МЕТАЛЛОИДЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

В металлоидах или полуметаллы представляют собой группу химических элементов с физическими свойствами и промежуточными химическим соединением между металлами и неметаллами. Большинство исследователей-химиков считают металлоидами следующие химические элементы: бор, кремний, мышьяк, германий, сурьму и теллур (зеленый цвет на изображении ниже).

Однако меньшая группа исследователей добавляет к металлоидам полоний, астат (синий цвет) и селен (розовый цвет).

Источник: Автор Sandbh, из Wikimedia Commons.

Даже на основании некоторых свойств они предполагают, что химические элементы углерод и алюминий (желтого цвета) также следует рассматривать как металлоиды.

Основные характеристики металлоидов

Положение в периодической таблице

Металлоиды расположены в таблице Менделеева по диагонали вниз между столбцами 13, 14, 15, 16 и 17, начиная с бора в верхнем левом углу и заканчивая астатом в нижнем правом углу.

Металлы расположены слева от металлоидов, а неметаллы - справа; следовательно, они представляют собой границу между обоими типами материи.

Они образуют сплавы с металлами

Металлоиды образуют сплавы с металлами и реагируют с неметаллами, например кислородом, серой и галогенами.

Электрические полупроводники

По большей части они считаются электрическими полупроводниками, их проводимость зависит от температуры. При низких температурах электрическая проводимость низкая, поэтому они действуют как электрические изоляторы, но по мере нагрева их способность проводить электричество увеличивается.

База электронной промышленности

Полупроводники лежат в основе развития электронной промышленности, а также вычислительной техники и информатики. Точно так же применение кремния оказалось очень полезным в этой области.

Аллотропные состояния

Металлоиды имеют разные аллотропные состояния (разные кристаллические формы); так, например, мышьяк имеет черные, желтые или серые кристаллы.

В природе они обычно не встречаются как чистые химические элементы, а скорее связаны или образуют агрегаты в минералах вместе со свинцом, серой, железом и т. Д.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Они выглядят как блестящие твердые тела. В этом отношении они напоминают металлы. Они хрупкие и не очень эластичные, поэтому их нельзя растянуть в проволоку, то есть они не очень пластичные. Кроме того, его превращение в листы затруднено, поэтому металлоиды не очень пластичны.

Они способны проводить электричество и температуру, хотя и в меньшей степени, чем металлы. Внутри металлоидов есть химические элементы, которые на основании их зонной структуры классифицируются как полупроводники.

Эта группа состоит из бора, кремния, германия и сурьмы. Мышьяк и теллур относятся к полуметаллам.

Точки слияния

Бор 2076 ° C; Кремний 1414 ° C; Германий 938,25 ° С; Мышьяк 817 ° C; Сурьма 630,13 ° C; Теллур 449,51º C и полоний 254º C.

Точки кипения

Бор 3927 ° С; Кремний 3265 ° C; Германий 2833 ° C; Мышьяк 614 ° C; Сурьма 1,587º C; Теллур 988º C и полоний 962º C.

Плотности

Бор 2,34 г / см ³ : Кремний 2,33 г / см ³ ; Германий 5,323 г / см ³ ; Мышьяк 5727; Сурьма 6,697 г / см ³ ; Теллур 6,24 г / см ³ и полоний 9,32 г / см ³ .

Химические свойства

Они ведут себя так же, как неметаллы, они образуют оксикислоты, подобные SiO _2, и обладают амфотерным поведением. Металлоиды могут вести себя как кислота или основание в зависимости от pH среды.

Приложения

О живых существах

-Мышьяк используется в сельском хозяйстве как инсектицид и гербицид. Кроме того, его используют в виде порошка или жидкого раствора для уничтожения насекомых и паразитов у животных. Арсенат кальция используется для уничтожения хлопкового долгоносика.

-Мышьяк используется в качестве консерванта для древесины из-за его токсичности для насекомых и грибов.

-Мышьяк используется при лечении острого промиелоцитарного лейкоза, типа рака крови. Он используется при приготовлении раствора Фаулера для лечения псориаза. Радиоактивный изотоп мышьяка ( ⁷⁴ As) используется для локализации раковых опухолей, присутствующих в организме человека.

-Мышьяк является частью меларсопрола, лекарства, используемого для лечения африканского трипаносомоза человека. Паразитарное заболевание, передающееся мухой цеце.

-Оксид теллура использовался при лечении себорейного дерматита. Аналогичным образом, другие соединения теллура используются в качестве противомикробных агентов.

-Бор в форме борной кислоты используется как мягкий антисептик для глаз, носа и горла.

В очках и эмалях

-Теллур используется в производстве синих, коричневых и красных стекол. Металлоид может быть нанесен на серебро путем электролитического осаждения с получением черноватого оттенка.

-Сурьма используется для придания стеклам и эмали желтого оттенка. Бор используется в производстве стекла и керамики. В частности, боросиликатное стекло устойчиво к перепадам температур, поэтому его используют в лабораториях при химических реакциях и дистилляции.

- В домашних условиях пищу можно выпекать из боросиликатного стекла, не ломая при этом посуду.

-Кремний - основная база стекольной промышленности, участвующая в производстве почти всех стеклянных изделий.

