Χαρακτηριστικά μεταλλοειδών, ιδιότητες και χρήσεις

Το μεταλλοειδή ή ημιμεταλλικά είναι μια ομάδα χημικών στοιχείων με ενδιάμεσες φυσικές και χημικές ιδιότητες μεταξύ μετάλλων και μη-μετάλλων. Οι περισσότεροι χημικοί ερευνητές δέχονται τα παρακάτω χημικά στοιχεία ως μεταλλοειδή: βόριο, πυρίτιο, αρσενικό, γερμάνιο, αντιμόνιο και τελλούριο (πράσινο στην παρακάτω εικόνα).

Ωστόσο, μια μικρότερη ομάδα ερευνητών προσθέτουν την πολυομυελίτιδα, την αστατίνη (μπλε) και το σελήνιο (ροζ) στα μεταλλοειδή..

Ακόμη, με βάση κάποιες ιδιότητες, προτείνουν ότι τα χημικά στοιχεία άνθρακα και αλουμινίου (κίτρινο) θα πρέπει επίσης να θεωρούνται ως μεταλλοειδή..

Ευρετήριο

• 1 Κύρια χαρακτηριστικά των μεταλλοειδών
  • 1.1 Κατάσταση στον περιοδικό πίνακα
  • 1.2 Μορφοποιεί κράματα με μέταλλα
  • 1.3 Ηλεκτρικοί ημιαγωγοί
  • 1.4 Βάση της ηλεκτρονικής βιομηχανίας
  • 1.5 Αλλοτροπικές καταστάσεις
• 2 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
  • 2.1 Φυσικές ιδιότητες
  • 2.2 Χημικές ιδιότητες
• 3 Χρήσεις
  • 3.1 Σχετικά με τα ζωντανά όντα
  • 3.2 Σε γυαλιά και σμάλτα
  • 3.3 Στην παραγωγή υλικών υψηλότερης ποιότητας
  • 3.4 Στην ηλεκτρονική και την πληροφορική
  • 3.5 Προστατευτική δράση των μεταλλοειδών
  • 3.6 Άλλο
• 4 Τα 8 μεταλλοειδή στοιχεία
• 5 Αναφορές

Κύρια χαρακτηριστικά των μεταλλοειδών

Κατάσταση στον περιοδικό πίνακα

Τα μεταλλοειδή βρίσκονται στον περιοδικό πίνακα σε μια κατηφορική διαγώνιο μεταξύ των στηλών 13, 14, 15, 16 και 17, ξεκινώντας από το βόριο στην πάνω αριστερή γωνία και τελειώνοντας με την αστατίνη στην κάτω δεξιά γωνία.

Τα μέταλλα βρίσκονται στα αριστερά των μεταλλοειδών και τα μη μέταλλα στα δεξιά τους. ως εκ τούτου, αντιπροσωπεύουν το όριο μεταξύ των δύο τύπων ύλης.

Δημιουργούν κράματα με μέταλλα

Μεταλλοειδή κράματα είναι μέταλλα και αμέταλλα αντιδρούν με, για παράδειγμα, οξυγόνο, θείο και αλογόνα.

Ηλεκτρικά ημιαγωγοί

Ως επί το πλείστον, θεωρούνται ηλεκτρικοί ημιαγωγοί, η αγωγιμότητά τους εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Σε χαμηλές θερμοκρασίες η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι χαμηλή, επομένως χρησιμεύουν ως ηλεκτρικοί μονωτήρες, αλλά καθώς θερμαίνουν την ικανότητά τους να διεξάγουν αυξήσεις ηλεκτρισμού.

Βάση της ηλεκτρονικής βιομηχανίας

Οι ημιαγωγοί αποτελούν τη βάση της ανάπτυξης της ηλεκτρονικής βιομηχανίας, καθώς και της πληροφορικής και της πληροφορικής. Επίσης, η εφαρμογή που έχει κατασκευαστεί από πυρίτιο ήταν πολύ χρήσιμη σε αυτόν τον τομέα..

Αλλοτροπικές καταστάσεις

Τα μεταλλοειδή έχουν διαφορετικές αλλοτροπικές καταστάσεις (διαφορετικές κρυσταλλικές μορφές). για παράδειγμα, το αρσενικό παρουσιάζει μαύρους, κίτρινους ή γκρίζους κρυστάλλους.

Στη φύση συνήθως δεν απαντώνται ως καθαρά χημικά στοιχεία, αλλά συνδέονται ή σχηματίζουν συσσωματώματα σε ορυκτά μαζί με μόλυβδο, θείο, σίδηρο κ.λπ..

