METALLOIDAI: CHARAKTERISTIKOS, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Kad metaloidai arba pusmetalių yra cheminių elementų su fizikinių savybių ir tarpinė cheminė medžiaga tarp metalų ir nemetalų grupė. Dauguma chemijos tyrinėtojų kaip metalloidus priima šiuos cheminius elementus: borą, silicį, arseną, germanį, stibį ir telurį (žalia paveikslėlyje žemiau).

Tačiau mažesnė tyrėjų grupė į metaloidus prideda polonio, astato (mėlynos spalvos) ir seleno (rausvos spalvos).

Šaltinis: Sandbh, iš „Wikimedia Commons“

Net remiantis kai kuriomis savybėmis, jie rodo, kad cheminiai elementai anglis ir aliuminis (geltonos spalvos) taip pat turėtų būti laikomi metaloidais.

Pagrindinės metaloidų charakteristikos

Padėtis periodinėje lentelėje

Metaloidai yra ant periodinės lentelės žemyn įstrižainėje tarp 13, 14, 15, 16 ir 17 stulpelių, pradedant boru viršutinėje kairėje ir baigiant astatinu apatinėje dešinėje.

Metalai yra metaloidų kairėje, o nemetalų - dešinėje; todėl jie žymi ribą tarp abiejų rūšių materijos.

Jie sudaro lydinius su metalais

Metaloidai sudaro lydinius su metalais ir reaguoja su nemetalais, pavyzdžiui, deguonimi, siera ir halogenais.

Elektriniai puslaidininkiai

Dažniausiai jie laikomi elektriniais puslaidininkiais, jų laidumas priklauso nuo temperatūros. Esant žemai temperatūrai, elektrinis laidumas yra žemas, todėl jie veikia kaip elektros izoliatoriai, tačiau šildant didėja jų gebėjimas laidoti elektrą.

Elektronikos pramonės bazė

Puslaidininkiai yra elektronikos pramonės, taip pat skaičiavimo ir informatikos pramonės plėtros pagrindas. Panašiai šioje srityje labai naudinga buvo silikacija.

Allotropinės būsenos

Metaloidai turi skirtingas allotropines būsenas (skirtingas kristalines formas); taigi, pavyzdžiui, arsenas turi juodus, geltonus arba pilkus kristalus.

Gamtoje jie paprastai nerandami kaip gryni cheminiai elementai, o greičiau susieti ar sudarantys mineralus kartu su švinu, siera, geležimi ir kt.

Fizinės ir cheminės savybės

Fizinės savybės

Jie atrodo kaip blizgios kietos medžiagos. Šiuo atžvilgiu jie primena metalus. Jie yra trapūs ir nėra labai elastingi, todėl negali būti ištempti į vielą, tai yra, nėra labai lankstūs. Be to, jį sunku paversti lakštais, todėl metaloidai nėra labai kaltiniai.

Jie yra pajėgūs praleisti elektrą ir temperatūrą, nors mažesniu laipsniu nei metalai. Metalloiduose yra cheminių elementų, kurie, atsižvelgiant į jų juostines struktūras, yra klasifikuojami kaip puslaidininkiai.

Ši grupė sudaryta iš boro, silicio, germanio ir stibio. Arsenas ir telluras klasifikuojami kaip pusmetaliai.

Susiliejimo taškai

Boras 2 076 ° C; Silicis 1,414 ° C; Germanis 938,25 ° C; Arsenas 817 ° C; Stibis 630,13 ° C; Telūras 449,51º C ir polonis 254º C.

Virimo taškai

Boras 3927 ° C; Silicis 3 265 ° C; Germanis - 2833 ° C; Arsenas 614 ° C; Stibis 1,587º C; Telūras 988ºC ir polonis 962ºC.

Tankiai

Boras 2,34 g / cm ³ : silicis 2,33 g / cm ³ ; Germanis 5.323 g / cm ³ ; Arsenas 5,727; Stibio 6,697 g / cm ³ ; Teluras - 6,24 g / cm ³ ir polonis - 9,32 g / cm ³ .

Cheminės savybės

Jie elgiasi panašiai kaip nemetalai, jie sudaro oksidatus, tokius kaip SiO _2, ir jie elgiasi amfoteriškai. Priklausomai nuo terpės pH, metaloidai gali elgtis kaip rūgštis arba bazė.

