Tabla de Contenidos
A metalloidok vagy félfémek olyan elemek, amelyek tulajdonságai a fémek és a nemfémek között vannak. Csoportként a metalloidoknak legalább egy fényes, fémes kinézetű allotrópjuk van. A szilárd anyagok törékenyek, nem fémes kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Bár a metalloidok nem jó elektromos vagy hővezetők, kiváló félvezetők és amfoter oxidokat képeznek .
Metalloidok a periódusos rendszerben
70 fém vagy metalloid létezik , és ezek a nemfémek közé tartoznak az elemek periódusos rendszerében . Az ebbe a kategóriába tartozó elemek a nemfémek és a fémek között köztes tulajdonságokkal rendelkeznek . A metalloidoknak tekinthető pontos elemekről vita folyik, mivel a különböző osztályozási rendszerek különböző elemeket tekintenek metalloidoknak.
Általában azonban a következő elemeket tekintik metalloidoknak vagy félfémeknek: bór (5), szilícium (14), germánium (32), arzén (33), antimon (51), tellúr (52) és asztatin (85).
metalloidok szerkezete
A metalloidoknak kovalens kötésből származó kristályos szerkezetük van. Az elemi szilícium, az antimon, az arzén, a germánium és a tellúr erősen fényes, így fémnek tűnnek. Kikristályosodva a germánium és a szilícium gyémántszerű szerkezetű. A kristály atomjai kovalens kötésekkel rendelkeznek , amelyek a tetraéder sarkainál négy szomszédos atomhoz rögzítik őket. A germánium és a szilícium egykristályai hatalmas, háromdimenziós molekulákból állnak.
Az arzénnek számos különböző allotrópja van, amelyek közül a legstabilabb az arzénatomok réteges szerkezete. Az arzénatomok három másik, őket körülvevő atomhoz kötődnek. Mind az antimon, mind az arzén grafitszerű struktúrákkal rendelkezik, amelyek rácsban vannak elrendezve. A tellúr kristályokat tartalmaz végtelenített spirál alakú tellúratomokból.
A bór ikozaédert képez, amelynek minden sarkában bóratomok találhatók, és a kristályszerkezet átlátszó. Az atomok leggyakoribb elrendezése az, amelyben rendkívül közel helyezkednek el egymáshoz, és a bór-bór kötések hossza körülbelül 176 µm. Az ikozaédereknek más formái is léteznek, amelyekben a bóratomok eltérő elrendezésűek.
A szilícium-metaloid könnyen képez vegyületeket oxigénnel, és Si-O-Si formátumú kötéseket hoz létre. Ezek a kötések rendkívül fontosak az ásványi anyagok képződésében, csakúgy, mint a szénkötések, amelyek olyan fontosak a növények és állatok szerves vegyületek képződésében.
A metalloidok fizikai és kémiai tulajdonságai
A fizikai tulajdonságok olyan jellemzők, amelyek dokumentálhatók vagy megfigyelhetők az elem anyagának megváltoztatása nélkül, az anyagokban lévő molekulák csoportjának megváltoztatása nélkül. Másrészt a fizikai tulajdonságok közé olyan szempontok tartoznak, mint a fagyáspont és a sűrűség. A metalloidok fizikai tulajdonságai a következők:
- A metalloidoknak szilárd halmazállapotuk van.
- Általában a metalloidok fémes fényűek.
- A metalloidoknak kevés a rugalmassága, nagyon törékenyek.
- A közbenső súlyok félvezető elemek és közepes hőátadást tesznek lehetővé.
A kémiai tulajdonságok azok , amelyek meghatározzák, hogy egy anyag hogyan lép kölcsönhatásba vagy reagál más anyagokkal, vagy hogyan alakítja át az egyik anyagot egy másik anyaggá. A kémiai reakciók az egyetlen pillanat, amikor egy elem kémiai tulajdonságait számszerűsíteni lehet. Másrészt a kémiai reakciók közé tartoznak az olyan jelenségek, mint a csapadék, égés, párásodás, robbanás stb. A metalloidok kémiai tulajdonságai a következők:
- A metalloidok oxidálva könnyen gázokat képeznek.
- Az ötvözetek létrehozásához a metalloidok fémekkel kombinálhatók.
- A metalloidoknak különböző fémes és nemfémes allotrópjaik vannak.
- Amikor a metalloidok megolvadnak, néhányuk összehúzódik.
- A metalloidok reakcióba léphetnek halogénekkel, és vegyületeket képezhetnek.
A metalloidok általános felhasználási területei
A metalloidok törékenyebbek, és tiszta formájukban nincs szerkezeti hasznuk. Ezek a vegyületek a következőképpen használhatók:
- Ötvözetek . Az intermetallikus vegyületek történetének korai szakaszában Cecil Desch brit kohász megfigyelte, hogy bizonyos nemfémes elemek képesek fémekkel tisztán fémes vegyületeket képezni, így ezek a specifikus elemek bekerülhetnek az ötvözetek összetételébe.
- Biológiai ágensek. Általánosságban elmondható, hogy a hat elemet metalloidoknak tekintik, amelyek táplálkozási, gyógyászati vagy mérgező tulajdonságokkal rendelkeznek. Az antimon és az arzénvegyületek különösen mérgezőek; a szilícium, a bór és esetleg az arzén a fő nyomelemek. A szilícium, a bór, az antimon és az arzén gyógyászati felhasználásra alkalmas. Ugyanakkor úgy vélik, hogy a tellúrban és a germániumban van potenciál.
- Katalizátorok . A bór-triklorid és trifluorid katalizátorként használható az elektronikában és a szerves szintézisben; a tribromid felhasználható a diborán előállítására. Ezenkívül a nem toxikus bór ligandumok helyettesíthetik a toxikus foszfor ligandumokat egyes átmenetifém-katalizátorokban.
Érdekes tények néhány metalloidról
- A földkéregben a legnagyobb mennyiségben előforduló metalloid a szilícium, amely összességében a második legelterjedtebb elem (az oxigén az első).
- A legkevésbé előforduló természetes metalloid a tellúr.
- A metalloidok értékesek az elektronikai iparban, a szilíciumot például a telefonokban és számítógépekben található chipek előállítására használják.
- Az arzén és a polónium erősen mérgező metalloidok.
- Az antimont és a tellúrt elsősorban fémötvözetekben használják a kívánt tulajdonságok növelése érdekében.
Szökőkút
Lopez, M. (2018). Metalloidok . Monográfia.