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Φυσικές ιδιότητες

Εμφανίζονται ως φωτεινά στερεά. Σε αυτή την πτυχή μοιάζουν με μέταλλα. Είναι εύθραυστα και ανελαστική, έτσι ώστε να μην μπορεί να τραβήξει μορφή σύρματος, δηλαδή δεν είναι πολύ όλκιμο. Επιπλέον, η μετατροπή του σε φύλλα είναι δύσκολη, έτσι ώστε τα μεταλλοειδή να είναι ελαφρώς εύπλαστα.

Είναι ικανές να παράγουν ηλεκτρισμό και θερμοκρασία, αν και σε μικρότερο βαθμό από τα μέταλλα. Μέσα στα μεταλλοειδή υπάρχουν χημικά στοιχεία τα οποία, με βάση τις δομές τους, ταξινομούνται ως ημιαγωγούς.

Αυτή η ομάδα αποτελείται από βόριο, πυρίτιο, γερμάνιο και αντιμόνιο. Το αρσενικό και το τελλούριο ταξινομούνται ως ημιμεταλλικά.

Σημεία σύντηξης

Boro 2.076 º C; Σιλικόνη 1.414º C; Γερμάνιο 938,25 ° C. Αρσενικό 817º C; Αντιομόνη 630,13 ° C. Tellurium 449,51 ° C και Polonium 254 ° C.

Σημεία βρασμού

Βόριο 3.927º C; Πυριτίου 3.265 ° C. Γερμάνιο 2,833º C; Αρσενικό 614º C; Αντιομόνη 1.587 ° C. Telurio 988º C και Polonio 962º C.

Πυκνότητες

Βόριο 2,34 g / cm³: Σιλικόνη 2,33 g / cm³? Γερμάνιο 5.323 g / cm³? Αρσενικό 5,727; Αντιομόνη 6.697 g / cm³? Tellurium 6,24 g / cm³ και Polonium 9,32 g / cm³.

Χημικές ιδιότητες

Συμπεριφέρονται παρόμοια με τα μη-μέταλλα, σχηματίζουν οξικά οξέα όπως το SiO₂ και έχουν αμφοτερική συμπεριφορά. Τα μεταλλοειδή μπορούν να συμπεριφέρονται ως οξύ ή βάση ανάλογα με το ρΗ του μέσου.

Χρησιμοποιεί

Σχετικά με τα ζωντανά όντα

-Το αρσενικό χρησιμοποιείται στη γεωργία ως εντομοκτόνο και ζιζανιοκτόνο. Επιπλέον, χρησιμοποιείται για να το τοποθετήσει ως σκόνη ή υγρό διάλυμα στα βοοειδή για την εξάλειψη των εντόμων και των παρασίτων από το ζώο. Το αρσενικό ασβέστιο χρησιμοποιείται για την εξάλειψη των βρουκέλλων από την κάψα βαμβακιού.

-Το αρσενικό χρησιμοποιείται ως συντηρητικό ξύλου λόγω της τοξικότητάς του στα έντομα και τους μύκητες.

-Το αρσενικό χρησιμοποιείται στη θεραπεία της οξείας προμυελοκυτταρικής λευχαιμίας, ενός τύπου καρκίνου του αίματος. Χρησιμοποιείται στην ανάπτυξη του διαλύματος Fowler για χρήση στη θεραπεία της ψωρίασης. Ένα ραδιενεργό ισότοπο του αρσενικού (⁷⁴As) χρησιμοποιείται στον εντοπισμό καρκινικών όγκων που υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα.

-Το αρσενικό είναι μέρος του Melarsoprol, ενός φαρμάκου που χρησιμοποιείται στη θεραπεία της ανθρώπινης αφρικανικής τρυπανοσωμίας. Παρασιτική ασθένεια που μεταδίδεται από τη μύγα tsetse.

-Το οξείδιο του τελλουρίου έχει χρησιμοποιηθεί στη θεραπεία της σμηγματορροϊκής δερματίτιδας. Παρομοίως, άλλες ενώσεις τελουρίου χρησιμοποιούνται ως αντιμικροβιακοί παράγοντες.

-Το βόριο, με τη μορφή βορικού οξέος, χρησιμοποιείται ως ήπιο αντισηπτικό στα μάτια, τη μύτη και το λαιμό.

Σε γυαλιά και σμάλτα

-Το τελλούριο χρησιμοποιείται στην παραγωγή μπλε, καφέ και κόκκινου γυαλιού. Το μεταλλοειδές μπορεί να εναποτεθεί ηλεκτρολυτικά επί του αργύρου παράγοντας μαύρο φινίρισμα.

-Το αντιμόνιο χρησιμοποιείται για να δώσει κίτρινο χρώμα στα γυαλιά και τα γυαλιά. Το βόριο χρησιμοποιείται στην παραγωγή γυαλιών και κεραμικών. Ειδικότερα, η βοριοπυριτικό γυαλί είναι ανθεκτικό σε αλλαγές της θερμοκρασίας, έτσι που χρησιμοποιούνται σε εργαστήρια σε χημικές αντιδράσεις και αποστάξεις.

