МЕТАЛОИДИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На металоиди или полуметали са група на химични елементи с физически свойства и междинно химично съединение между метали и неметали. Повечето химически изследователи приемат следните метални елементи като металоиди: бор, силиций, арсен, германий, антимон и телур (зелено на изображението по-долу).

По-малка група от изследователи обаче добавят полоний, астати (син цвят) и селен (розов на цвят) към металоидите.

Източник: От Sandbh, от Wikimedia Commons

Дори въз основа на някои свойства те предполагат, че химичните елементи въглерод и алуминий (жълт на цвят) също трябва да се считат за металоиди.

Основни характеристики на металоидите

Ситуация в периодичната таблица

Металоидите са разположени на периодичната таблица по диагонал надолу между колони 13, 14, 15, 16 и 17, като се започва с бор в горната лява част и завършва с астатин в долната дясна част.

Металите са разположени вляво от металоидите, а неметалите вдясно; следователно те представляват границата между двата вида материя.

Те образуват сплави с метали

Металоидите образуват сплави с метали и реагират с неметали, например кислород, сяра и халогени.

Електрически полупроводници

В по-голямата си част те се считат за електрически полупроводници, като проводимостта им зависи от температурата. При ниски температури електрическата проводимост е ниска, така че те действат като електрически изолатори, но докато се нагряват, способността им да провеждат електричество се увеличава.

База за електронна индустрия

Полупроводниците са в основата на развитието на електронната индустрия, както и на изчислителната техника и информатиката. По същия начин приложението, което е направено от силиций, е много полезно в тази област.

Алотропни състояния

Металоидите имат различни алотропни състояния (различни кристални форми); така, например, арсенът има черни, жълти или сиви кристали.

В природата те обикновено не се намират като чисти химически елементи, а по-скоро се свързват или образуват агрегати в минерали заедно с олово, сяра, желязо и др.

Физични и химични свойства

Физични свойства

Те се появяват като лъскави твърди частици. В това отношение те приличат на метали. Те са крехки и не много еластични, така че не могат да бъдат опънати в тел, тоест не са много пластични. Освен това трансформацията му в листове е трудна, така че металоидите не са много ковсти.

Те са в състояние да провеждат електричество и температура, макар и в по-малка степен от металите. В рамките на металоидите има химически елементи, които въз основа на техните лентови структури са класифицирани като полупроводници.

Тази група се състои от бор, силиций, германий и антимон. Арсенът и телурът се класифицират като полуметали.

Fusion точки

Бор 2 076 ° С; Силиций 1414 ° С; Германий 938.25 ° С; Арсен 817 ° C; Антимон 630,13 ° С; Телур 449.51º C и полоний 254º C.

Точки на кипене

Бор 3 927 ° С; Силиций 3,265 ° С; Германий 2,833 ° С; Арсен 614 ° C; Антимон 1,587º С; Телур 988º C и полоний 962º C.

Максимална гъстота

Бор 2,34 g / cm ³: Силиций 2,33 g / cm ³; Германий 5.323 g / cm ³; Арсен 5,727; Антимон 6,697 g / cm ³; Телур 6,24 g / cm ³ и Polonium 9,32 g / cm ³.

Химични свойства

Те се държат по подобен начин с неметалите, образуват оксациди като SiO ₂ и имат амфотерно поведение. Металоидите могат да се държат като киселина или основа в зависимост от pH на средата.

Приложения

За живите същества

-Арсенът се използва в селското стопанство като инсектицид и хербицид. В допълнение, той се използва за поставяне на прах или в течен разтвор върху добитъка за елиминиране на насекоми и паразити от животното. Калциевият арсенат се използва за убиване на дълголетния памук.

-Арсенът се използва като консервант за дървесина поради токсичността си върху насекоми и гъбички.

-Арсенът се използва при лечението на остра промиелоцитна левкемия, вид рак на кръвта. Използва се при приготвянето на разтвора на Fowler за употреба при лечение на псориазис. Радиоактивен изотоп на арсен (⁷⁴ As) се използва при локализиране на ракови тумори, присъстващи в човешкото тяло.

-Арсенът е част от Melarsoprol, лекарство, използвано за лечение на човешка африканска трипаносомоза. Паразитна болест, предавана от мухата цеце.

-Теллуриев оксид е използван при лечението на себореен дерматит. По същия начин, други съединения на телур се използват като антимикробни средства.

-Бор под формата на борна киселина се използва като лек антисептик в очите, носа и гърлото.

В очила и емайли

-Теллуриумът се използва в производството на сини, кафяви и червени очила. Металоидът може да се нанася електролитно върху сребро, като се получава черен цвят.

-Антимонът се използва за придаване на очила и емайли с жълт оттенък. Борът се използва при производството на стъкло и керамика. По-специално боросиликатното стъкло е устойчиво на температурни промени, поради което се използва в лаборатории при химически реакции и дестилации.

-В домашни условия храната може да се пече с помощта на боросиликатно стъкло, без да причинява накъсване на използваните прибори.

-Silicon е основната база на стъкларската промишленост, участва в производството на почти всички стъклени предмети.

