Tabla de Contenidos
Τα μεταλλοειδή ή ημιμέταλλα είναι στοιχεία με ενδιάμεσες ιδιότητες μεταξύ μετάλλων και μη μετάλλων. Ως ομάδα, τα μεταλλοειδή έχουν τουλάχιστον ένα λαμπερό αλλοτρόπιο με μεταλλική όψη. Τα στερεά είναι εύθραυστα, με μη μεταλλικές χημικές ιδιότητες. Αν και τα μεταλλοειδή δεν είναι καλοί ηλεκτρικοί ή θερμικοί αγωγοί, είναι εξαιρετικοί ημιαγωγοί και σχηματίζουν αμφοτερικά οξείδια .
Μεταλλοειδή στον περιοδικό πίνακα
Υπάρχουν 70 μέταλλα ή μεταλλοειδή και είναι από τα αμέταλλα στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Τα στοιχεία αυτής της κατηγορίας έχουν ιδιότητες ενδιάμεσες μεταξύ των μη μετάλλων και των μετάλλων. Τα ακριβή στοιχεία που θεωρούνται μεταλλοειδή συζητούνται, καθώς διαφορετικά συστήματα ταξινόμησης θεωρούν διαφορετικά στοιχεία ως μεταλλοειδή.
Ωστόσο, τα ακόλουθα στοιχεία θεωρούνται γενικά μεταλλοειδή ή ημιμέταλλα: βόριο (5), πυρίτιο (14), γερμάνιο (32), αρσενικό (33), αντιμόνιο (51), τελλούριο (52) και αστατίνη (85).
δομή μεταλλοειδών
Τα μεταλλοειδή έχουν κρυσταλλική δομή που προκύπτει από ομοιοπολικό δεσμό. Το στοιχειακό πυρίτιο, το αντιμόνιο, το αρσενικό, το γερμάνιο και το τελλούριο έχουν υψηλή λάμψη, που τα κάνει να μοιάζουν με μέταλλα. Όταν κρυσταλλώνονται, το γερμάνιο και το πυρίτιο έχουν δομή που μοιάζει με διαμάντι. Τα άτομα στον κρύσταλλο έχουν ομοιοπολικούς δεσμούς που τα αγκυρώνουν σε τέσσερα γειτονικά άτομα στις γωνίες ενός τετραέδρου. Οι μονοκρυστάλλοι γερμανίου και πυριτίου αποτελούνται από τεράστια τρισδιάστατα μόρια.
Το αρσενικό έχει πολλά διαφορετικά αλλοτρόπα, το πιο σταθερό είναι αυτό με μια στρωματοποιημένη δομή φύλλων ατόμων αρσενικού. Τα άτομα αρσενικού συνδέονται με τρία άλλα άτομα που τα περιβάλλουν. Τόσο το αντιμόνιο όσο και το αρσενικό έχουν δομές που μοιάζουν με γραφίτη διατεταγμένες σε ένα πλέγμα. Το τελλούριο περιέχει κρυστάλλους με ατελείωτες αλυσίδες σπειροειδών ατόμων τελλουρίου.
Το βόριο σχηματίζει ένα εικοσάεδρο με άτομα βορίου σε κάθε γωνία και η κρυσταλλική δομή είναι διαφανής. Η πιο κοινή διάταξη ατόμων είναι αυτή στην οποία είναι εξαιρετικά κοντά το ένα στο άλλο, με δεσμούς βορίου-βορίου που έχουν μήκος περίπου 176 μm. Υπάρχουν επίσης και άλλες μορφές εικοσάεδρων, που έχουν διαφορετική διάταξη ατόμων βορίου.
Το μεταλλοειδές πυριτίου σχηματίζει εύκολα ενώσεις με οξυγόνο, δημιουργώντας δεσμούς σε μορφή Si-O-Si. Αυτοί οι δεσμοί είναι εξαιρετικά σημαντικοί για το σχηματισμό ορυκτών, όπως και οι δεσμοί άνθρακα που είναι τόσο σημαντικοί για το σχηματισμό οργανικών ενώσεων στα φυτά και τα ζώα.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες μεταλλοειδών
Οι φυσικές ιδιότητες είναι χαρακτηριστικά που μπορούν να τεκμηριωθούν ή να παρατηρηθούν χωρίς να αλλοιωθεί η ουσία του στοιχείου, χωρίς να αλλάξει η ομάδα μορίων σε ουσίες. Από την άλλη πλευρά, οι φυσικές ιδιότητες περιλαμβάνουν πτυχές όπως το σημείο πήξης και η πυκνότητα. Οι φυσικές ιδιότητες των μεταλλοειδών είναι οι εξής:
- Τα μεταλλοειδή έχουν στερεή κατάσταση της ύλης.