Programos

Apie gyvas būtybes

-Arsenas naudojamas žemės ūkyje kaip insekticidas ir herbicidas. Be to, jis naudojamas kaip milteliai arba skystas tirpalas gyvuliams, kad pašalintų vabzdžius ir parazitus iš gyvulio. Kalcio arsenatas yra naudojamas naikinti medvilnės košę.

-Arseninas naudojamas kaip medienos konservantas dėl jo toksiškumo vabzdžiams ir grybeliams.

-Arsenas vartojamas ūminei promielocitinei leukemijai, kraujo vėžiui, gydyti. Jis naudojamas ruošiant Fowler tirpalą, skirtą psoriazei gydyti. Radioaktyvusis arseno izotopas ( ⁷⁴ As) naudojamas lokalizuojant vėžinius navikus, esančius žmogaus kūne.

-Arsenikas yra Melarsoprol, vaisto, vartojamo žmogaus afrikinei trypanosomiozei gydyti, dalis. Parazitinė liga, kurią perneša muselė.

-Telurio oksidas buvo naudojamas seborėjinio dermatito gydymui. Panašiai kaip antimikrobiniai agentai naudojami ir kiti telūro junginiai.

-Boronas, boro rūgšties pavidalu, yra naudojamas kaip lengvas antiseptikas akims, nosiai ir gerklėms.

Stikliuose ir emaliuose

-Telurium yra naudojamas gaminant mėlynus, rudus ir raudonus akinius. Metalloidas gali būti elektrolitiškai nusodinamas ant sidabro, gaunant juodą spalvą.

-Antimonas naudojamas norint suteikti akiniams ir emaliams geltoną atspalvį. Boras naudojamas stiklo ir keramikos gamyboje. Visų pirma, borosilikatinis stiklas yra atsparus temperatūros pokyčiams, todėl jis naudojamas laboratorijose atliekant chemines reakcijas ir distiliuojant.

- Namuose maistą galima kepti naudojant borosilikatinį stiklą, nesudarant indų, kurie naudojami, lūžimo.

-Siliconas yra pagrindinė stiklo pramonės bazė, užsiimanti beveik visų stiklo objektų gamyba.

-Germanio oksidas yra naudojamas fotografijos fotoaparatų ir mikroskopų objektyvų gamyboje. Be to, jis naudojamas optinių pluoštų šerdies gamyboje daugeliu atvejų.

Gaminant aukštesnės kokybės medžiagas

-Arsenas sudaro lydinius su švinu, dėl kurio sumažėja jo lydymosi temperatūra. Tai sukelia didesnį lydinio, naudojamo šūvių gamyboje, kietumą.

- Pridėjus telurio nuo 0,1% iki 0,6% lydinio su švinu, padidėja jo atsparumas korozijai ir sukibimas, padidėja lankstumas. Telūras dažnai pridedamas prie ketaus, kad sukietėtų grūdintų dalių paviršiaus sluoksnis.

-Antimonas naudojamas lydiniuose guoliams, akumuliatoriaus plokštėms ir spausdinimo medžiagoms gaminti.

-Silicis naudojamas lydinių, turinčių didesnį atsparumą rūgštims, gamyboje. Taip yra Durirono atveju, kuriame yra 14% silicio.

Silicio, geležies ir aliuminio lydinys naudojamas labai kietų dalių, kurios naudojamos automobilių pramonėje, gamyboje.

-Arsenas sudaro lydinius su platina ir variu, kad padidintų jo atsparumą korozijai. Taip pat į alfa-žalvarį pridedama arseno, kad padidėtų cinko atsparumas. Šio tipo žalvaris naudojamas gaminant papildomas medžiagas santechnikai.

Elektronikoje ir kompiuterijoje

-Metaloidai naudojami kaip puslaidininkiai elektronikos ir kompiuterių pramonėje. Šiuo atžvilgiu silicis yra puslaidininkių prekybos lyderis, sudarantis šiuolaikinės elektronikos ir skaičiavimo pagrindą. Silicis ir jo dariniai naudojami kompiuteriuose, siųstuvuose, saulės elementuose ir skystųjų kristalų ekranuose.

-Telurium yra puslaidininkis, kurį galima pritaikyti elektrooptikoje ir elektronikoje.

