Puolimetallien tai metalloidien ominaisuudet

Metalloidit tai puolimetallit ovat elementtejä, joiden ominaisuudet ovat metallien ja ei-metallien välissä. Metalloideilla on ryhmänä vähintään yksi kiiltävä, metallin näköinen allotrooppi. Kiinteät aineet ovat hauraita, ja niillä on ei-metallisia kemiallisia ominaisuuksia. Vaikka metalloidit eivät ole hyviä sähkö- tai lämpöjohtimia, ne ovat erinomaisia ​​puolijohteita ja muodostavat amfoteerisia oksideja .

Metalloidit jaksollisessa taulukossa

Metalleja tai metalloideja on 70 , ja ne kuuluvat alkuaineiden jaksollisen taulukon epämetallien joukkoon . Tämän luokan elementeillä on ominaisuuksia, jotka ovat epämetallien ja metallien välissä. Tarkat elementit , joita pidetään metalloideina, ovat keskustelun kohteena, koska eri luokitusjärjestelmät pitävät eri elementtejä metalloideina.

Seuraavia alkuaineita pidetään kuitenkin yleensä metalloideina tai puolimetalleina: boori (5), pii (14), germanium (32), arseeni (33), antimoni (51), telluuri (52) ja astatiini (85).

metalloidien rakenne

Metalloideilla on kiderakenne, joka johtuu kovalenttisesta sidoksesta. Alkuainepiillä, antimonilla, arseenilla, germaniumilla ja telluurilla on korkea kiilto, mikä saa ne näyttämään metalleilta. Kiteytenä germaniumilla ja piillä on timanttimainen rakenne. Kiteen atomeissa on kovalenttisia sidoksia , jotka ankkuroivat ne neljään viereiseen atomiin tetraedrin kulmissa. Germaniumin ja piin yksittäiskiteet koostuvat valtavista kolmiulotteisista molekyyleistä.

Arseenilla on useita erilaisia ​​allotrooppeja, joista vakain on se, jossa on arseeniatomien kerrosrakenne. Arseeniatomit ovat sitoutuneet kolmeen muuhun niitä ympäröivään atomiin. Sekä antimonilla että arseenilla on grafiittimaisia ​​rakenteita, jotka on järjestetty hilaan. Telluuri sisältää kiteitä, joissa on loputtomia spiraalimaisia ​​telluuriatomeja.

Boori muodostaa ikosaedrin, jonka jokaisessa kulmassa on booriatomeja, ja kiderakenne on läpinäkyvä. Yleisin atomien järjestely on sellainen, jossa ne ovat erittäin lähellä toisiaan ja boori-boorisidokset ovat pituudeltaan noin 176 µm. On myös muita ikosaedrien muotoja, joilla on erilainen booriatomien järjestely.

Piimetalloidi muodostaa helposti yhdisteitä hapen kanssa luoden sidoksia Si-O-Si-muodossa. Nämä sidokset ovat erittäin tärkeitä mineraalien muodostuksessa, aivan kuten hiilisidokset, jotka ovat niin tärkeitä orgaanisten yhdisteiden muodostumisessa kasveissa ja eläimissä.

Metalloidien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Fysikaaliset ominaisuudet ovat ominaisuuksia, jotka voidaan dokumentoida tai havaita muuttamatta alkuaineen ainetta, muuttamatta aineiden molekyyliryhmää. Toisaalta fysikaalisiin ominaisuuksiin kuuluvat seikat, kuten jäätymispiste ja tiheys. Metalloidien fysikaaliset ominaisuudet ovat seuraavat:

• Metalloideilla on kiinteä aine.
• Yleensä metalloideilla on metallinen kiilto.
• Metalloideilla on vähän elastisuutta, ne ovat erittäin hauraita.
• Välipainot ovat puolijohdeelementtejä ja mahdollistavat keskilämmön siirron.

Kemialliset ominaisuudet määrittelevät , kuinka aine on vuorovaikutuksessa tai reagoi muiden aineiden kanssa tai muuttaa aineen toiseksi. Kemialliset reaktiot ovat ainoa hetki, jolloin alkuaineen kemialliset ominaisuudet voidaan kvantifioida. Toisaalta kemiallisiin reaktioihin kuuluvat ilmiöt, kuten sade, palaminen, huurtuminen, räjähdys jne. Metalloidien kemialliset ominaisuudet ovat seuraavat:

• Metalloidit muodostavat helposti kaasuja hapettuessaan.
• Metalliseosten luomiseksi metalloidit voidaan yhdistää metalleihin.
• Metalloideilla on erilaisia ​​metallisia ja ei-metallisia allotroopeja .
• Kun metalloidit sulavat, osa supistuu.
• Metalloidit voivat reagoida halogeenien kanssa muodostaen yhdisteitä.

Metalloidien yleisiä käyttötarkoituksia

Metalloidit ovat hauraampia, eikä niillä ole rakenteellista hyötyä puhtaassa muodossaan. Näitä yhdisteitä voidaan käyttää:

1. Seokset . Metallienvälisten yhdisteiden historian alussa brittiläinen metallurgi Cecil Desch havaitsi, että tietyt ei-metalliset alkuaineet pystyvät muodostamaan metallien kanssa puhtaasti metallisia yhdisteitä, joten nämä erityiset alkuaineet voivat päästä metalliseosten koostumukseen.
2. Biologiset aineet. Yleensä kuusi alkuainetta tunnustetaan metalloideiksi, joilla on ravitsemus-, lääke- tai myrkyllisiä ominaisuuksia. Antimoni- ja arseeniyhdisteet ovat erityisen myrkyllisiä; pii, boori ja mahdollisesti arseeni ovat tärkeimmät hivenaineet. Piillä, boorilla, antimonilla ja arseenilla on lääketieteellisiä sovelluksia. Samaan aikaan telluurilla ja germaniumilla uskotaan olevan potentiaalia.
3. Katalyytit . Booritrikloridia ja -trifluoridia voidaan käyttää katalyytteinä elektroniikassa ja orgaanisessa synteesissä; tribromidia voidaan käyttää diboraanin valmistuksessa. Lisäksi myrkyttömät booriligandit voisivat korvata myrkyllisiä fosforiligandeja joissakin siirtymämetallikatalyyteissä.

Mielenkiintoisia faktoja joistakin metalloideista

• Maankuoren runsain metalloidi on pii, joka on toiseksi yleisin alkuaine (happi on ensimmäinen).
• Vähiten esiintyvä luonnollinen metalloidi on telluuri.
• Metalloidit ovat arvokkaita elektroniikkateollisuudessa, esimerkiksi piitä käytetään puhelimissa ja tietokoneissa olevien sirujen valmistukseen.
• Arseeni ja polonium ovat erittäin myrkyllisiä metalloideja.
• Antimonia ja telluuria käytetään ensisijaisesti metalliseoksissa haluttujen ominaisuuksien lisäämiseksi.

Suihkulähde

Lopez, M. (2018). Metalloidit . Monografia.