Definíció

A metalloid vagy félfém egy kémiai elem, amely mind a fémek, mind a nemfémek tulajdonságait mutathatja. A metalloidok olyan elemek, amelyek egyszerre rendelkeznek a fém és a nem fém elemek tulajdonságaival. Lehet fényes, de törékeny. Lehet tompa, de vezeti az elektromosságot.

Tulajdonságok

  • Átmeneti fizikai jellemzők: sok félfém fémes fényt mutat, ugyanakkor törékeny, nem jól alakítható, ellentétben a tipikus fémekkel.
  • Elektronikai viselkedés: több félfém félvezető jellegű — vezetőképességük a fémek és a nemfémek között van, és hőmérséklet, szennyeződések (dopping) hatására jelentősen változhat. A leggyakoribb félfém a szilícium. A szilícium elektromos vezetőképessége a fémek és a nemfémek között van. Félvezető.
  • Kémiai viselkedés: gyakran kovalens kötésekre hajlamosak, oxidjaik lehetnek savasak, bázikusak vagy amfoter jellegűek (mind savként, mind bázisként viselkedhetnek).
  • Szerkezeti különbségek: sok metalloidnak több allotróp módosulata van (például különböző kristályszerkezetek), amelyek eltérő fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek.

Példák és felhasználás

Gyakran említett metalloidok: bór, szilícium, germánium, arzén, antimon, tellúr, továbbá egyes forrásokban polónium és asztatin is ide sorolhatók. Ezek közül a szilícium kiemelkedően fontos az elektronikai iparban mint alapanyag a félvezetők (diódák, tranzisztorok, integrált áramkörök) gyártásához. A bór fontos üvegek és kerámiák adalékaként, a tellúr termikus és termoelektromos anyagokban, az antimon ötvözőanyagként és lángkésleltetőként talál alkalmazást.

Elhelyezkedés a periódusos rendszerben

A metalloidok osztályozásának egy közelítő módja az elemek periódusos rendszerének áttekintése. Lásd a kettős átlós vonalat: balra fent a bór és az alumínium, jobbra lent a polónium és az asztatin. Ezek az átlós vonalak a metalloidok. Néhány metalloidot egyes források súlyozottan a nemfémek közé, mások a fémek közé sorolnak; ezért a pontos lista szerzőnként eltérhet.

Megjegyzések a terminológiáról

A "metalloid" és a "félfém" kifejezéseket gyakran szinonimaként használják, de a szakirodalomban előfordul, hogy finom különbségeket tesznek metalloid, semimetal és félvezető fogalmak között. Például a semimetál (angolul semimetal) kifejezést azoknál az elemeknél alkalmazzák, amelyeknél a vezetési és vegyértéksávok részben átfedik egymást, ezért fémes jellegű vezetéssel bírnak; a félvezető kifejezés pedig azokra az elemekre és anyagokra vonatkozik, amelyeknél energiasáv-szerkezetük lehetővé teszi a vezetékelnyelődés szabályozását. Emiatt egyes elemeket egyes rendszerezések metalloidként, más rendszerezések semimetálként jelölnek.

Összefoglalás

A metalloidok olyan elemek, amelyek köztes tulajdonságokat mutatnak a fémek és a nemfémek között, ezért különösen fontosak mind az anyagtudományban, mind a technológiában. Pontos besorolásuk és a listába kerülő elemek meghatározása a szemlélettől és a meghatározás részleteitől függően változhat.