METALLOIDER: EGENSKABER, EGENSKABER OG ANVENDELSER - KEMI - 2025

De metalloider eller halvmetaller er en gruppe af kemiske elementer med fysiske egenskaber og kemisk mellemprodukt mellem metaller og nonmetals. De fleste kemiske forskere accepterer følgende kemiske elementer som metalloider: bor, silicium, arsen, germanium, antimon og tellur (grøn på billedet herunder).

Imidlertid tilføjer en mindre gruppe forskere polonium, astat (blå farve) og selen (lyserød farve) til metalloider.

Kilde: Af Sandbh, fra Wikimedia Commons

Selv baseret på nogle egenskaber antyder de, at de kemiske elementer kulstof og aluminium (gul farve) også bør betragtes som metalloider.

De vigtigste egenskaber ved metalloider

Situationen på det periodiske system

Metalloider er placeret på det periodiske bord på en nedadgående diagonal mellem søjler 13, 14, 15, 16 og 17, startende med bor øverst til venstre og slutter med astatin nederst til højre.

Metaller er placeret til venstre for metalloider og ikke-metaller til højre; derfor repræsenterer de grænsen mellem begge typer stof.

De danner legeringer med metaller

Metalloider danner legeringer med metaller og reagerer med ikke-metaller, for eksempel ilt, svovl og halogener.

Elektriske halvledere

For det meste betragtes de som elektriske halvledere, hvor deres ledningsevne er temperaturafhængig. Ved lave temperaturer er den elektriske ledningsevne lav, så de fungerer som elektriske isolatorer, men når de varmer op, øges deres evne til at lede elektricitet.

Elektronikindustri base

Halvledere er grundlaget for udviklingen inden for elektronikindustrien såvel som computeren og informatik. Ligeledes har anvendelsen af ​​silicium været meget nyttig på dette område.

Allotropiske tilstande

Metalloider har forskellige allotropiske tilstande (forskellige krystallinske former); Arsen har således for eksempel sorte, gule eller grå krystaller.

I naturen findes de normalt ikke som rene kemiske elementer, men snarere forbundet eller danner aggregater i mineraler sammen med bly, svovl, jern osv.

Fysiske og kemiske egenskaber

Fysiske egenskaber

De fremstår som skinnende faste stoffer. I denne henseende ligner de metaller. De er skrøbelige og ikke særlig elastiske, så de kan ikke strækkes ind i en tråd, det vil sige, de er ikke meget smarte. Derudover er omdannelsen til plader vanskelig, så metalloiderne er ikke meget formbare.

De er i stand til at lede elektricitet og temperatur, skønt i mindre grad end metaller. Inde i metalloiderne er der kemiske elementer, der baseret på deres båndstrukturer klassificeres som halvledere.

Denne gruppe består af bor, silicium, germanium og antimon. Arsen og tellur er klassificeret som halvmetaller.

Fusion Points

Bor 2.076 ° C; Silicium 1.414 ° C; Germanium 938,25 ° C; Arsen 817 ° C; Antimon 630,13 ° C; Tellurium 449,51º C og Polonium 254º C.

Kogepunkter

Bor 3.927 ° C; Silicium 3.265 ° C; Germanium 2.833 ° C; Arsen 614 ° C; Antimon 1.587º C; Tellurium 988º C og Polonium 962º C

tætheder

Boron 2,34 g / cm ³: Silicon 2,33 g / cm ³; Germanium 5,323 g / cm ³; Arsen 5.727; Antimon 6,697 g / cm ³; Tellurium 6,24 g / cm ³ og polonium 9,32 g / cm ³.

Kemiske egenskaber

De opfører sig på lignende måde som ikke-metaller, de danner oxider som SiO _2, og de har amfoterisk opførsel. Metalloider kan opføre sig som en syre eller en base afhængig af mediets pH.

Applikationer

Om levende væsener

-Arsen anvendes i landbruget som et insekticid og herbicid. Derudover bruges det til at placere det som et pulver eller i flydende opløsning på husdyrene for at fjerne insekter og parasitter fra dyret. Calciumarsenat bruges til at dræbe bomuldsbullevævet.

-Arsen anvendes som et træbeskyttelsesmiddel på grund af dets toksicitet over for insekter og svampe.

-Arsen anvendes til behandling af akut promyelocytisk leukæmi, en type blodkræft. Det bruges til fremstilling af Fowlers opløsning til brug i behandlingen af ​​psoriasis. En radioaktiv isotop af arsen (⁷⁴ As) bruges til lokalisering af kræftsvulster, der findes i menneskekroppen.

-Arsen er en del af Melarsoprol, et lægemiddel, der bruges til behandling af human afrikansk trypanosomiasis. Parasitisk sygdom overført af tsetse-fluen.

-Teluriumoxid er blevet brugt til behandling af seboreisk dermatitis. Ligeledes anvendes andre tellurforbindelser som antimikrobielle midler.

-Boron, i form af borsyre, bruges som et mildt antiseptisk middel i øjne, næse og hals.

I briller og emaljer

-Telurium bruges til produktion af blå, brune og røde briller. Metalloid kan deponeres elektrolytisk på sølv, hvilket giver en sortlig finish.

-Antimonitet bruges til at give briller og emaljer en gul farvetone. Bor bruges til produktion af glas og keramik. Borosilicatglas er især modstandsdygtigt over for temperaturændringer, hvorfor det bruges i laboratorier i kemiske reaktioner og destillationer.

-I hjemmet kan mad bages ved hjælp af borosilikatglas uden at forårsage, at de redskaber, der bruges til at gå i stykker.

