Metalloider: Egenskaper, egenskaper og bruksområder

Metalloider eller semimetaler er en gruppe kjemiske elementer med mellomliggende fysiske og kjemiske egenskaper mellom metaller og ikke-metalliske stoffer. De fleste kjemiske forskere godtar følgende kjemiske elementer som metalloider: bor, silisium, arsen, germanium, antimon og tellur (grønn i bildet nedenfor).

En mindre gruppe forskere legger til polonium, astatin (blå) og selen (rosa) til metalloidene.

Selv, basert på noen egenskaper, foreslår de at de kjemiske elementene karbon og aluminium (gul) også skal betraktes som metalloider.

Hovedkarakteristikkene til metalloidene

Situasjon i periodisk tabell

Metalloidene er plassert i det periodiske bordet i en synkende diagonal mellom kolonnene 13, 14, 15, 16 og 17, som begynner med boret i øvre venstre hjørne og slutter med astatinen i nedre høyre hjørne.

Metallene er plassert til venstre for metalloider og ikke-metaller til høyre; Derfor representerer de grensen mellom begge typer saker.

De danner legeringer med metaller

Metalloider danner legeringer med metaller og reagerer med ikke-metaller, for eksempel med oksygen, svovel og halogener.

Elektriske halvledere

For det meste anses de som elektriske halvledere, deres konduktivitet er temperaturavhengig. Ved lave temperaturer er elektrisk ledningsevne lav, så de fungerer som elektriske isolatorer, men når de varmes opp, øker deres evne til å utføre elektrisitet.

Basen av den elektroniske industrien

Semiconductors er grunnlaget for utviklingen av den elektroniske industrien, så vel som den ene av beregning og datavitenskap. Også søknaden som er laget av silisium har vært veldig nyttig i dette feltet.

Allotropiske tilstander

Metalloidene har forskjellige allotrope tilstander (forskjellige krystallinske former); For eksempel har arsenik sorte, gule eller grå krystaller.

I naturen er de vanligvis ikke funnet som rene kjemiske elementer, men heller forbundet eller dannende aggregater i mineraler sammen med bly, svovel, jern, etc.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Fysiske egenskaper

De virker som lyse faste stoffer. I dette aspektet ligner de metaller. De er sprø og ikke veldig elastiske, slik at de ikke kan strekkes i trådform, det vil si at de ikke er veldig duktile. I tillegg er omformingen til arkene vanskelig, slik at metalloidene ikke er veldig formbare.

De er i stand til å lede strøm og temperatur, men i mindre grad enn metaller. Innenfor metalloider er det kjemiske elementer som, basert på deres båndstrukturer, er klassifisert som halvledere.

Denne gruppen består av bor, silisium, germanium og antimon. Arsen og tellurium er klassifisert som semimetaler.

Fusjonspunkter

Boro 2, 076º C; Silisium 1, 414º C; Germanium 938.25 C; Arsen 817 C; Antimon 630, 13 ° C; Tellurium 449.51º C og Polonium 254ºC.

Kokepunkt

Bor 3, 927º C; Silisium 3, 265 ° C; Germanium 2, 833º C; Arsenisk 614 C; Antimon 1, 587 ° C; Telurio 988º C og Polonio 962ºC.

tettheter

Bor 2, 34 g / cm3: Silisium 2, 33 g / cm3; Germanium 5.323 g / cm3; Arsenisk 5, 727; Antimon 6, 697 g / cm3; Telurium 6, 24 g / cm3 og polonium 9, 32 g / cm3.

Kjemiske egenskaper

De oppfører seg på samme måte som ikke-metaller, danner oksosyrer som SiO ₂ og har en amfotert oppførsel. Metalloidene kan oppføre seg som en syre eller en base avhengig av mediumets pH.

søknader

Om levende vesener

- Arsen blir brukt i landbruket som insektmiddel og herbicid. I tillegg brukes den til å plassere den som en pulver eller væskeoppløsning på storfe for å eliminere insekter og parasitter fra dyret. Kalsiumarsenat brukes til å eliminere væsken fra bomulls kapsel.

Arsenet brukes som konserveringsmiddel av tre på grunn av dets toksisitet mot insekter og sopp.

-Arsenic brukes til behandling av akutt promyelocytisk leukemi, en type blodkreft. Den brukes i utviklingen av Fowler-løsningen til bruk ved behandling av psoriasis. En radioaktiv isotop av arsen (74As) brukes i lokalisering av kreftformede tumorer som er tilstede i kroppen.

-Arsenic er en del av Melarsoprol, et legemiddel som brukes til behandling av human afrikansk trypanosomiasis. Parasittisk sykdom overført av tsetse fly.

- Telluriumoksid har blitt brukt til behandling av seborrheisk dermatitt. På samme måte brukes andre tellurforbindelser som antimikrobielle midler.

Bor, i form av borsyre, brukes som mild antiseptisk i øynene, nesen og halsen.

I briller og emaljer

- Telluriet brukes til produksjon av blå, brune og røde briller. Metalloidet kan deponere elektrolytisk på sølv og gir en svartaktig overflate.

Antimon brukes til å gi briller og emaljer en gul nyanse. Bor brukes til fremstilling av briller og keramikk. Spesielt er borosilikatglasset bestandig mot temperaturendringer, og det er derfor det brukes i laboratorier for kjemiske reaksjoner og destillasjoner.

