 1 des Periodensystems zu finden (z. B. Natrium, Kalium).
Erdalkalimetalle: Weniger reaktiv als Alkalimetalle, in Gruppe 2 zu finden (z. B. Magnesium, Calcium).
Übergangsmetalle: Dazu gehören Elemente wie Eisen, Kupfer und Nickel, die für ihre Stärke und Leitfähigkeit bekannt sind.
Post-Übergangsmetalle: Weichere Metalle, die Elemente wie Zinn und Blei enthalten.
Lanthanoide und Actinoide: Seltene Erden und radioaktive Metalle.

Gängige Beispiele für Metalle:

Eisen (Fe): Wird im Bauwesen und in der Fertigung verwendet.
Kupfer (Cu): Wird häufig in elektrischen Leitungen verwendet.
Aluminium (Al): Wird aufgrund seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit in den Bereichen Verpackung, Bau und Transport verwendet.
Lithium (Li) wird häufig verwendet in der Batterie Speicherindustrie, einschließlich Solarenergie-Speicherbatterien, Solarmodule Und Autobatterien.
Gold (Au) und Silber (Ag): Aufgrund ihrer Seltenheit geschätzt und in Schmuck, Elektronik und als Währungsstandards verwendet.

Was sind Nichtmetalle?

Nichtmetalle sind eine Klasse von Elementen, die im Allgemeinen entgegengesetzte Eigenschaften zu denen von Metallen aufweisen. Sie befinden sich auf der rechten Seite des Periodensystems und umfassen eine Vielzahl von Elementen mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Hier sind einige wichtige Aspekte von Nichtmetallen

Position im Periodensystem: Befindet sich auf der rechten Seite des Periodensystems.

Physikalische Eigenschaften:

Lüster: Matt und nicht reflektierend.
Leitfähigkeit: Schlechte Wärme- und Stromleitfähigkeit (Isolator).
Duktilität: Sprödes Material lässt sich nicht zu dünnen Blechen hämmern oder zu dünnen Drähten ziehen.
Zustand: Bei Raumtemperatur liegt es in drei Zuständen vor (fest, flüssig, gasförmig).
Dichte: Normalerweise niedrig.

Chemische Eigenschaften:

Reaktivität: Neigt dazu, bei chemischen Reaktionen Elektronen aufzunehmen oder abzugeben (Bildung von Anionen oder kovalenten Bindungen).
Oxidation: Korrodiert nicht, kann aber Oxide bilden (wie Kohlendioxid CO₂)

Reiner Kohlenstoff

Gängige Beispiele für Nichtmetalle:

Gase: Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Chlor (Cl)
Feststoffe: Kohlenstoff (C), Schwefel (S), Phosphor (P)
Flüssigkeiten: Brom (Br)

Was sind Halbmetalle?

Halbmetalle sind Elemente mit Eigenschaften, die zwischen denen von Metallen und Nichtmetallen liegen. Sie befinden sich entlang der Zickzacklinie im Periodensystem, die Metalle von Nichtmetallen trennt. Halbmetalle können eine Kombination von Eigenschaften beider Gruppen aufweisen, was sie vielseitig und wichtig für verschiedene Anwendungen macht.

Position im Periodensystem: Liegt auf der stufenförmigen Trennlinie zwischen Metallen und Nichtmetallen.

Physikalische Eigenschaften:

Lüster: Kann glänzend oder matt sein.
Leitfähigkeit: Halbleiterleitfähigkeit zwischen Metallen und Nichtmetallen.
Duktilität: Normalerweise spröde.
Zustand: Bei Raumtemperatur fest.
Dichte: Zwischen Metallen und Nichtmetallen.

Chemische Eigenschaften:

Reaktivität: Je nach Bedingungen kann es die Eigenschaften von Metallen oder Nichtmetallen aufweisen.
Oxidation: Neigt zur Bildung amphoterer oder schwach saurer Oxide.

Reines Silizium

Häufige Beispiele für Halbmetalle:

Bor (B): Wird in Glas und Keramik sowie als Halbleitermaterial verwendet.
Silizium (Si): Unverzichtbar in der Elektronikindustrie zur Herstellung Halbleiter und Computerchips.
Germanium (Ge): Wird verwendet in Elektronik und als Halbleiter.
Arsen (As): Wird in Halbleitern und historisch in Pestiziden und Holzschutzmitteln verwendet.
Antimon (Sb): Wird in Flammschutzmitteln und einigen Legierungen verwendet.
Tellur (Te): Wird in der Metallurgie und in Halbleitern verwendet.