-Германиевият оксид се използва при производството на обективи за фотокамери и микроскопи. В допълнение, той се използва при производството на сърцевината на оптичните влакна за много приложения.

В производството на по-висококачествени материали

-Арсенът образува сплави с олово, което води до намаляване на точката му на топене. Това причинява по-висока твърдост на сплавта, използвана при производството на изстрел.

-Добавянето на количество телур между 0,1% и 0,6% от сплав с олово увеличава неговата устойчивост на корозия и сцепление с увеличаване на гъвкавостта. Телурът често се добавя към чугун за втвърдяване на повърхностния слой от закалени части.

-Антимът се използва в сплави за производство на лагери, акумулаторни плочи и печат.

-Силицийът се използва при производството на сплави с по-голяма устойчивост на киселини. Такъв е случаят с Duriron, който съдържа 14% силиций.

Сплавта на силиций, желязо и алуминий се използва за производството на много твърди части, които се използват в автомобилната индустрия.

-Арсенът образува сплави с платина и мед за повишаване устойчивостта му на корозия. Също така, арсенът се добавя към алфа-месинг, за да се увеличи устойчивостта на цинк. Този тип месинг се използва при производството на аксесоарни материали за водопровод.

В електрониката и изчислителната техника

-Металоидите се използват като полупроводници в електрониката и компютърната индустрия. В този смисъл силицийът е лидер в търговията с полупроводници, който е в основата на съвременната електроника и изчислителната техника. Силицият и неговите производни се използват в компютри, транзистори, слънчеви клетки и LCD екрани.

-Tellurium е полупроводник, който има приложения в електрооптика и електроника.

-Германий е полупроводников металоид, който се използва заедно със силиций във високоскоростни интегрални схеми за подобряване на производителността. Въпреки че германийът донякъде е изместил силиция в ролята си на полупроводник, използването му в миниатюрни чипове е засилено.

-Германий се използва при производството на слънчеви панели. Дори изследване на роботи на планетата Марс съдържа германий в слънчевите си клетки. Освен това германий се използва при производството на радари.

Защитно действие на металоидите

Борът и свързаните с него съединения предоставят голяма устойчивост на материалите, от които е част. Това позволява използването му при създаването на пространствени структури. Освен това те се използват в производството на голф клубове и въдици.

Защитното действие на бор карбида се използва като контролни бариери в ядрените реактори, ограничаващи изтичането на радиоактивни материали. Освен това борният карбид се използва в бронежилетки и в бронята на бойните танкове.

Силициевият диоксид и силициев диоксид, под формата на глина или пясък, са важни компоненти от тухли, бетон и цимент, използвани в различни форми на строителство.

Други

-Антимон сулфид се използва в фойерверки и флаш лампи в камерите.

-Борът е част от неодимидиевите магнити.

-Silicone, полимер, получен от силиций, се използва в производството на масла и восъци, гръдни импланти, контактни лещи, експлозиви и в пиротехниката.

-Германий се използва при производството на флуоресцентни лампи и някои LED диоди. Освен това германийът се използва в електрическите китари за създаване на характерен изкривяващ тон.

-Германий се използва в термични изображения за приложения за военни цели и пожарогасене.

-Антиманството се използва при производството на кибрити и гранати за трасиране и локатор, както и в грундове за патрони.

-Натриевият борат се използва като забавител на горенето в пластмасите и каучуците.

8-те металоидни елемента

Тази група химически елементи се състои от бор, силиций, антимон, телур, германий, арсен, полоний и астат. Въпреки това, най-голям брой изследователи в областта на химията изключват полоний и астат като металоиди.

Следователно най-широко приетата група металоиди би била съставена от бор, силиций, антимон, телур, германий и арсен.

За полоний е отбелязано, че е отличително метален, тъй като двете му алотропни форми са метални проводници. От друга страна, астатинът е класифициран през 2013 г. като метал, въпреки че по-рано през 1950 г. е определян като халоген, реактивен неметал.

Границата между групите елементи, считани за метали, металоиди или неметали, е неясна. Поради тази причина някои изследователи въз основа на някакво свойство предполагат, че този или онзи елемент трябва да се счита за металоид. Беше изтъкнато например, че въглеродът, алуминият или селенът трябва да бъдат класифицирани като металоиди.

Направен е опит за установяване на критерии за подбор, които позволяват класифицирането на химичен елемент като метал, металоиди или неметал. Други критерии за подбор включват йонизационна енергия, електроотрицателност и ефективност на опаковане на различните химични елементи.

Препратки

1. Eden Francis. (2002 г.). Класификация на елементите. Взето от: dl.clackamas.edu
2. Метали, металоиди и неметали. Взета от: angelo.edu
3. Елементи. Металоиди. Взета от: elements.org.es
4. Пример за. (2013). Металоиди. Взета от: examplede.com
5. Wikipedia. (2018). Металоиди. Взета от: en.wikipedia.org
6. Химия Бързи пости. (2011 г.). Металоиди (полуметали). Взета от: chemistry.patent-invent.com
7. Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (2016 г., 18 октомври). Металоиди. Взета от: britannica.com