- Γενικά, τα μεταλλοειδή έχουν μεταλλική λάμψη.
- Τα μεταλλοειδή έχουν μικρή ελαστικότητα, είναι πολύ εύθραυστα.
- Τα ενδιάμεσα βάρη είναι ημιαγωγικά στοιχεία και επιτρέπουν μέτρια μετάδοση θερμότητας.
Οι χημικές ιδιότητες είναι αυτές που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο μια ουσία αλληλεπιδρά ή αντιδρά με άλλες ουσίες ή μετατρέπει μια ουσία σε άλλη. Οι χημικές αντιδράσεις είναι η μόνη στιγμή κατά την οποία μπορούν να ποσοτικοποιηθούν οι χημικές ιδιότητες ενός στοιχείου. Από την άλλη πλευρά, οι χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν φαινόμενα όπως κατακρήμνιση, καύση, ομίχλη, έκρηξη κ.λπ. Οι χημικές ιδιότητες των μεταλλοειδών είναι οι εξής:
- Τα μεταλλοειδή σχηματίζουν εύκολα αέρια όταν οξειδώνονται.
- Για τη δημιουργία κραμάτων, τα μεταλλοειδή μπορούν να συνδυαστούν με μέταλλα.
- Τα μεταλλοειδή έχουν διαφορετικά μεταλλικά και μη μεταλλικά αλλοτρόπα .
- Όταν τα μεταλλοειδή λιώνουν, μερικά συστέλλονται.
- Τα μεταλλοειδή μπορούν να αντιδράσουν με αλογόνα για να σχηματίσουν ενώσεις.
Κοινές χρήσεις μεταλλοειδών
Τα μεταλλοειδή είναι πιο εύθραυστα και δεν έχουν καμία δομική χρησιμότητα στην καθαρή τους μορφή. Αυτές οι ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως:
- Κράματα . Στις αρχές της ιστορίας των διαμεταλλικών ενώσεων, ο Βρετανός μεταλλουργός Cecil Desch παρατήρησε ότι ορισμένα μη μεταλλικά στοιχεία είναι ικανά να σχηματίσουν αμιγώς μεταλλικές ενώσεις με μέταλλα, έτσι αυτά τα συγκεκριμένα στοιχεία μπορούν να εισέλθουν στη σύνθεση των κραμάτων.
- Βιολογικοί παράγοντες. Γενικά, τα έξι στοιχεία αναγνωρίζονται ως μεταλλοειδή με διαιτητικές, φαρμακευτικές ή τοξικές ιδιότητες. Οι ενώσεις του αντιμονίου και του αρσενικού είναι ιδιαίτερα τοξικές. πυρίτιο, βόριο και πιθανώς αρσενικό είναι τα κύρια ιχνοστοιχεία. Το πυρίτιο, το βόριο, το αντιμόνιο και το αρσενικό έχουν ιατρικές εφαρμογές. Ταυτόχρονα, το τελλούριο και το γερμάνιο πιστεύεται ότι έχουν δυνατότητες.
- Καταλύτες . Το τριχλωριούχο βόριο και το τριφθοριούχο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες στην ηλεκτρονική και στην οργανική σύνθεση. το τριβρωμίδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παρασκευή διβορανίου. Επιπλέον, μη τοξικοί υποκαταστάτες βορίου θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τους τοξικούς συνδέτες φωσφόρου σε ορισμένους καταλύτες μετάλλων μεταπτώσεως.
Ενδιαφέροντα γεγονότα για ορισμένα μεταλλοειδή
- Το πιο άφθονο μεταλλοειδές στον φλοιό της Γης είναι το πυρίτιο, το οποίο είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο συνολικά (το οξυγόνο είναι πρώτο).
- Το λιγότερο άφθονο φυσικό μεταλλοειδές είναι το τελλούριο.
- Τα μεταλλοειδή είναι πολύτιμα στη βιομηχανία ηλεκτρονικών, για παράδειγμα το πυρίτιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή των τσιπ που βρίσκονται σε τηλέφωνα και υπολογιστές.
- Το αρσενικό και το πολώνιο είναι πολύ τοξικά μεταλλοειδή.
- Το αντιμόνιο και το τελλούριο χρησιμοποιούνται κυρίως σε κράματα μετάλλων για να προσθέσουν επιθυμητές ιδιότητες.
Κρήνη
Lopez, M. (2018). Μεταλλοειδή . Μονογραφία.
