Halvmetaller er grunnstoffer med egenskaper som ligger mellom metaller og ikke-metaller. Halvmetaller er ofte faste stoffer med metallisk glans, på samme måte som metaller. De er derimot ofte sprø og lite formbare, i motsetning til metaller, og de leder elektrisk strøm mye dårligere enn metaller.
metalloider
Grunnstoffene som er vanligst å regne som halvmetaller er markert med rødt. Hver firkant eller celle i periodesystemet inneholder informasjon om atomnummer og atomsymbol.
Det er vanlig å dele inn grunnstoffene i metaller og ikke-metaller, avhengig av egenskaper og hvilke typer kjemiske forbindelser de danner. I det området av periodesystemet der metallene møter ikke-metallene, finnes en diagonal grense mellom metallene og ikke-metallene. Langs denne grensen finnes grunnstoffer som har noen egenskaper som er lik som metaller, og andre egenskaper som minner om ikke-metaller. Disse er vanskelige å klassifisere, og det er blitt vanlig å bruke betegnelsen halvmetaller som en samlebetegnelse for disse grunnstoffene.
Hvilke grunnstoffer som inkluderes blant halvmetallene varierer i ulike fagtekster, men det er vanligst å bruke begrepet for bor, silisium, germanium, arsen, antimon og tellur. Felles for disse seks grunnstoffene er at de ser ut som metaller, med gråskjær og metallisk glans. Andre egenskaper ligger likevel ofte nærmere ikke-metallene, siden de er sprø og stort sett relativt dårlige elektriske ledere. Flere av dem er teknologisk viktige halvledere. Kjemisk sett er disse grunnstoffene også nærmere ikke-metallene, ved at de ofte danner kovalente forbindelser med ikke-metaller, og danner oksider med både sure og basiske egenskaper.
I tillegg til de seks grunnstoffene som oftest inkluderes, benyttes begrepet av og til også for polonium og astat, og noe sjeldnere for selen.
Flere av halvmetallene er halvledere. Dette er stoffer som vanligvis leder strøm dårligere enn metaller, men bedre enn isolatorer. Særlig silisium og germanium er viktige halvmetaller for teknologi. I tillegg kan den elektriske ledningsevnen for halvledere styres ved ekstern påvirkning, noe som danner grunnlaget for moderne mikroelektronikk, solceller og LED-lys.
Halvmetaller brukes i legeringer for å endre metallers egenskaper. Et godt eksempel er at små mengder av halvmetallet antimon i bly gjør blyet sterkere og hardere.
Halvmetallenes oksider danner ofte glass, som er faste stoffer uten en ordnet struktur av atomer eller ioner. I glassene finner vi ikke et repeterende krystallgitter. Særlig er silisiumoksid (vanlig glass) mye brukt, men både boroksid, germaniumoksid, arsenoksid og antimonoksid benyttes i spesialglass enten alene, eller sammen med silisiumoksid.
Forbindelser av halvmetaller brukes også som katalysatorer og i flammehemmende materialer.
Skisse av energibånd i metaller, halvledere og isolatorer. Dersom det finnes tilgjengelige elektrontilstander ved ferminivået, kan materialet lede strøm. I metaller finnes det slike tilstander, mens ferminivået i halvledere og isolatorer ligger i et båndgap mellom to energibånd. Halvmetaller har svært liten eller ingen overlapp mellom båndene, og får derfor egenskaper som ligger mellom metaller og halvledere.
Halvmetaller er stoffer med utseende og egenskaper som minner om både metaller og ikke-metaller. Ordet «halvmetall» er ett av flere begreper med overlappende faglig betydning, noe som har ført til språklige uklarheter i noen norske fagtekster. Forvirringen er ofte knyttet til oversettelser av engelske faguttrykk.
På engelsk kalles halvmetaller for metalloids. Begrepet metalloider kan også brukes på norsk.
Halvledere er stoffer som har et moderat elektronisk båndgap, og som leder strøm dårligere enn metaller, men bedre enn isolatorer. På engelsk brukes ordet semiconductor for slike materialer. Noen halvmetaller er halvledere, men de fleste halvledere er ikke halvmetaller.
Semimetal er et engelsk uttrykk brukt i faststoffysikk for materialer uten båndgap, men med få elektrontilstander ved ferminivået. Dette er ikke det samme som et halvmetall i kjemisk forstand. Det finnes ikke noe etablert godt uttrykk for semimetal på norsk.
Half-metal er et engelsk uttrykk brukt i faststoffysikk for materialer som bare kan lede elektroner med én type spinn. Heller ikke dette er det samme som et halvmetall i kjemisk forstand.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.