คุณสมบัติของสารกึ่งโลหะหรือโลหะ

เมทัลลอยด์หรือกึ่งโลหะเป็นธาตุที่มีคุณสมบัติเป็นตัวกลางระหว่างโลหะและอโลหะ ในกลุ่มนี้ เมทัลลอยด์จะมีอัลโลโทรปที่ดูเป็นโลหะแวววาวอย่างน้อยหนึ่งตัว ของแข็งจะเปราะ มีคุณสมบัติทางเคมีที่ไม่ใช่โลหะ แม้ว่าโลหะจะไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้าหรือความร้อนที่ดี แต่ก็เป็นสารกึ่งตัวนำที่ดีเยี่ยมและก่อตัวเป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์

เมทัลลอยด์ในตารางธาตุ

มีโลหะ หรือเมทัลลอยด์ 70 ชนิด และอยู่ในกลุ่มอโลหะในตารางธาตุ ธาตุในหมวดนี้มีคุณสมบัติเป็นกลางระหว่างอโลหะและโลหะ องค์ประกอบ ที่แน่นอน ซึ่งถือว่าเป็น เมทัลลอยด์กำลังเป็นที่ถกเถียงกัน เนื่องจากระบบการจำแนกประเภทต่างๆ พิจารณา ว่า องค์ประกอบต่างๆ เป็นเมทัลลอยด์

อย่างไรก็ตาม ธาตุต่อไปนี้มักถูกพิจารณาว่าเป็นเมทัลลอยด์หรือกึ่งโลหะ: โบรอน (5), ซิลิกอน (14), เจอร์เมเนียม (32), อาร์เซนิก (33), พลวง (51), เทลลูเรียม (52) และแอสทาทีน (85)

โครงสร้างของเมทัลลอยด์

เมทัลลอยด์มีโครงสร้างผลึกที่เกิดจากพันธะโควาเลนต์ ธาตุซิลิกอน พลวง สารหนู เจอร์เมเนียม และเทลลูเรียมมีความแวววาวสูง ทำให้ดูเหมือนโลหะ เมื่อตกผลึก เจอร์เมเนียมและซิลิกอนจะมีโครงสร้างคล้ายเพชร อะตอมในผลึกมีพันธะโควาเลนต์ที่ยึดเหนี่ยวกับอะตอมข้างเคียงสี่อะตอมที่มุมของจัตุรมุข ผลึกเดี่ยวของเจอร์เมเนียมและซิลิกอนประกอบด้วยโมเลกุลสามมิติขนาดใหญ่

สารหนูมี allotropes ที่แตกต่างกันหลายแบบ ซึ่งมีความเสถียรมากที่สุดซึ่งมีโครงสร้างเป็นชั้นของแผ่นอะตอมของสารหนู อะตอมของสารหนูนั้นสร้างพันธะกับอะตอมอื่นอีกสามอะตอมที่ล้อมรอบพวกมัน ทั้งพลวงและสารหนูมีโครงสร้างคล้ายกราไฟต์เรียงเป็นตาข่าย เทลลูเรียมประกอบด้วยผลึกที่มีอะตอมของเทลลูเรียมที่มีรูปร่างเป็นเกลียว

โบรอนก่อตัวเป็นไอโคซาฮีดรอนโดยมีอะตอมของโบรอนอยู่ที่แต่ละมุม และโครงสร้างผลึกนั้นโปร่งใส การจัดเรียงตัวของอะตอมที่พบมากที่สุดคือการจัดเรียงอะตอมที่อยู่ใกล้กันมาก โดยมีพันธะโบโร-โบรอนที่มีความยาวประมาณ 176 µm นอกจากนี้ยังมีไอโคซาฮีดรอนในรูปแบบอื่นๆ ซึ่งมีการจัดเรียงอะตอมของโบรอนที่แตกต่างกัน

ซิลิคอนเมทัลลอยด์สร้างสารประกอบด้วยออกซิเจนได้อย่างง่ายดาย สร้างพันธะในรูปแบบ Si-O-Si พันธะเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างแร่ธาตุ เช่นเดียวกับพันธะคาร์บอนที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ในพืชและสัตว์

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเมทัลลอยด์

สมบัติทางกายภาพเป็นคุณลักษณะที่สามารถบันทึกหรือสังเกตได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนสารของธาตุ โดยไม่เปลี่ยนกลุ่มของโมเลกุลในสาร ในทางกลับกัน คุณสมบัติทางกายภาพรวมถึงลักษณะต่างๆ เช่น จุดเยือกแข็งและความหนาแน่น คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะมีดังนี้:

