Charakterystyka metaloidów, właściwości i zastosowania

The metaloidy lub półmetale to grupa pierwiastków chemicznych o pośrednich właściwościach fizycznych i chemicznych między metalami i niemetalami. Większość badaczy chemicznych akceptuje następujące pierwiastki chemiczne, takie jak metaloidy: bor, krzem, arsen, german, antymon i tellur (zielony na obrazku poniżej).

Jednak mniejsza grupa naukowców dodaje polio, astatynę (niebieski) i selen (różowy) do metaloidów..

Nawet w oparciu o pewne właściwości sugerują, że pierwiastki chemiczne węgiel i aluminium (żółty) powinny być również uważane za metaloidy..

Indeks

• 1 Główne cechy metaloidów
  • 1.1 Sytuacja w układzie okresowym
  • 1.2 Tworzy stopy z metalami
  • 1.3 Półprzewodniki elektryczne
  • 1.4 Baza przemysłu elektronicznego
  • 1.5 Stany allotropowe
• 2 Właściwości fizyczne i chemiczne
  • 2.1 Właściwości fizyczne
  • 2.2 Właściwości chemiczne
• 3 zastosowania
  • 3.1 O żywych istotach
  • 3.2 W okularach i emaliach
  • 3.3 W produkcji materiałów o wyższej jakości
  • 3.4 W elektronice i informatyce
  • 3.5 Ochronne działanie metaloidów
  • 3.6 Inne
• 4 8 elementów metaloidowych
• 5 referencji

Główne cechy metaloidów

Sytuacja w układzie okresowym

Metaloidy znajdują się w układzie okresowym na malejącej przekątnej między kolumnami 13, 14, 15, 16 i 17, zaczynając od boru w lewym górnym rogu i kończąc na astacie w prawym dolnym rogu.

Metale znajdują się po lewej stronie metaloidów, a niemetale po prawej stronie; dlatego reprezentują granicę między oboma rodzajami materii.

Tworzą stopy z metalami

Metaloidy tworzą stopy z metalami i reagują z niemetalami, na przykład z tlenem, siarką i halogenami.

Półprzewodniki elektryczne

W większości są one uważane za półprzewodniki elektryczne, których przewodnictwo zależy od temperatury. W niskich temperaturach przewodność elektryczna jest niska, więc służą one jako izolatory elektryczne, ale ponieważ ogrzewają swoją zdolność do zwiększania energii elektrycznej.

Baza przemysłu elektronicznego

Półprzewodniki są podstawą rozwoju przemysłu elektronicznego, a także obliczeń i informatyki. Również aplikacja wykonana z krzemu była bardzo przydatna w tej dziedzinie..

Stany alotropowe

Metaloidy mają różne stany alotropowe (różne formy krystaliczne); na przykład arsen przedstawia czarne, żółte lub szare kryształy.

W naturze zwykle nie występują jako czyste pierwiastki chemiczne, ale raczej są związane lub tworzą agregaty w minerałach wraz z ołowiem, siarką, żelazem itp..

Właściwości fizyczne i chemiczne

Właściwości fizyczne

Pojawiają się jako jasne bryły. W tym aspekcie przypominają metale. Są kruche i niezbyt elastyczne, więc nie można ich rozciągać w formie drutu, to znaczy nie są bardzo plastyczne. Ponadto jej przekształcenie w arkusze jest trudne, tak że metaloidy są nieco plastyczne.

Są zdolne do przewodzenia elektryczności i temperatury, choć w mniejszym stopniu niż metale. W metaloidach znajdują się pierwiastki chemiczne, które na podstawie ich struktur pasmowych klasyfikowane są jako półprzewodniki.

Ta grupa składa się z boru, krzemu, germanu i antymonu. Arsen i tellur są klasyfikowane jako półmetale.

Punkty fuzji

Boro 2.076º C; Krzem 1.414º C; German 938,25 C; Arsen 817º C; Antymon 630,13 ° C; Tellur 449,51 ° C i polon 254 ° C.

Punkty wrzenia

Bor 3,927 ° C; Krzem 3.265 ° C; German 2,833º C; Arsen 614º C; Antymon 1587 ° C; Telurio 988º C i Polonio 962º C.

Gęstości

Bor 2,34 g / cm³: Silikon 2,33 g / cm³; German 5,323 g / cm³; Arsen 5,727; Antymon 6,697 g / cm³; Tellur 6,24 g / cm³ i polon 9,32 g / cm³.

