METALLOIDI: LASTNOSTI, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2025

V nekovine ali polkovin skupina kemijskih elementov s fizikalnimi lastnostmi in vmesni produkt med kovin in nekovin. Večina kemičnih raziskovalcev kot metaloide sprejema naslednje kemične elemente: bor, silicij, arzen, germanij, antimon in telur (zelena na spodnji sliki).

Manjša skupina raziskovalcev pa metaloidom doda polonij, astato (modre barve) in selen (rožnate barve).

Vir: avtor Sandbh, iz Wikimedia Commons

Celo na podlagi nekaterih lastnosti predlagajo, da je treba kemične elemente ogljik in aluminij (rumene barve) šteti tudi kot metaloide.

Glavne značilnosti metalloidov

Razmere na periodični tabeli

Metalloidi se nahajajo na periodični tabeli na diagonali navzdol med stolpci 13, 14, 15, 16 in 17, začenši z borom v zgornjem levem koncu in se konča z astatinom v spodnjem desnem kotu.

Kovine so levo od metalloidov in nemetalov na desni; zato predstavljajo mejo med obema vrstama materije.

S kovinami tvorijo zlitine

Metalloidi tvorijo zlitine s kovinami in reagirajo z nemetali, na primer kisikom, žveplom in halogeni.

Električni polprevodniki

Večinoma veljajo za električne polprevodnike, katerih prevodnost je odvisna od temperature. Pri nizkih temperaturah je električna prevodnost nizka, zato delujejo kot električni izolatorji, vendar se, ko se segrejejo, povečuje njihova sposobnost vodenja električne energije.

Baza elektronske industrije

Polprevodniki so temelj razvoja elektronske industrije ter računalništva in informatike. Prav tako je bila aplikacija iz silicija zelo koristna na tem področju.

Alotropna stanja

Metalloidi imajo različna alotropna stanja (različne kristalne oblike); tako ima na primer arzen črne, rumene ali sive kristale.

V naravi jih ponavadi ne najdemo kot čisti kemični elementi, temveč jih povezujemo ali tvorijo agregate v mineralih skupaj s svincem, žveplom, železom itd.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Fizične lastnosti

Pojavijo se kot sijoče trdne snovi. V tem pogledu spominjajo na kovine. So krhki in ne zelo elastični, zato jih ni mogoče raztegniti v žico, torej niso zelo nodularni. Poleg tega je njegova preobrazba v plošče težavna, zato metaloidi niso zelo popravljivi.

Sposobni so voditi elektriko in temperaturo, čeprav v manjši meri kot kovine. Znotraj metaloidov so kemični elementi, ki so glede na svoje pasovne strukture razvrščeni kot polprevodniki.

To skupino sestavljajo bor, silicij, germanij in antimona. Arzen in telur sta razvrščena med polkovine.

Fuzijske točke

Bor 2.076 ° C; 1.414 ° C silicija; Germanij 938,25 ° C; Arzen 817 ° C; Antimona 630,13 ° C; Telirij 449,51 ° C in polonij 254 ° C.

Vrelišča

Bor 3,927 ° C; Silicij 3.265 ° C; Germanij 2.833 ° C; Arzen 614 ° C; Antimona 1,587º C; Telurij 988ºC in polonij 962ºC.

Gostota

Bor 2,34 g / cm ³ : silicij 2,33 g / cm ³ ; Germanij 5,323 g / cm ³ ; Arzen 5.727; Antimona 6,697 g / cm ³ ; Tellurium 6,24 g / cm ³ in Polonij 9,32 g / cm ³ .

Kemijske lastnosti

Obnašajo se podobno kot nemetali, tvorijo oksacide kot SiO ₂ in imajo amfoterno vedenje. Metalloidi se lahko obnašajo kot kislina ali baza, odvisno od pH medija.

Prijave

O živih bitjih

-Arsen se uporablja v kmetijstvu kot insekticid in herbicid. Poleg tega se uporablja kot prah ali v tekoči raztopini na živini, da odstrani žuželke in parazite iz živali. Kalcijev arsenat se uporablja za ubijanje vatirane bombi.

