Полуметаллы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
13 14 15 16 17
2 B
Бор
C
Углерод
N
Азот
O
Кислород
F
Фтор
3 Al
Алюминий
Si
Кремний
P
Фосфор
S
Сера
Cl
Хлор
4 Ga
Галлий
Ge
Германий
As
Мышьяк
Se
Селен
Br
Бром
5 In
Индий
Sn
Олово
Sb
Сурьма
Te
Теллур
I
Иод
6 Tl
Таллий
Pb
Свинец
Bi
Висмут
Po
Полоний
At
Астат

Полумета́ллы (металлоиды) — химические элементы, расположенные в периодической системе на границе между металлами и неметаллами. Для них характерно наличие ковалентной кристаллической решётки и металлической проводимости.

В физике твёрдого тела полуметаллами называются различные вещества, занимающие по электрическим свойствам промежуточное положение между металлами и полупроводниками.

К полуметаллам относят кремний, бор, германий, мышьяк, сурьму, теллур, иногда — висмут, полоний[1][2] и астат, а также олово, имеющее полупроводниковую форму, и аллотропные модификации углерода — графит и фосфора — металлический фосфор. Вероятно, теннессин также является полуметаллом[3].

По своим химическим свойствам элементы бор, кремний, мышьяк и теллур являются неметаллами, но германий и сурьма наряду с неметаллическими свойствами обладают и металлическими (например, реагируют с кислотами с образованием солей). По типу проводимости бор, кремний, германий и теллур относятся к полупроводникам, а мышьяк и сурьма обладают металлической проводимостью. Расплавы германия и кремния так же обладают металлической проводимостью. По своим внешним характеристикам ярко выраженными признаками металлов (характерный блеск, цвет) обладают германий, сурьма и теллур, у бора, кремния и мышьяка они выражены гораздо слабее. Для всех простых веществ данных элементов характерно кристаллическое строение, высокая твёрдость и хрупкость.

В отличие от полупроводников полуметаллы обладают электрической проводимостью вблизи абсолютного нуля температуры, в то время как полупроводники (тем более диэлектрики) в этих условиях — изоляторы[4].

Характерной особенностью полуметаллов является слабое перекрытие валентной зоны и зоны проводимости, что приводит, с одной стороны, к тому, что полуметаллы остаются проводниками электрического тока вплоть до абсолютного нуля температуры, а с другой стороны — с повышением температуры число носителей тока (электронов и дырок) возрастает, но всё-таки остаётся небольшим, достигая концентрации 1018—1020 см−3, или 10−3 на атом.

Носители тока в полуметаллах отличаются большой подвижностью и малой эффективной массой. Благодаря этому полуметаллы — наиболее подходящие объекты для наблюдения размерных эффектов, фазовых переходов полуметалл — диэлектрик в сильных магнитных полях и ряда других явлений.

Виды полуметаллов[править | править код]

Полуметаллы бывают разных типов: элементы, более близкие по свойствам к металлам (германий, сурьма, полоний), элементы, средние по свойствам, то есть имеющие металлические внешние признаки, а по химическим реакциям более близкие к неметаллам (бор, кремний, мышьяк, теллур), элементы, почти полностью являющиеся металлами, но проявляющие слегка заметные неметаллические признаки (бериллий, алюминий, висмут, олово, галлий, цинк) и элементы, проявляющие неметаллические свойства, но по некоторым аллотропным модификациям сходные с металлами (водород (неметалл полностью по всем внешним признакам, но в химических реакциях ведёт себя как металл), углерод (мод. графит), фосфор (мод. чёрный фосфор), селен (мод. серый селен) и йод). Получается, что к классу «неметаллы» полностью относятся только азот, кислород, фтор, сера, хлор, бром и все инертные газы.

Примечания[править | править код]

  1. Полуметаллы — статья из Химической энциклопедии
  2. Полуметаллы в Большой Советской Энциклопедии
  3. D. Bonchev, V. Kamenska (1981). «Predicting the Properties of the 113–120 Transactinide Elements». Journal of Physical Chemistry. American Chemical Society. 85 (9): 1177—1186. DOI:10.1021/j150609a021.
  4. XuMuK.ru — ПОЛУМЕТАЛЛЫ — Химическая энциклопедия. www.xumuk.ru. Проверено 23 января 2017.