Właściwości chemiczne

Zachowują się podobnie do niemetali, tworząc tlenki, takie jak SiO₂ i mają zachowanie amfoteryczne. Metaloidy mogą zachowywać się jak kwas lub zasada w zależności od pH podłoża.

Używa

O żywych istotach

-Arsen jest stosowany w rolnictwie jako środek owadobójczy i herbicyd. Ponadto jest stosowany do umieszczania go w postaci proszku lub płynnego roztworu u bydła w celu wyeliminowania owadów i pasożytów zwierzęcia. Arsenian wapnia jest używany do eliminacji ryjkowca z kapsułki bawełnianej.

-Arsen jest stosowany jako środek konserwujący do drewna ze względu na jego toksyczność dla owadów i grzybów.

-Arsen jest stosowany w leczeniu ostrej białaczki promielocytowej, rodzaju raka krwi. Jest on wykorzystywany w opracowywaniu roztworu Fowler do stosowania w leczeniu łuszczycy. Radioaktywny izotop arsenu (⁷⁴As) jest stosowany w lokalizacji guzów nowotworowych obecnych w organizmie człowieka.

-Arsen jest częścią Melarsoprolu, leku stosowanego w leczeniu afrykańskiej trypanosomozy. Choroba pasożytnicza przenoszona przez muchę tsetse.

-Tlenek telluru był stosowany w leczeniu łojotokowego zapalenia skóry. Podobnie, inne związki telluru są stosowane jako środki przeciwbakteryjne.

-Bor, w postaci kwasu borowego, jest stosowany jako łagodny środek antyseptyczny w oczach, nosie i gardle.

W okularach i emaliach

-Tellur jest używany do produkcji okularów niebieskich, brązowych i czerwonych. Metaloid można osadzać elektrolitycznie na srebrze, uzyskując czarniawy koniec.

-Antymon służy do nadawania okularom i szkliwia żółty odcień. Bor jest używany do produkcji szkła i ceramiki. W szczególności szkło borokrzemianowe jest odporne na zmiany temperatury, dlatego jest stosowane w laboratoriach do reakcji chemicznych i destylacji.

-W domu można upiec jedzenie przy użyciu szkła borokrzemianowego, bez łamania używanych naczyń.

-Krzem jest główną podstawą przemysłu szklarskiego, interweniując w produkcję prawie wszystkich obiektów szklanych.

-Tlenek germanu jest używany do produkcji soczewek kamer i soczewek mikroskopów. Ponadto jest on wykorzystywany w rozwoju rdzenia światłowodów o wielu zastosowaniach.

W produkcji materiałów o wyższej jakości

-Arsen tworzy stopy z ołowiem powodującym spadek temperatury topnienia tego samego. Powoduje to większą twardość stopu używanego do produkcji śrutu

-Dodanie ilości telluru między 0,1% a 0,6% stopu ołowiu zwiększa jego odporność na korozję i trakcję wraz ze wzrostem elastyczności. Tellur jest zwykle dodawany do żeliwa w celu utwardzenia warstwy powierzchniowej utwardzonych części.

-Antymon jest stosowany w stopach do produkcji łożysk, płyt akumulatorowych i materiałów drukarskich.

-Krzem jest używany do produkcji stopów o większej odporności na kwasy. Tak jest w przypadku Durirón, który zawiera 14% krzemu.

Stop krzemu, żelaza i aluminium jest używany do produkcji części o dużej twardości, które są stosowane w przemyśle samochodowym.

-Arsen tworzy stopy z platyną i miedzią, aby zwiększyć jego odporność na korozję. Podobnie, arszenik jest dodawany do mosiądzu alfa w celu zwiększenia odporności na cynk. Ten rodzaj mosiądzu jest używany do produkcji materiałów dodatkowych do instalacji wodno-kanalizacyjnych.

W elektronice i informatyce

-Metaloidy są używane jako półprzewodniki w przemyśle elektronicznym i komputerowym. W tym sensie krzem jest liderem w handlu półprzewodnikami, który stanowi podstawę nowoczesnej elektroniki i informatyki. Krzem i jego pochodne są wykorzystywane w komputerach, przetwornikach, ogniwach słonecznych i ekranach LCD.