-Arsen se uporablja kot konzervans za les zaradi strupenosti za žuželke in glive.

-Arsen se uporablja pri zdravljenju akutne Promyelocytic Leukemia, vrste krvnega raka. Uporablja se pri pripravi raztopine Fowler za uporabo pri zdravljenju luskavice. Radioaktivni izotop arzena ( ⁷⁴ As) se uporablja pri lokalizaciji rakavih tumorjev, ki so prisotni v človeškem telesu.

-Arsen je del Melarsoprola, zdravila, ki se uporablja pri zdravljenju humane afriške tripanosomiaze. Parazitska bolezen, ki jo prenaša muha tsetse.

-Teluririjev oksid se uporablja za zdravljenje seboroičnega dermatitisa. Prav tako se kot antimikrobna sredstva uporabljajo druge spojine telurja.

-Boron se v obliki borove kisline uporablja kot blag antiseptik v očeh, nosu in grlu.

V kozarcih in emajlih

-Tellurium se uporablja pri proizvodnji modrih, rjavih in rdečih očal. Metalloid se lahko elektrolitsko nanese na srebro, pri čemer nastane črnkast odtenek.

-Antonija se uporablja za očala in emajle rumene odtenke. Bor se uporablja pri proizvodnji stekla in keramike. Še posebej borosilikatno steklo je odporno na temperaturne spremembe, zato ga v laboratorijih uporabljajo pri kemijskih reakcijah in destilacijah.

-V domu lahko hrano pečemo z borosilikatnim steklom, ne da bi pri tem prišlo do lomljenja pripomočkov.

-Silikon je glavna osnova steklarske industrije, ki sodeluje pri izdelavi skoraj vseh steklenih predmetov.

-Germanijev oksid se uporablja pri izdelavi leč fotografskih kamer in mikroskopskih leč. Poleg tega se uporablja za izdelavo jedra optičnih vlaken za številne aplikacije.

Pri proizvodnji kakovostnejših materialov

-Arzen tvori zlitine s svincem, kar povzroči zmanjšanje njegove tališča. To povzroča večjo trdoto v zlitini, ki se uporablja pri proizvodnji strel.

- Dodajanje količine telurja med 0,1% in 0,6% zlitine s svincem poveča njegovo odpornost proti koroziji in oprijemu s povečanjem gibljivosti. Teliruju pogosto dodajo železo za strjevanje površinske plasti kaljenih delov.

-Atimonija se uporablja v zlitinah za proizvodnjo ležajev, akumulatorskih plošč in tiskarskega materiala.

-Silicij se uporablja pri proizvodnji zlitin z večjo odpornostjo na kisline. Tak primer je zdravilo Duriron, ki vsebuje 14% silicija.

Zlitina silicija, železa in aluminija se uporablja za izdelavo zelo trdih delov, ki se uporabljajo v avtomobilski industriji.

-Arzen tvori zlitine s platino in bakrom, da poveča odpornost proti koroziji. Prav tako se arzen doda alfa-medenini za povečanje odpornosti cinka. Ta vrsta medenine se uporablja pri proizvodnji dodatnega materiala za vodovodne instalacije.

V elektroniki in računalništvu

-Metalloidi se uporabljajo kot polprevodniki v industriji elektronike in računalništva. V tem smislu je silicij vodilni v polprevodniški trgovini, ki je osnova sodobne elektronike in računalništva. Silicij in njegovi derivati ​​se uporabljajo v računalnikih, prenosnikih, sončnih celicah in LCD zaslonih.

-Tellurium je polprevodnik, ki ima uporabo v elektrooptiki in elektroniki.

-Germanij je polprevodniški metaloid, ki se uporablja v povezavi s silicijem v hitrih integriranih vezjih za izboljšanje zmogljivosti. Čeprav je germanij v svoji vlogi polprevodnika nekoliko izpodrinil silicij, se je njegova uporaba v miniaturnih čipih povečala.

