Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle im Periodensystem

Metalle

Mehr als 80 der 118 Elemente sind Metalle, darunter die Alkali- und Erdalkalimetalle, die Übergangsmetalle und die Metalle nach den Übergangsmetallen, die Lanthanoide und die Actinoide. Metalle glänzen, leiten Wärme und Strom gut und sind verformbar (sie lassen sich zu Blechen hämmern) und dehnbar (sie lassen sich zu Drähten ziehen). Alle sind bei Raumtemperatur fest, außer Quecksilber. In Reaktionen geben sie tendenziell Elektronen ab und bilden positive Ionen, und ihre Oxide sind meist basisch.

Nichtmetalle

In dieser Ansicht gelten 18 Elemente als Nichtmetalle: Wasserstoff, die reaktiven Nichtmetalle Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und Selen, die Halogene und die Edelgase. Feste Nichtmetalle sind meist matt und spröde, und die meisten Nichtmetalle leiten Wärme und Strom schlecht; Graphit, eine Form von Kohlenstoff, ist eine bemerkenswerte Ausnahme. Elf Nichtmetalle sind bei Raumtemperatur Gase, und Brom ist eine Flüssigkeit. Nichtmetalle neigen dazu, Elektronen aufzunehmen oder zu teilen und bilden negative Ionen oder kovalente Bindungen, und ihre Oxide sind meist sauer.

Halbmetalle und die Treppenlinie

Die sechs hier gezeigten Halbmetalle sind Bor, Silicium, Germanium, Arsen, Antimon und Tellur. Sie liegen entlang der Treppenlinie, die von Bor hinunter zu Polonium und Astat verläuft, und ihre Eigenschaften liegen dazwischen: Sie sehen metallisch aus, sind aber spröde, und sie leiten Strom nur mäßig. Das macht sie zu nützlichen Halbleitern, den Materialien in Computerchips und Solarzellen.

Wo man die Linie zieht, ist teilweise Ansichtssache. Polonium und Astat werden manchmal als Halbmetalle bezeichnet; diese Tabelle zeigt Polonium als Metall und Astat zusammen mit den Halogenen als Nichtmetall. Wasserstoff steht über Gruppe 1, ist aber ein Nichtmetall. Die superschweren Elemente ab Meitnerium sind als unbekannt markiert, weil zu wenige Atome hergestellt wurden, um sie zu untersuchen.

Der Trend des metallischen Charakters

Der metallische Charakter, also wie leicht ein Element Elektronen abgibt und sich wie ein Metall verhält, nimmt in einer Gruppe nach unten zu und in einer Periode von links nach rechts ab. Gruppe 14 zeigt den Wandel deutlich: Kohlenstoff ist ein Nichtmetall, Silicium und Germanium sind Halbmetalle, und Zinn und Blei sind Metalle. Deshalb stehen die metallischsten Elemente unten links im Periodensystem und die nichtmetallischsten oben rechts.

Beispiel: Silicium glänzt grau wie ein Metall, zerspringt aber bei einem Schlag, und anders als ein Metall leitet es Strom besser, wenn es wärmer wird. Das Zugeben winziger Mengen anderer Elemente, das sogenannte Dotieren, steuert, wie gut es leitet, und so werden Transistoren hergestellt.