Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle: Was ist der Unterschied?

Wo jede Art steht

Eine treppenförmige Linie verläuft an der rechten Seite der Haupttabelle, beginnt bei Bor und steigt nach rechts hinab in Richtung Polonium und Astat. Elemente links der Linie sind Metalle, Elemente oben rechts sind Nichtmetalle, und die meisten Elemente entlang der Linie sind Halbmetalle.

Metalle sind mit Abstand die größte Gruppe: Mehr als 80 der 118 Elemente sind Metalle, darunter die Alkali- und Erdalkalimetalle, die Übergangsmetalle, die Lanthanoide und Actinoide sowie Metalle nach den Übergangsmetallen wie Aluminium, Zinn und Blei. Wasserstoff ist die wichtigste Ausnahme im Aufbau. Er steht oben in Gruppe 1, ist aber ein Nichtmetall.

Eigenschaften von Metallen

Metalle sind typischerweise glänzend (sie haben Metallglanz), gute Leiter für Wärme und Elektrizität sowie verformbar und dehnbar, das heißt, man kann sie zu Blechen hämmern und zu Drähten ziehen. Fast alle sind bei Raumtemperatur fest. Quecksilber ist das einzige Metall, das bei Raumtemperatur flüssig ist, und Gallium schmilzt bei etwa 29,8 °C, knapp über Raumtemperatur.

Chemisch haben Metalle wenige Valenzelektronen und eine niedrige Elektronegativität, daher neigen sie dazu, Elektronen abzugeben und positive Ionen wie Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe²⁺ und Fe³⁺ zu bilden. Ihre Oxide sind meist basisch: Calciumoxid (CaO) etwa reagiert mit Wasser zu Calciumhydroxid, Ca(OH)₂.

Eigenschaften von Nichtmetallen

Zu den Nichtmetallen gehören Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und Selen sowie die Halogene und die Edelgase. Elf von ihnen sind bei Raumtemperatur Gase (Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Chlor und die Edelgase von Helium bis Radon), Brom ist eine Flüssigkeit, und der Rest, wie Kohlenstoff, Schwefel und Iod, sind Feststoffe.

Feste Nichtmetalle sind meist matt und spröde, und Nichtmetalle sind im Allgemeinen schlechte Leiter für Wärme und Elektrizität. Graphit, eine Form von Kohlenstoff, ist eine bemerkenswerte Ausnahme, weil er Strom leitet. Nichtmetalle haben eine hohe Elektronegativität, daher nehmen sie Elektronen auf und bilden negative Ionen wie O²⁻ und Cl⁻, wenn sie mit Metallen reagieren, oder sie teilen Elektronen in kovalenten Bindungen untereinander, wie in H₂O und CO₂. Ihre Oxide sind tendenziell sauer: Kohlenstoffdioxid löst sich in Wasser zu Kohlensäure.

Halbmetalle: dazwischen

Halbmetalle haben eine Mischung aus metallischen und nichtmetallischen Eigenschaften. Die sechs Elemente, die am häufigsten als Halbmetalle gezählt werden, sind Bor, Silicium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur; manche Quellen zählen auch Polonium oder Astat dazu.

Silicium sieht glänzend und metallisch aus, ist aber spröde, und es leitet Strom besser als ein Nichtmetall, aber weit schlechter als ein Metall. Dieses Mittelfeld macht Silicium und Germanium zu Halbleitern, den Materialien im Herzen von Computerchips und Solarzellen. Ihre Leitfähigkeit lässt sich durch Zugabe winziger Mengen anderer Elemente einstellen, ein Vorgang namens Dotieren.

So unterscheidest du sie

Die Elektronegativität ist ein nützlicher Anhaltspunkt. Metalle haben niedrige Werte, etwa Caesium (0,79) und Natrium (0,93). Nichtmetalle haben hohe Werte, etwa Sauerstoff (3,44) und Fluor (3,98). Die Halbmetalle liegen dazwischen, bei etwa 1,9 bis 2,2, von Silicium (1,90) bis Arsen (2,18).

Der metallische Charakter nimmt zur linken unteren Ecke der Tabelle hin zu, daher ist der Übergang vom Metall zum Nichtmetall fließend und keine scharfe Grenze. Gruppe 14 zeigt die ganze Bandbreite in einer Spalte: Kohlenstoff ist ein Nichtmetall, Silicium und Germanium sind Halbmetalle, und Zinn und Blei sind Metalle.