19-03-2025 - Chemistry Basics - Metals, Semiconductors and Insulators [EN]-[IT]

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ENGLISH
19-03-2025 - Chemistry Basics - Metals, Semiconductors and Insulators [EN]-[IT]
With this post I would like to give a short instruction about the topic mentioned in the subject
(code notes: X_76)

Metals, Semiconductors and Insulators

Image created with AI, I used Microsoft Copilot.

Metals
In chemistry, metals are a group of elements that have the following physical properties:
-High electrical conductivity
-High thermal conductivity
-Metallic luster
-Malleability and ductility
-Compact crystalline structure

In the periodic table we can find the following metals: sodium, magnesium, aluminum, iron, copper, zinc.

Metals are very important in the industrial and technological sector.

Among the metals we can mention potassium (K). In fact, potassium, K, in the solid state is a metallic solid.
Among the metals we also have iodine. Iodine, I2, in the solid state is a molecular solid.

Note: In a metallic solid, the metal ions occupy defined positions while the electrons are free to move within the lattice.

Semiconductors
Semiconductors are those materials that in terms of electrical conductivity are placed between conductors and insulators.
Semiconductors from a chemical point of view can be described with these properties:
-Intermediate Band Gap
-Crystalline structure
-Doping
-Thermal dependent conductivity

Surely the main characteristic of semiconductors is doping. In semiconductors it is possible to modify the concentration of charge carriers through doping. In this case the charge carriers are electrons or holes.
Doping consists of introducing small quantities of impurity atoms that can release additional electrons or create holes.
Knowing that:
-n-type doping = release additional electrons
-p-type doping = create holes

Among semiconductors we find silicon. Silicon, Si, in the solid state is a covalent solid. It has a crystalline structure and is composed of atoms bonded together by strong covalent bonds.

Insulators
In chemistry, insulators are those elements that hardly conduct electricity or heat.
Basically at the chemical level we can say the electrons of insulators in their atoms are tightly bound to the nuclei and cannot move freely.
Insulators are glass, plastic, ceramic, wood and rubber.

NOTE: Calcium chloride (CaCl₂) is not a metal, a semiconductor or an insulator in the conventional sense, however, when it is solid, it behaves like an insulator.

Periodic Table
Here is a screenshot of the periodic table

Some metals in the periodic table
Aluminum (Al), Antimony (Sb), Silver (Ag), Bismuth (Bs), Calcium (Ca), Chromium (Cr), Iron (Fe), Magnesium (Mg), Manganese (Mn), Mercury (Hg), Nickel (Ni), Gold (Au), Platinum (Pt), Lead (Pb), Potassium (K), Radium (Ra), Copper (Cu), Sodium (Na), Tin (Sn)

Some semiconductors in the periodic table
silicon (Si) and germanium (Ge)

Some insulators in the periodic table
Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Sulfur (S), Phosphorus (P), Phosphorus (P)

Conclusions
Metals are characterized by a crystalline lattice structure in which the valence electrons are delocalized into a large amount of electrons, giving them high electrical and thermal conductivity.
The main characteristic of semiconductors is that their electrical conductivity can be modified.
Insulators are poor conductors of electricity and heat.

Question
Did you study semiconductors at school for some reason? How sensitive are you to the subject of semiconductors? Do you think that semiconductors will be used more and more in the future?

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[ITALIAN]
19-03-2025 - Basi di chimica - Metalli, Semiconduttori e Isolanti [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(code notes: X_76)

Metalli, Semiconduttori e Isolanti

Immagine creata con l'IA, ho usato Microsoft Copilot.

Metalli
I metalli in chimica sono un gruppo di elementi che hanno le seguenti proprietà fisiche:
-Elevata conducibilità elettrica
-Elevata conducibilità termica
-Lucentezza metallica
-Malleabilità e duttilità
-Struttura cristallina compatta

Nella tavola periodica possiamo trovare i seguenti metalli: il sodio, il magnesio, l’alluminio, ferro, rame, zinco.

I metalli sono molto importanti nel settore industriale e tecnologico.

Tra i metalli possiamo citare il potassio (K). Infatti il potassio, K, allo stato solido è un solido metallico.
Tra i metalli abbiamo anche lo iodio. Lo iodio, I2, allo stato solido è un solido molecolare.

Nota: In un solido metallico gli ioni metallici occupano posizioni definite mentre gli elettroni sono liberi di muoversi all’interno del reticolo.

Semiconduttori
I semiconduttori sono quei materiali che in termini di conducibilità elettrica si collocano tra i conduttori e gli isolanti.
I semiconduttori dal punto di vista chimico possono essere descritti con queste proprietà:
-Band Gap intermedio
-Struttura cristallina
-Drogaggio (Doping)
-Conducibilità termicamente dipendente

Sicuramente la caratteristica principale dei semiconduttori è il drogaggio. Nei semiconduttori è possibile modificare la concentrazione di portatori di carica tramite appunto il drogaggio. In questo caso i portatori di carica sono gli elettroni o le lacune.
Il drogaggio consiste nell'introdurre piccole quantità di atomi di impurità che possono liberare elettroni aggiuntivi o creare lacune.
Sapendo che:
-drogaggio di tipo n = liberare elettroni aggiuntivi
-drogaggio di tipo p = creare lacune

Tra i semiconduttori troviamo il silicio. Il silicio, Si, allo stato solido è un solido covalente. Esso ha una struttura cristallina ed è composta da atomi legati tra loro tramite forti legami covalenti.

Isolanti
In chimica gli isolanti sono quegli elementi che difficilmente conducono elettricità o calore.
Sostanzialmente a livello chimico possiamo dire gli elettroni degli isolanti nei loro atomi sono strettamente legati ai nuclei e non possono muoversi liberamente.
Gli isolanti sono il vetro, la plastica, la ceramica, il legno e la gomma.

NOTA: Il cloruro di calcio (CaCl₂) non è un metallo, un semiconduttore o un isolante nel senso convenzionale, però, quando è solido, si comporta come un isolante.

Tavola periodica
Qui di seguito uno screenshot della tavola periodica

Alcuni metalli presenti nella tavola periodica
Alluminio (Al), Antimonio (Sb), Argento (Ag), Bismuto (Bs), Calcio (Ca), Cromo (Cr), Ferro (Fe), Magnesio (Mg), Manganese (Mn), Mercurio (Hg), Nichel (Ni), Oro (Au), Platino (Pt), Piombo (Pb), Potassio (K), Radio (Ra), Rame (Cu), Sodio (Na), Stagno (Sn)

Alcuni semiconduttori presenti nella tavola periodica
silicio (Si) e germanio (Ge)

Alcuni isolanti presenti nella tavola periodica
Elio (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Zolfo (S), Fosforo (P), Fosforo (P)

Conclusioni
I metalli sono caratterizzati da una struttura reticolare cristallina in cui gli elettroni di valenza sono delocalizzati in una grossa quantità di elettroni, conferendo loro un'elevata conducibilità elettrica e termica.
I semiconduttori hanno come caratteristica principale che la loro conducibilità elettrica può essere modificata.
Gli isolanti sono cattivi conduttori di elettricità e calore.

Domanda
Avete studiato a scuola per qualche motivo i semiconduttori? Quanto siete sensibili al discorso dei semiconduttori? Per voi potrebbe essere che in futuro i semiconduttori vengano usati sempre di più?

THE END