-I hjemmet kan du bake maten ved hjelp av borosilikatglass uten å bryte de brukte redskapene.

-Silikonet er hovedgrunnen til glassindustrien, og går i produksjon av nesten alle glassobjekter.

- Germanium oksid brukes til fremstilling av linsene til kameraer og linser av mikroskoper. I tillegg er det brukt i utviklingen av kjernen av optiske fibre av mange anvendelser.

I produksjon av materialer av høyere kvalitet

Arsenet danner legeringer med bly som gir en nedgang i smeltepunktet til det samme. Dette medfører større hardhet i legeringen som brukes i produksjon av skudd

- Tilsetningen av en tellurmengde mellom 0, 1% og 0, 6% av en blylegering øker motstanden mot korrosjon og trekkraft med økt fleksibilitet. Tellurium blir vanligvis lagt til støpejernet for å produsere en herding av overflate laget av de herdede delene.

- Antimon brukes i legeringer for å produsere lager, akkumulatorplater og trykkmateriale.

-Silikonet brukes i produksjon av legeringer med større motstand mot syrer. Slik er tilfellet av Durirón, som inneholder 14% silisium.

Legering av silisium, jern og aluminium brukes til fremstilling av deler av stor hardhet, som brukes i bilindustrien.

Arsenet danner legeringer med platina og kobber for å øke dens motstand mot korrosjon. På samme måte blir arsen tilsatt i alfa-messing for å øke sinkresistansen. Denne typen messing brukes i produksjon av tilbehørsmaterialer for rørleggerarbeid.

I elektronikk og databehandling

-Metalloider brukes som halvledere i elektronikk og datamaskinindustrien. I denne forstand er silisium ledende innen halvlederhandel som danner grunnlag for moderne elektronikk og databehandling. Silisium og dets derivater brukes i datamaskiner, transdusere, solceller og LCD-skjermer.

- Telluriet er en halvleder som har applikasjoner i elektrooptikk og elektronikk.

- Germanium er en halvleder metalloid som brukes sammen med silisium i høyhastighets integrerte kretser for å forbedre ytelsen. Selv om germanium har forflyttet silisium til en viss grad i sin halvlederfunksjon, har bruken blitt forsterket i produksjonen av miniatyriserte sjetonger.

- Germanium brukes i utviklingen av solcellepaneler. Selv planetens speideroboter inneholder germanium i sine solceller. I tillegg er germanium brukt til produksjon av radar.

Beskyttende virkning av metalloidene

Bor og dets beslektede forbindelser gir stor motstand mot materialene som det er en del av. Dette tillater bruken av dette i etableringen av romlige strukturer. I tillegg er de brukt til å lage golfklubber og fiskestenger.

Den beskyttende virkningen av borkarbid brukes som kontrollbarrierer i kjernereaktorer, og begrenser lekkasje av radioaktivt materiale. I tillegg benyttes borkarbid i kuldefaste vester og i rustning av krigstanker.

Silisiumdioksyd og silika, i form av leire eller sand, er viktige komponenter av murstein, betong og sement, brukt i forskjellige former for konstruksjon.

andre

- Antimon sulfidet brukes i fyrverkeri og flash-type lamper av kameraer.

- Bor er en del av neodymmagneter.

Silikonet, en polymer avledet fra silisium, brukes til fremstilling av oljer og voks, brystimplantater, kontaktlinser, sprengstoff og pyroteknikk.

- Germanium brukes til utvikling av fluorescerende lamper og noen LED-dioder. I tillegg er germanium brukt i elektriske gitarer for å produsere en karakteristisk forvrengningstone.

- Germanium brukes i bruk av termiske bilder for militær bruk og brannslukking.

- Antimonet brukes i produksjon av matcher og sporingsgranater og lokatorer, samt patronprimere.

- Natriumborat brukes som en retarder for forbrenning i plast og gummi.

De 8 metalloidelementene

Denne gruppen av kjemiske elementer består av bor, silisium, antimon, tellur, germanium, arsen, polonium og astatin. Det største antallet forskere innen kjemi utelukker imidlertid polonium og astatus som metalloider.

Derfor vil den mest aksepterte gruppen metalloider være bor, silisium, antimon, tellur, germanium og arsen.

Det er påpekt at polonium er tydelig metallisk, da de to allotropiske formene er metallledere. På den annen side ble astatinen klassifisert i 2013 som et metall, men tidligere i 1950 ble det betegnet som et halogen, et ikke-reaktivt metall.

Grensen mellom gruppene av elementer betraktet som metaller, metalloider eller ikke-metaller er forvirrende. Av denne grunn foreslår enkelte forskere, basert på noen egenskaper, at dette eller det elementet bør betraktes som en metalloid. Det har for eksempel vært påpekt at karbon, aluminium eller selen skal klassifiseres som metalloider.

Det har blitt forsøkt å etablere utvalgskriterier som tillater å klassifisere et kjemisk element som metall, metalloider eller ikke-metall. Blant annet utvalgskriterier er ioniseringsenergien, elektronegativiteten og pakningseffektiviteten til de forskjellige kjemiske elementene.