-Оксид германия используется в производстве линз фотоаппаратов и линз микроскопов. Кроме того, он используется при изготовлении сердцевины оптических волокон для многих приложений.

При производстве материалов более высокого качества

-Мышьяк образует сплавы со свинцом, что снижает его температуру плавления. Это обуславливает более высокую твердость сплава, используемого при производстве дроби.

-Добавление теллура в количестве от 0,1% до 0,6% в сплав со свинцом увеличивает его устойчивость к коррозии и сцеплению за счет увеличения гибкости. Теллур часто добавляют в чугун для упрочнения поверхностного слоя закаленных деталей.

-Сурьма используется в сплавах для производства подшипников, пластин аккумуляторов и печатных материалов.

-Кремний используется в производстве сплавов с повышенной кислотостойкостью. Так обстоит дело с Duriron, который содержит 14% кремния.

Сплав кремния, железа и алюминия используется для производства очень твердых деталей, которые используются в автомобильной промышленности.

-Мышьяк образует сплавы с платиной и медью, чтобы повысить его устойчивость к коррозии. Также в альфа-латунь добавляют мышьяк для повышения стойкости цинка. Этот вид латуни используется при производстве аксессуаров для сантехники.

В электронике и вычислительной технике

-Металлоиды используются в качестве полупроводников в электронной и вычислительной промышленности. В этом смысле кремний является лидером в торговле полупроводниками, которые составляют основу современной электроники и вычислительной техники. Кремний и его производные используются в компьютерах, транзиторах, солнечных элементах и ​​ЖК-экранах.

-Теллур - это полупроводник, который находит применение в электрооптике и электронике.

-Германий - это полупроводниковый металлоид, который используется вместе с кремнием в высокоскоростных интегральных схемах для повышения производительности. Хотя германий в некоторой степени вытеснил кремний по своей роли полупроводника, его использование в миниатюрных микросхемах расширилось.

-Германий используется в производстве солнечных батарей. Даже исследующие Марс роботы содержат германий в своих солнечных элементах. Кроме того, германий используется в производстве радаров.

Защитное действие металлоидов

Бор и родственные ему соединения придают большое сопротивление материалам, частью которых он является. Это позволяет использовать его при создании пространственных структур. Кроме того, они используются в производстве клюшек для гольфа и удочек.

Защитное действие карбида бора используется как барьер контроля в ядерных реакторах, ограничивая утечку радиоактивного материала. Кроме того, карбид бора используется в бронежилетах и ​​броне боевых танков.

Диоксид кремния и кремнезем в форме глины или песка являются важными компонентами кирпича, бетона и цемента, используемых в различных формах строительства.

другие

-Сульфид сурьмы используется в фейерверках и лампах-вспышках в фотоаппаратах.

-Бор входит в состав неодимидиевых магнитов.

-Силикон, полимер, полученный из кремния, используется в производстве масел и восков, грудных имплантатов, контактных линз, взрывчатых веществ и в пиротехнике.

-Германий используется в производстве люминесцентных ламп и некоторых светодиодных диодов. Кроме того, германий используется в электрогитарах для создания характерного искаженного звука.

-Германий используется в тепловизионных приложениях для военного использования и пожаротушения.

-Сурьма используется при изготовлении спичек и трассирующих и локаторных гранат, а также в капсюлях для патронов.

-Борат натрия используется в качестве замедлителя горения в пластмассах и каучуках.

8 металлоидных элементов

Эта группа химических элементов состоит из бора, кремния, сурьмы, теллура, германия, мышьяка, полония и астата. Однако большинство исследователей в области химии исключают полоний и астат как металлоиды.

Таким образом, наиболее широко распространенная группа металлоидов будет состоять из бора, кремния, сурьмы, теллура, германия и мышьяка.

Было отмечено, что полоний является отчетливо металлическим, поскольку две его аллотропные формы являются металлическими проводниками. С другой стороны, астатин был классифицирован в 2013 году как металл, хотя ранее в 1950 году он был обозначен как галоген, реактивный неметалл.

Граница между группами элементов, рассматриваемых как металлы, металлоиды или неметаллы, неясна. По этой причине некоторые исследователи, основываясь на каком-то свойстве, предлагают считать тот или иной элемент металлоидом. Было указано, например, что углерод, алюминий или селен следует классифицировать как металлоиды.

Была сделана попытка установить критерии выбора, позволяющие классифицировать химический элемент как металл, металлоиды или неметаллы. Другие критерии выбора включают энергию ионизации, электроотрицательность и эффективность упаковки различных химических элементов.

Ссылки

1. Иден Фрэнсис. (2002). Классификация элементов. Взято с: dl.clackamas.edu
2. Металлы, металлоиды и неметаллы. Взято с: angelo.edu
3. Элементы. Металлоиды. Взято с: elements.org.es
4. Пример. (2013). Металлоиды. Взято с: examplede.com
5. Wikipedia. (2018). Металлоидное. Взято с: en.wikipedia.org
6. Химия Быстрые Посты. (2011). Металлоиды (полуметаллы). Взято с: chemistry.patent-invent.com
7. Редакторы энциклопедии Британника. (2016, 18 октября). Металлоидное. Взято с: britannica.com