Właściwości półmetali lub metaloidów

Metaloidy lub półmetale to pierwiastki o właściwościach pośrednich między metalami a niemetalami. Jako grupa metaloidy mają co najmniej jeden błyszczący, metaliczny alotrop. Ciała stałe są kruche i mają niemetaliczne właściwości chemiczne. Chociaż metaloidy nie są dobrymi przewodnikami elektrycznymi ani cieplnymi, są doskonałymi półprzewodnikami i tworzą tlenki amfoteryczne .

Metaloidy w układzie okresowym

Istnieje 70 metali lub metaloidów i należą one do niemetali w układzie okresowym pierwiastków. Pierwiastki z tej kategorii mają właściwości pośrednie między niemetalami a metalami. Dokładne pierwiastki uważane za metaloidy są przedmiotem dyskusji, ponieważ różne systemy klasyfikacji uznają różne pierwiastki za metaloidy.

Jednak następujące pierwiastki są ogólnie uważane za metaloidy lub półmetale: bor (5), krzem (14), german (32), arsen (33), antymon (51), tellur (52) i astat (85).

struktura metaloidów

Metaloidy mają strukturę krystaliczną, która wynika z wiązania kowalencyjnego. Pierwiastki krzemu, antymonu, arsenu, germanu i telluru mają wysoki połysk, dzięki czemu wyglądają jak metale. Po krystalizacji german i krzem mają strukturę podobną do diamentu. Atomy w krysztale mają wiązania kowalencyjne , które zakotwiczają je w czterech sąsiednich atomach w rogach czworościanu. Monokryształy germanu i krzemu składają się z ogromnych trójwymiarowych cząsteczek.

Arsen ma kilka różnych alotropów, z których najbardziej stabilny to ten o warstwowej strukturze arkuszy atomów arsenu. Atomy arsenu są związane z trzema innymi atomami, które je otaczają. Zarówno antymon, jak i arsen mają struktury przypominające grafit, ułożone w sieć. Tellur zawiera kryształy z niekończącymi się łańcuchami spiralnych atomów telluru.

Bor tworzy dwudziestościan z atomami boru w każdym rogu, a struktura krystaliczna jest przezroczysta. Najbardziej powszechny układ atomów to taki, w którym są one bardzo blisko siebie, z wiązaniami boro-borowymi o długości około 176 µm. Istnieją również inne formy dwudziestościanów, które mają inny układ atomów boru.

Metaloid krzemu łatwo tworzy związki z tlenem, tworząc wiązania w formacie Si-O-Si. Wiązania te są niezwykle ważne w tworzeniu minerałów, podobnie jak wiązania węglowe, które są tak ważne w tworzeniu związków organicznych w roślinach i zwierzętach.

Właściwości fizyczne i chemiczne metaloidów

Właściwości fizyczne to cechy, które można udokumentować lub zaobserwować bez zmiany substancji pierwiastka, bez zmiany grupy cząsteczek w substancjach. Z drugiej strony właściwości fizyczne obejmują takie aspekty, jak temperatura zamarzania i gęstość. Właściwości fizyczne metaloidów są następujące:

• Metaloidy mają stały stan skupienia.
• Ogólnie metaloidy mają metaliczny połysk.
• Metaloidy mają małą elastyczność, są bardzo kruche.
• Obciążniki pośrednie są elementami półprzewodnikowymi i umożliwiają średnie przenoszenie ciepła.

Właściwości chemiczne to te, które określają , w jaki sposób substancja oddziałuje lub reaguje z innymi substancjami lub przekształca jedną substancję w inną. Reakcje chemiczne to jedyny moment, w którym można określić ilościowo właściwości chemiczne pierwiastka. Z drugiej strony reakcje chemiczne obejmują takie zjawiska, jak wytrącanie, spalanie, zamgławianie, wybuch itp. Właściwości chemiczne metaloidów są następujące:

• Metaloidy łatwo tworzą gazy po utlenieniu.
• Aby stworzyć stopy, metaloidy można łączyć z metalami.
• Metaloidy mają różne alotropy metaliczne i niemetaliczne .
• Kiedy metaloidy topią się, niektóre kurczą się.
• Metaloidy mogą reagować z halogenami, tworząc związki.

Typowe zastosowania metaloidów

Metaloidy są bardziej kruche i nie mają żadnej użyteczności strukturalnej w czystej postaci. Związki te mogą być stosowane jako:

1. Stopy . Na początku historii związków międzymetalicznych brytyjski metalurg Cecil Desch zauważył, że niektóre pierwiastki niemetaliczne są zdolne do tworzenia związków czysto metalicznych z metalami, więc te specyficzne pierwiastki mogą wchodzić w skład stopów.
2. Czynniki biologiczne. Ogólnie rzecz biorąc, sześć pierwiastków jest uznawanych za metaloidy o właściwościach dietetycznych, leczniczych lub toksycznych. Związki antymonu i arsenu są szczególnie toksyczne; krzem, bor i prawdopodobnie arsen to główne pierwiastki śladowe. Krzem, bor, antymon i arsen mają zastosowania medyczne. Jednocześnie uważa się, że tellur i german mają potencjał.
3. Katalizatory . Trichlorek i trifluorek boru mogą być stosowane jako katalizatory w elektronice i syntezie organicznej; tribromek można stosować do wytwarzania diboranu. Co więcej, nietoksyczne ligandy boru mogłyby zastąpić toksyczne ligandy fosforu w niektórych katalizatorach metali przejściowych.

Interesujące fakty na temat niektórych metaloidów

• Najobficiej występującym metaloidem w skorupie ziemskiej jest krzem, który jest drugim najczęściej występującym pierwiastkiem (pierwszy jest tlen).
• Najmniej występującym naturalnym metaloidem jest tellur.
• Metaloidy są cenne w przemyśle elektronicznym, na przykład krzem jest używany do produkcji chipów stosowanych w telefonach i komputerach.
• Arsen i polon to wysoce toksyczne metaloidy.
• Antymon i tellur są stosowane głównie w stopach metali w celu nadania im pożądanych właściwości.

Fontanna

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