-Tellur jest półprzewodnikiem, który ma zastosowanie w elektrooptyce i elektronice.

-German jest półprzewodnikowym metaloidem, który jest używany wraz z krzemem w szybkich układach scalonych, aby poprawić jego wydajność. Chociaż german w pewnym stopniu wyparł krzem w swojej funkcji półprzewodnikowej, jego zastosowanie zostało zwiększone w produkcji zminiaturyzowanych układów scalonych.

-German stosuje się w produkcji paneli słonecznych. Nawet roboty zwiadowcze planety Mars zawierają german w swoich ogniwach słonecznych. Ponadto german jest wykorzystywany w produkcji radarów.

Ochronne działanie metaloidów

Bor i jego pokrewne związki zapewniają dużą odporność na materiały, których jest częścią. Pozwala to na jego wykorzystanie w tworzeniu struktur przestrzennych. Dodatkowo są one wykorzystywane przy opracowywaniu kijów golfowych i wędek.

Ochronne działanie węglika boru stosuje się jako bariery kontrolne w reaktorach jądrowych, ograniczając wyciek materiału radioaktywnego. Ponadto węglik boru stosuje się w kamizelkach kuloodpornych oraz w zbroi czołgów wojennych.

Dwutlenek krzemu i krzemionka, w postaci gliny lub piasku, są ważnymi składnikami cegieł, betonu i cementu, stosowanych w różnych formach konstrukcji.

Inni

-Siarczek antymonu jest używany w fajerwerkach i lampach typu flash w kamerach.

-Bor jest częścią magnesów neodymowych.

-Silikon, polimer pochodzący z krzemu, jest używany do produkcji olejów i wosków, implantów piersi, soczewek kontaktowych, materiałów wybuchowych i pirotechniki.

-German stosuje się do produkcji lamp fluorescencyjnych i niektórych diod LED. Ponadto german jest używany w gitarach elektrycznych, aby uzyskać charakterystyczny dźwięk zniekształcenia.

-German stosuje się w obrazowaniu termicznym do celów wojskowych i walki z ogniem.

-Antymon jest wykorzystywany do produkcji zapałek i granatów śledzących oraz lokalizatorów, a także podkładów nabojowych.

-Boran sodu jest stosowany jako środek opóźniający spalanie w tworzywach sztucznych i gumach.

8 elementów metaloidowych

Ta grupa pierwiastków chemicznych składa się z boru, krzemu, antymonu, telluru, germanu, arsenu, polonu i astatyny. Jednak największa liczba badaczy w dziedzinie chemii wyklucza polon i astatus jako metaloidy.

W związku z tym grupa metaloidów, które są w większości akceptowane, zostanie utworzona przez bor, krzem, antymon, tellur, german i arsen.

Wskazano, że polon jest wyraźnie metaliczny, ponieważ jego dwie formy alotropowe są przewodnikami metalicznymi. Z drugiej strony astatynę sklasyfikowano w 2013 r. Jako metal, chociaż wcześniej w 1950 r. Oznaczono ją jako halogen, niereaktywny metal.

Granica między grupami pierwiastków uważanych za metale, metaloidy lub niemetale jest myląca. Z tego powodu niektórzy badacze, opierając się na pewnej właściwości, sugerują, że ten lub ten element należy uznać za metaloid. Wskazano na przykład, że węgiel, aluminium lub selen powinny być klasyfikowane jako metaloidy.

Próbowano ustalić kryteria wyboru, które umożliwiają klasyfikację pierwiastka chemicznego jako metalu, metaloidów lub niemetalu. Wśród innych kryteriów wyboru są energia jonizacji, elektroujemność i skuteczność upakowania różnych pierwiastków chemicznych.

Referencje

1. Eden Francis. (2002). Klasyfikacja elementów. Zaczerpnięte z: dl.clackamas.edu
2. Metale, metaloidy i niemetale. Zrobiono z: angelo.edu
3. Elementy Metaloidy Zrobiono z: elementos.org.es
4. Przykład (2013). Metaloidy Zaczerpnięte z: ejemplode.com
5. Wikipedia. (2018). Metalloid. Zrobiono z: en.wikipedia.org
6. Szybka chemia. (2011). Metaloidy (półmetale). Zrobiono z: chemistry.patent-invent.com
7. Redakcja Encyclopaedia Britannica. (18 października 2016 r.). Metalloid. Zrobiono z: britannica.com