Les propriétés des semi-métaux ou des métalloïdes

Les métalloïdes ou semi-métaux sont des éléments ayant des propriétés intermédiaires entre les métaux et les non-métaux. En tant que groupe, les métalloïdes ont au moins un allotrope brillant d’aspect métallique. Les solides sont cassants, avec des propriétés chimiques non métalliques. Bien que les métalloïdes ne soient pas de bons conducteurs électriques ou thermiques, ils sont d’excellents semi-conducteurs et forment des oxydes amphotères .

Métalloïdes du tableau périodique

Il existe 70 métaux ou métalloïdes, et ils font partie des non-métaux du tableau périodique des éléments. Les éléments de cette catégorie ont des propriétés intermédiaires entre les non-métaux et les métaux. Les éléments exacts qui sont considérés comme des métalloïdes font l’objet de débats, car différents systèmes de classification considèrent différents éléments comme des métalloïdes.

Cependant, les éléments suivants sont généralement considérés comme des métalloïdes ou des semi-métaux : le bore (5), le silicium (14), le germanium (32), l’arsenic (33), l’antimoine (51), le tellure (52) et l’astatine (85).

structure des métalloïdes

Les métalloïdes ont une structure cristalline résultant d’une liaison covalente. Le silicium élémentaire, l’antimoine, l’arsenic, le germanium et le tellure ont un éclat élevé, ce qui les fait ressembler à des métaux. Une fois cristallisés, le germanium et le silicium ont une structure semblable à celle du diamant. Les atomes du cristal ont des liaisons covalentes qui les ancrent à quatre atomes voisins aux coins d’un tétraèdre. Les monocristaux de germanium et de silicium sont constitués d’énormes molécules tridimensionnelles.

L’arsenic a plusieurs allotropes différents, le plus stable étant celui avec une structure en couches de feuilles d’atomes d’arsenic. Les atomes d’arsenic sont liés à trois autres atomes qui les entourent. L’antimoine et l’arsenic ont des structures de type graphite disposées dans un réseau. Le tellure contient des cristaux avec des chaînes sans fin d’atomes de tellure en forme de spirale.

Le bore forme un icosaèdre avec des atomes de bore à chaque coin et la structure cristalline est transparente. L’arrangement le plus courant des atomes est celui dans lequel ils sont extrêmement proches les uns des autres, avec des liaisons boro-bore ayant une longueur d’environ 176 µm. Il existe également d’autres formes d’icosaèdres, qui ont une disposition différente des atomes de bore.

Le métalloïde de silicium forme facilement des composés avec l’oxygène, créant des liaisons au format Si-O-Si. Ces liaisons sont extrêmement importantes dans la formation des minéraux, tout comme les liaisons carbone qui sont si importantes dans la formation de composés organiques chez les plantes et les animaux.

Propriétés physiques et chimiques des métalloïdes

Les propriétés physiques sont des caractéristiques qui peuvent être documentées ou observées sans modifier la substance de l’élément, sans changer le groupe de molécules dans les substances. D’autre part, les propriétés physiques incluent des aspects tels que le point de congélation et la densité. Les propriétés physiques des métalloïdes sont les suivantes :

• Les métalloïdes ont un état solide de la matière.
• En général, les métalloïdes ont un éclat métallique.
• Les métalloïdes ont peu d’élasticité, ils sont très cassants.
• Les poids intermédiaires sont des éléments semi-conducteurs et permettent une transmission thermique moyenne.

Les propriétés chimiques sont celles qui définissent comment une substance interagit ou réagit avec d’autres substances ou transforme une substance en une autre. Les réactions chimiques sont le seul moment où les propriétés chimiques d’un élément peuvent être quantifiées. D’autre part, les réactions chimiques comprennent des phénomènes tels que la précipitation, la combustion, la formation de buée, l’explosion, etc. Les propriétés chimiques des métalloïdes sont les suivantes :

• Les métalloïdes forment facilement des gaz lorsqu’ils sont oxydés.
• Pour créer des alliages, les métalloïdes peuvent être combinés avec des métaux.
• Les métalloïdes ont des allotropes métalliques et non métalliques différents.
• Lorsque les métalloïdes fondent, certains se contractent.
• Les métalloïdes peuvent réagir avec les halogènes pour former des composés.

Utilisations courantes des métalloïdes

Les métalloïdes sont plus fragiles et n’ont aucune utilité structurelle sous leur forme pure. Ces composés peuvent être utilisés comme :

1. Alliages . Au début de l’histoire des composés intermétalliques, le métallurgiste britannique Cecil Desch a observé que certains éléments non métalliques sont capables de former des composés purement métalliques avec des métaux, de sorte que ces éléments spécifiques peuvent entrer dans la composition des alliages.
2. Agents biologiques. En général, les six éléments sont reconnus comme des métalloïdes aux propriétés diététiques, médicinales ou toxiques. Les composés d’antimoine et d’arsenic sont particulièrement toxiques; le silicium, le bore et éventuellement l’arsenic sont les principaux oligo-éléments. Le silicium, le bore, l’antimoine et l’arsenic ont des applications médicales. Dans le même temps, le tellure et le germanium auraient un potentiel.
3. Catalyseurs . Le trichlorure et le trifluorure de bore peuvent être utilisés comme catalyseurs dans l’ électronique et la synthèse organique ; le tribromure peut être utilisé dans la fabrication de diborane. De plus, des ligands de bore non toxiques pourraient remplacer les ligands de phosphore toxiques dans certains catalyseurs de métaux de transition.

Faits intéressants sur certains métalloïdes

• Le métalloïde le plus abondant dans la croûte terrestre est le silicium, qui est le deuxième élément le plus abondant dans l’ensemble (l’oxygène est le premier).
• Le métalloïde naturel le moins abondant est le tellure.
• Les métalloïdes sont précieux dans l’industrie électronique, par exemple le silicium est utilisé pour fabriquer les puces que l’on trouve dans les téléphones et les ordinateurs.
• L’arsenic et le polonium sont des métalloïdes hautement toxiques.
• L’antimoine et le tellure sont principalement utilisés dans les alliages métalliques pour ajouter des propriétés souhaitables.

Fontaine

Lopez, M. (2018). Métalloïdes . Monographie.