-Στο σπίτι μπορείτε να ψήνετε τα τρόφιμα χρησιμοποιώντας βοριοπυριτικό γυαλί, χωρίς να σπάτε τα σκεύη που χρησιμοποιείτε.

-Το πυρίτιο αποτελεί τη βασική βάση της βιομηχανίας γυαλιού, παρεμβαίνοντας στην κατασκευή σχεδόν όλων των γυάλινων αντικειμένων.

-Το οξείδιο του γερμανίου χρησιμοποιείται στην κατασκευή φακών φωτογραφικών μηχανών και φακών μικροσκοπίων. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στην ανάπτυξη του πυρήνα των οπτικών ινών πολλών εφαρμογών.

Στην παραγωγή υλικών υψηλότερης ποιότητας

-Το αρσενικό σχηματίζει κράματα με μόλυβδο που παράγουν μια μείωση στο σημείο τήξης του ίδιου. Αυτό προκαλεί μεγαλύτερη σκληρότητα στο κράμα που χρησιμοποιείται στην παραγωγή πυροβολισμών

-Η προσθήκη μιας ποσότητας τελλουρίου μεταξύ 0,1% και 0,6% ενός κράματος μολύβδου αυξάνει την αντοχή του σε διάβρωση και έλξη με αύξηση της ευκαμψίας. Το τελλούριο προστίθεται συνήθως στον χυτοσίδηρο για να παράγει μια σκλήρυνση του επιφανειακού στρώματος των σκληρυνθέντων τμημάτων.

-Το αντιμόνιο χρησιμοποιείται σε κράματα για να παράγει έδρανα, πλάκες συσσωρευτών και υλικό εκτύπωσης.

-Το πυρίτιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή κραμάτων με μεγαλύτερη αντοχή στα οξέα. Αυτή είναι η περίπτωση του Durirón, η οποία περιέχει 14% πυρίτιο.

Το κράμα του πυριτίου, του σιδήρου και του αλουμινίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή τμημάτων μεγάλης σκληρότητας, τα οποία χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία.

-Το αρσενικό σχηματίζει κράματα με πλατίνα και χαλκό για να αυξήσει την αντοχή του στη διάβρωση. Ομοίως, το αρσενικό προστίθεται στο άλφα-ορείχαλκο για να αυξήσει την αντοχή του ψευδαργύρου. Αυτός ο τύπος ορείχαλκου χρησιμοποιείται στην κατασκευή βοηθητικών υλικών για υδραυλικές εγκαταστάσεις.

Στα ηλεκτρονικά και στον υπολογισμό

-Τα μεταλλοειδή χρησιμοποιούνται ως ημιαγωγοί στη βιομηχανία ηλεκτρονικών και ηλεκτρονικών υπολογιστών. Με αυτή την έννοια, το πυρίτιο είναι ο ηγέτης στο εμπόριο ημιαγωγών που αποτελεί τη βάση της σύγχρονης ηλεκτρονικής και της πληροφορικής. Το πυρίτιο και τα παράγωγά του χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές, μετατροπείς, ηλιακά κύτταρα και οθόνες LCD.

-Το Tellurium είναι ένας ημιαγωγός που έχει εφαρμογές στην ηλεκτροοπτική και ηλεκτρονική.

-Γερμάνιο είναι ένα μεταλλοειδές ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με το πυρίτιο σε υψηλής ταχύτητας ολοκληρωμένα κυκλώματα για τη βελτίωση των επιδόσεων. Ενώ γερμάνιο έχει μετατοπιστεί σε κάποιο βαθμό στις τεχνολογίες ημιαγωγών λειτουργία πυριτίου της έχει ενισχυμένη χρήση του στην ανάπτυξη των μικροσκοπικών τσιπ.

-Το γερμάνιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ηλιακών συλλεκτών. Ακόμα και τα ρομπότ προσκόπων του πλανήτη Άρη περιέχουν γερμάνιο στα ηλιακά τους κύτταρα. Επιπλέον, το γερμάνιο χρησιμοποιείται στην κατασκευή ραντάρ.

Προστατευτική δράση των μεταλλοειδών

Το βόριο και οι συναφείς ενώσεις του προσδίδουν μεγάλη αντοχή στα υλικά από τα οποία είναι μέρος. Αυτό επιτρέπει τη χρήση του στη δημιουργία χωρικών δομών. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιούνται στην εκπόνηση κλουβιών γκολφ και ράβδων αλιείας.

Η προστατευτική δράση του καρβιδίου του βορίου χρησιμοποιείται ως φραγμοί ελέγχου σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, περιορίζοντας τη διαρροή ραδιενεργού υλικού. Επιπλέον, το καρβίδιο του βορίου χρησιμοποιείται σε αλεξίσφαιρα γιλέκα και στη θωράκιση δεξαμενών πολέμου.