-Germanij se uporablja pri proizvodnji sončnih panelov. Celo raziskovanje robotov na planetu Mars vsebuje germanij v svojih sončnih celicah. Poleg tega se germanij uporablja pri izdelavi radarjev.

Zaščitno delovanje metalloidov

Bor in z njim povezane spojine dajejo veliko odpornost materialom, ki so del. To omogoča njegovo uporabo pri ustvarjanju prostorskih struktur. Poleg tega se uporabljajo v proizvodnji golf klubov in ribiških palic.

Zaščitno delovanje borovega karbida se uporablja kot nadzorne ovire v jedrskih reaktorjih, ki omejujejo uhajanje radioaktivnih snovi. Poleg tega se borov karbid uporablja v neprebojnih jopičih in v oklepih vojnih tankov.

Silicijev dioksid in kremen, v obliki gline ali peska, sta pomembni sestavni deli opeke, betona in cementa, ki se uporabljajo v različnih oblikah gradnje.

Drugi

-Atimonov sulfid se uporablja v ognjemetu in bliskavico v fotoaparatih.

-Boron je del neodimidijevih magnetov.

-Silikon, polimer, pridobljen iz silicija, se uporablja pri proizvodnji olj in voskov, prsnih vsadkov, kontaktnih leč, eksploziva in v pirotehniki.

-Germanij se uporablja pri izdelavi fluorescenčnih sijalk in nekaterih LED diod. Poleg tega se germanij uporablja v električnih kitarah za ustvarjanje značilnega tona izkrivljanja.

-Nermanij se uporablja pri termičnem slikanju za vojaško uporabo in gašenje požarov.

-Atimonija se uporablja pri izdelavi vžigalic in sledilnih in lokatorskih granat, pa tudi v nanašalnikih za kartuše.

-Natrijev borat se uporablja kot zaviralec zgorevanja v plastiki in gumi.

8 metaloidnih elementov

To skupino kemičnih elementov sestavljajo bor, silicij, antimon, telur, germanij, arzen, polonij in astata. Največje število raziskovalcev s področja kemije pa izključuje polonij in astato kot metaloide.

Zato bi najbolj sprejeto skupino metaloidov sestavljali bor, silicij, antimon, telur, germanij in arzen.

Za polonij je značilno, da je izrazito kovinski, saj sta njegovi dve alotropni obliki kovinski vodniki. Po drugi strani je bil astatin leta 2013 uvrščen med kovine, čeprav je bil že leta 1950 označen za halogen, reaktivni nemetal.

Meja med skupinami elementov, ki se štejejo za kovine, metalloide ali nekovine, je nejasna. Zaradi tega nekateri raziskovalci na podlagi neke lastnosti predlagajo, da bi bilo treba ta ali tisti element obravnavati kot metaloid. Izpostavljeno je bilo na primer, da je treba ogljik, aluminij ali selen uvrstiti med metalloide.

Izvedeni so bili poskusi določitve izbirnih meril, ki omogočajo razvrščanje kemijskih elementov med kovine, metaloide ali nekovine. Ostala izbirna merila vključujejo ionizacijsko energijo, elektronegativnost in učinkovitost pakiranja različnih kemičnih elementov.

Reference

1. Eden Frančišek. (2002). Razvrstitev elementov. Vzeto iz: dl.clackamas.edu
2. Kovine, metalloidi in nemetali. Vzeto iz: angelo.edu
3. Elementi. Metalloidi. Izvedeno iz: elements.org.es
4. Primer. (2013). Metalloidi. Vzeto iz: examplede.com
5. Wikipedija. (2018). Metalloid. Izvedeno iz: en.wikipedia.org
6. Hitri posli s kemijo. (2011). Metalloidi (semimetali). Vzeto iz: chemistry.patent-invent.com
7. Uredniki Encyclopeedia Britannica. (2016, 18. oktobra). Metalloid. Vzeto iz: britannica.com