-Germanis yra puslaidininkinis metaloidas, kuris kartu su siliciu naudojamas greitaeigėse integruotose schemose, kad pagerintų našumą. Nors germanis, atlikdamas puslaidininkio funkciją, šiek tiek pakeitė silicį, jo panaudojimas miniatiūrinėse mikroschemose pagerėjo.

-Germanis naudojamas saulės baterijų gamyboje. Net tyrinėjant Marso planetos robotus, jų saulės elementuose yra germanio. Be to, germanis naudojamas radarų gamyboje.

Apsauginis metaloidų veikimas

Boras ir su juo susiję junginiai suteikia didelį atsparumą medžiagoms, kurių dalis ji yra. Tai leidžia jį naudoti kuriant erdvines struktūras. Be to, jie naudojami golfo lazdų ir meškerių gamyboje.

Apsauginis boro karbido poveikis yra naudojamas kaip kontrolinės kliūtys branduoliniuose reaktoriuose, ribojant radioaktyviųjų medžiagų nuotėkį. Be to, boro karbidas naudojamas neperšaunamose liemenėse ir karo tankų šarvuose.

Silicio dioksidas ir silicio dioksidas, molio ar smėlio pavidalu, yra svarbios plytų, betono ir cemento dalys, naudojamos įvairiose statybose.

Kiti

-Antimono sulfidas naudojamas fejerverkuose ir fotoaparatų blykstės lempose.

-Boronas yra neodimidinių magnetų dalis.

-Siliconas, iš silicio gaunamas polimeras, naudojamas gaminant aliejus ir vaškus, krūtų implantus, kontaktinius lęšius, sprogmenis ir pirotechniką.

-Germanis naudojamas fluorescencinių lempų ir kai kurių LED diodų gamyboje. Be to, germanis naudojamas elektrinėse gitarose, kad išgautų būdingą iškraipymo toną.

-Germanis naudojamas šiluminio vaizdo taikymui kariniam naudojimui ir gaisrų gesinimui.

-Antimonas yra naudojamas gaminant degtukus ir sekimo bei lokavimo granatas, taip pat užtaisų gruntuose.

-Natrio boratas yra naudojamas kaip degumą slopinanti medžiaga plastikuose ir gumuose.

8 metaloidiniai elementai

Ši cheminių elementų grupė yra sudaryta iš boro, silicio, stibio, telūro, germanio, arseno, polonio ir astato. Tačiau daugiausiai chemijos srities tyrinėtojų atmeta polonį ir astatą kaip metaloidus.

Todėl plačiausiai pripažintą metaloidų grupę sudarytų iš boro, silicio, stibio, telurio, germanio ir arseno.

Pastebėta, kad polonis yra išskirtinai metalinis, nes jo dvi alotropinės formos yra metalo laidininkai. Kita vertus, 2013 m. Astatinas buvo klasifikuojamas kaip metalas, nors anksčiau, 1950 m., Jis buvo vadinamas halogenu, reaktyviu nemetalu.

Nežinoma riba tarp elementų grupių, laikomų metalais, metaloidais ar nemetalais. Dėl šios priežasties kai kurie tyrinėtojai, remdamiesi kokia nors savybe, siūlo šį ar tą elementą laikyti metaloidu. Pavyzdžiui, buvo pažymėta, kad anglis, aliuminis arba selenas turėtų būti klasifikuojami kaip metaloidai.

Buvo bandoma nustatyti atrankos kriterijus, kurie leistų klasifikuoti cheminį elementą kaip metalą, metaloidus ar nemetalą. Kiti atrankos kriterijai yra jonizacijos energija, elektronegatyvumas ir skirtingų cheminių elementų pakavimo efektyvumas.

Nuorodos

1. Edenas Pranciškus. (2002). Elementų klasifikacija. Paimta iš: dl.clackamas.edu
2. Metalai, metaloidai ir nemetalai. Paimta iš: angelo.edu
3. Elementai. Metalloidai. Paimta iš: elements.org.es
4. Pavyzdys. (2013). Metalloidai. Paimta iš: examplede.com
5. Vikipedija. (2018 m.). Metaloidas. Paimta iš: en.wikipedia.org
6. Greitos chemijos šventės. (2011). Metalloidai (pusiau metalai). Paimta iš: chemija.patentas-invent.com
7. Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2016 m. Spalio 18 d.). Metaloidas. Paimta iš: britannica.com