-Silicon er hovedbasen i glasindustrien, der er involveret i fremstilling af næsten alle glasgenstande.

-Terminoxid bruges til fremstilling af fotografiske kameralinser og mikroskoplinser. Derudover bruges den til fremstilling af kernen af ​​optiske fibre til mange anvendelser.

Ved produktion af materialer af højere kvalitet

-Arsen danner legeringer med bly, hvilket producerer et fald i dets smeltepunkt. Dette medfører en højere hårdhed i den legering, der anvendes til produktion af skud.

-Tilsætningen af ​​en mængde tellur mellem 0,1% og 0,6% af en legering med bly øger dens modstand mod korrosion og trækkraft med en øget fleksibilitet. Tellurium sættes ofte til støbejern for at hærde overfladelaget af tempererede dele.

-Antimonitet bruges i legeringer til fremstilling af lejer, akkumulatorplader og trykmateriale.

-Silicium bruges til fremstilling af legeringer med større modstand mod syrer. Sådan er tilfældet med Duriron, der indeholder 14% silicium.

Legeringen af ​​silicium, jern og aluminium bruges til produktion af meget hårde dele, der bruges i bilindustrien.

-Arsen danner legeringer med platin og kobber for at øge dens modstand mod korrosion. Der tilsættes arsen til alpha-messing for at øge zinkresistensen. Denne type messing bruges til produktion af tilbehørsmaterialer til VVS.

Inden for elektronik og computing

-Metalloider bruges som halvledere i elektronik- og databehandlingsindustrien. I denne forstand er silicium førende inden for halvlederhandelen, der danner grundlaget for moderne elektronik og computing. Silicium og dets derivater bruges i computere, transitorer, solceller og LCD-skærme.

-Telurium er en halvleder, der har anvendelser inden for elektrooptik og elektronik.

-Germanium er en halvledermetalloid, der bruges sammen med silicium i højhastighedsintegrerede kredsløb for at forbedre ydelsen. Selvom germanium har noget forskudt silicium i sin rolle som halvleder, er brugen i miniaturiserede chips forbedret.

-Germanium bruges til produktion af solcellepaneler. Selv udforskning af robotter på planeten Mars indeholder germanium i deres solceller. Derudover bruges germanium til fremstilling af radarer.

Beskyttende handling af metalloider

Bor og dets beslægtede forbindelser giver stor modstand mod de materialer, som det er en del af. Dette tillader det anvendelse i oprettelsen af ​​rumlige strukturer. Derudover bruges de til produktion af golfklubber og fiskestænger.

Den beskyttende virkning af borcarbid anvendes som kontrolbarrierer i atomreaktorer, hvilket begrænser lækage af radioaktivt materiale. Desuden bruges borcarbid i skudsikre veste og i rustning af krigstanke.

Siliciumdioxid og silica i form af ler eller sand er vigtige bestanddele af mursten, beton og cement, der anvendes i forskellige konstruktionsformer.

Andre

-Antimon sulfid bruges i fyrværkeri og flashlamper i kameraer.

-Boron er en del af neodymidium-magneter.

-Silikon, en polymer, der er afledt af silicium, bruges til produktion af olier og voksarter, brystimplantater, kontaktlinser, eksplosiver og i pyroteknikker.

-Germanium bruges til fremstilling af lysstofrør og nogle LED-dioder. Derudover bruges germanium i elektriske guitarer til at producere en karakteristisk forvrængningstone.

-Tyskland bruges til anvendelse i termisk billeddannelse til militær brug og brandbekæmpelse.

-Antimonitet bruges til fremstilling af tændstikker og sporings- og lokaliseringsgranater samt i primere til patroner.

-Sodiumborat bruges som forbrændingshæmmer i plast og gummi.

De 8 metalloidelementer

Denne gruppe af kemiske elementer består af bor, silicium, antimon, tellur, germanium, arsen, polonium og astat. Det største antal forskere inden for kemi udelukker imidlertid polonium og astat som metalloider.

Derfor vil den mest almindeligt accepterede gruppe af metalloider bestå af bor, silicium, antimon, tellur, germanium og arsen.

Polonium er blevet bemærket at være markant metallisk, da dets to allotropiske former er metalliske ledere. På den anden side blev astatin i 2013 klassificeret som et metal, skønt det tidligere i 1950 blev betegnet som et halogen, et reaktivt ikke-metal.

Grænsen mellem de grupper af elementer, der betragtes som metaller, metalloider eller ikke-metaller, er uklar. Af denne grund antyder nogle forskere, baseret på en eller anden egenskab, at dette eller det pågældende element skal betragtes som metalloid. Det er f.eks. Blevet påpeget, at carbon, aluminium eller selen skal klassificeres som metalloider.

Der er gjort et forsøg på at etablere selektionskriterier, der gør det muligt at klassificere et kemisk element som metal, metalloider eller ikke-metal. Andre selektionskriterier inkluderer ioniseringsenergi, elektronegativitet og pakningseffektivitet for de forskellige kemiske elementer.

Referencer

1. Eden Francis. (2002). Klassificering af elementerne. Taget fra: dl.clackamas.edu
2. Metaller, metalloider og ikke-metaller. Taget fra: angelo.edu
3. Elementer. Metalloider. Taget fra: elementer.org.es
4. Eksempel på. (2013). Metalloider. Taget fra: eksempellede.com
5. Wikipedia. (2018). Metalloider. Taget fra: en.wikipedia.org
6. Kemi hurtig fortællinger. (2011). Metalloider (semimetaler). Taget fra: chemistry.patent-invent.com
7. Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (2016, 18. oktober). Metalloider. Taget fra: britannica.com