• เมทัลลอยด์มีสถานะเป็นของแข็ง
• โดยทั่วไปแล้ว เมทัลลอยด์จะมีความแวววาวของโลหะ
• เมทัลลอยด์มีความยืดหยุ่นน้อย แต่เปราะมาก
• ตุ้มน้ำหนักระดับกลางเป็นส่วนประกอบของเซมิคอนดักเตอร์และยอมให้มีการส่งผ่านความร้อนระดับปานกลาง

คุณสมบัติทางเคมีคือคุณสมบัติที่กำหนด วิธีที่สาร ทำปฏิกิริยาหรือทำปฏิกิริยากับสารอื่นหรือเปลี่ยนสารหนึ่งไปเป็นอีกสารหนึ่ง ปฏิกิริยาเคมีเป็นช่วงเวลาเดียวที่สามารถวัดคุณสมบัติทางเคมีของธาตุได้ ในทางกลับกันปฏิกิริยา เคมี รวมถึงปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การตกตะกอน การเผาไหม้ การเกิดฝ้า การระเบิด เป็นต้น คุณสมบัติทางเคมีของโลหะมีดังนี้:

• เมทัลลอยด์จะก่อตัวเป็นก๊าซได้ง่ายเมื่อออกซิไดซ์
• ในการสร้างโลหะผสม เมทัลลอยด์สามารถใช้ร่วมกับโลหะได้
• Metalloids มีallotropesของโลหะและอโลหะ ที่แตกต่างกัน
• เมื่อโลหะหลอมละลาย บางส่วนจะหดตัว
• เมทัลลอยด์สามารถทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนเพื่อสร้างสารประกอบ

การใช้โลหะทั่วไป

Metalloids นั้นเปราะกว่าและไม่มีโครงสร้างที่เป็นประโยชน์ในรูปแบบบริสุทธิ์ สารประกอบเหล่านี้สามารถใช้เป็น:

1. โลหะผสม ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์ของสารประกอบระหว่างโลหะ Cecil Desch นักโลหะวิทยาชาวอังกฤษสังเกตว่าธาตุอโลหะบางชนิดสามารถสร้างสารประกอบโลหะบริสุทธิ์ด้วยโลหะได้ ดังนั้นธาตุเฉพาะเหล่านี้จึงสามารถเข้าไปอยู่ในองค์ประกอบของโลหะผสมได้
2. สารชีวภาพ โดยทั่วไปแล้ว ธาตุทั้ง 6 ชนิดได้รับการยอมรับว่าเป็นธาตุโลหะที่มีคุณสมบัติทางอาหาร ทางยา หรือเป็นพิษ สารประกอบพลวงและสารหนูเป็นพิษอย่างยิ่ง ซิลิกอน โบรอน และสารหนูเป็นองค์ประกอบหลัก ซิลิคอน โบรอน พลวง และสารหนูมีประโยชน์ทางการแพทย์ ในขณะเดียวกัน เชื่อว่าเทลลูเรียมและเจอร์เมเนียมมีศักยภาพ
3. ตัวเร่งปฏิกิริยา โบรอนไตรคลอไรด์และไตรฟลูออไรด์สามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ไตรโบรไมด์สามารถใช้ในการผลิตไดโบราน นอกจากนี้ โบรอนลิแกนด์ที่ไม่เป็นพิษสามารถแทนที่ลิแกนด์ฟอสฟอรัสที่เป็นพิษในตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทรานซิชันบางชนิดได้

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับโลหะบางชนิด

• เมทัลลอยด์ที่มีอยู่มากที่สุดในเปลือกโลกคือซิลิกอน ซึ่งเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองโดยรวม (ออกซิเจนมาก่อน)
• เมทัลลอยด์ตามธรรมชาติที่มีอยู่น้อยที่สุดคือเทลลูเรียม
• เมทัลลอยด์มีค่าในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ซิลิคอนใช้ทำชิปที่พบในโทรศัพท์และคอมพิวเตอร์
• สารหนูและพอโลเนียมเป็นโลหะที่มีพิษสูง
• พลวงและเทลลูเรียมใช้เป็นหลักในโลหะผสมเพื่อเพิ่มคุณสมบัติที่ต้องการ

น้ำพุ

โลเปซ, ม. (2018). เมทัลลอยด์ เอกสาร.