Το διοξείδιο του πυριτίου και το διοξείδιο του πυριτίου, με τη μορφή πηλού ή άμμου, αποτελούν σημαντικά συστατικά τούβλων, σκυροδέματος και τσιμέντου, που χρησιμοποιούνται σε διάφορες μορφές κατασκευής.

Άλλοι

-Το σουλφίδιο του αντιμονίου χρησιμοποιείται σε πυροτεχνήματα και λαμπτήρες φλας τύπου κάμερας.

-Το βόριο είναι μέρος των μαγνητών νεοδυμίου.

-Η σιλικόνη, ένα πολυμερές που προέρχεται από πυρίτιο, χρησιμοποιείται στην παρασκευή ελαίων και κηρών, εμφυτευμάτων στήθους, φακών επαφής, εκρηκτικών και πυροτεχνικών.

-Το γερμάνιο χρησιμοποιείται στην κατασκευή λαμπτήρων φθορισμού και ορισμένων διόδων LED. Επιπλέον, το γερμάνιο χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικές κιθάρες για να παράγει ένα χαρακτηριστικό τόνο παραμόρφωσης.

-Το γερμάνιο χρησιμοποιείται στην εφαρμογή της θερμικής απεικόνισης για στρατιωτική χρήση και πυρόσβεση.

-Το αντιμόνιο χρησιμοποιείται στην κατασκευή αγώνων και χειροβομβίδων και εντοπιστών ιχνηθέτη, καθώς και σε αστάρια φυσιγγίων.

-Το βορικό νάτριο χρησιμοποιείται ως επιβραδυντικό καύσης σε πλαστικά και ελαστικά.

Τα 8 μεταλλοειδή στοιχεία

Αυτή η ομάδα χημικών στοιχείων αποτελείται από βόριο, πυρίτιο, αντιμόνιο, τελλούριο, γερμάνιο, αρσενικό, πολόνιο και αστατίνη. Ωστόσο, ο μεγαλύτερος αριθμός ερευνητών στον τομέα της χημείας αποκλείει το polonium και το astatus ως μεταλλοειδή.

Ως εκ τούτου, η ομάδα των μεταλλοειδών που έγιναν ως επί το πλείστον αποδεκτές, θα σχηματιζόταν από βόριο, πυρίτιο, αντιμόνιο, τελλούριο, γερμάνιο και αρσενικό.

Έχει επισημανθεί ότι το πολόνιο είναι σαφώς μεταλλικό, αφού οι δύο αλλοτροπικές μορφές του είναι μεταλλικοί αγωγοί. Από την άλλη πλευρά, η αστατίνη ταξινομήθηκε το 2013 ως μέταλλο, αν και προηγουμένως το 1950 χαρακτηρίστηκε ως αλογόνο, μη δραστικό μέταλλο.

Το όριο μεταξύ των ομάδων στοιχείων που θεωρούνται ως μέταλλα, μεταλλοειδή ή μη μέταλλα προκαλεί σύγχυση. Για το λόγο αυτό, ορισμένοι ερευνητές, που βασίζονται σε κάποια ιδιότητα, υποδηλώνουν ότι αυτό ή εκείνο το στοιχείο πρέπει να θεωρείται ως μεταλλοειδές. Έχει επισημανθεί, για παράδειγμα, ότι ο άνθρακας, το αργίλιο ή το σελήνιο πρέπει να ταξινομηθούν ως μεταλλοειδή.

Έχει δοθεί προσπάθεια να καθοριστούν κριτήρια επιλογής που να επιτρέπουν την ταξινόμηση ενός χημικού στοιχείου ως μέταλλο, μεταλλοειδή ή μη μέταλλο. Μεταξύ άλλων κριτηρίων επιλογής είναι η ενέργεια ιοντισμού, η ηλεκτραρνητικότητα και η αποτελεσματικότητα συσκευασίας των διαφόρων χημικών στοιχείων.

Αναφορές

1. Eden Francis. (2002). Ταξινόμηση των στοιχείων. Από: dl.clackamas.edu
2. Μέταλλα, μεταλλοειδή και μη μέταλλα. Από: angelo.edu
3. Στοιχεία Μεταλλοειδή Από: elementos.org.es
4. Παράδειγμα. (2013). Μεταλλοειδή Από: ejemplode.com
5. Wikipedia. (2018). Μεταλλοειδές. Λαμβάνεται από: en.wikipedia.org
6. Χημεία Quick Fasts. (2011). Μεταλλοειδή (Semimetals). Λαμβάνεται από: chemistry.patent-invent.com
7. Οι συντάκτες της Εγκυκλοπαίδειας Britannica. (18 Οκτωβρίου 2016). Μεταλλοειδές. Λήψη από: britannica.com