МЕТАЛОЇДИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

У металоїди або напівметали представляють собою групу хімічних елементів з фізичними властивостями і проміжними хімічною сполукою між металами і неметалами. Більшість хімічних дослідників сприймають такі металеві елементи як бор: кремній, кремній, миш'як, германій, сурму та телур (показані зеленим кольором на зображенні нижче).

Однак менша група дослідників додає металоїди полоній, астату (синього кольору) та селен (рожевий колір).

Джерело: За Sandbh, з Вікісховища

Навіть виходячи з деяких властивостей, вони припускають, що хімічні елементи вуглець і алюміній (жовтого кольору) також слід розглядати як металоїди.

Основні характеристики металоїдів

Ситуація на періодичній таблиці

Металоїди розміщені на періодичній таблиці по діагоналі вниз між стовпцями 13, 14, 15, 16 та 17, починаючи з бору вліво і закінчуючи астатином в нижньому правому куті.

Метали розташовані ліворуч від металоїдів і неметалів праворуч; тому вони представляють межу між обома типами матерії.

Вони утворюють сплави з металами

Металоїди утворюють сплави з металами та реагують з неметалами, наприклад киснем, сіркою та галогенами.

Електричні напівпровідники

Здебільшого вони розглядаються як електричні напівпровідники, їх провідність залежить від температури. При низьких температурах електропровідність низька, тому вони виступають електричними ізоляторами, але в міру їх нагрівання підвищується здатність проводити електроенергію.

База електроніки

Напівпровідники є основою розвитку галузі електроніки, а також обчислювальної техніки та інформатики. Аналогічно, в цій галузі було дуже корисно застосування, виготовлене з кремнію.

Алотропні стани

Металоїди мають різні алотропні стани (різні кристалічні форми); таким чином, наприклад, у миш'яку є чорні, жовті або сірі кристали.

У природі вони зазвичай не зустрічаються як чисті хімічні елементи, а скоріше пов'язані або утворюють агрегати в мінералах разом зі свинцем, сіркою, залізом тощо.

Фізичні та хімічні властивості

Фізичні властивості

Вони виглядають як блискучі тверді тіла. У цьому відношенні вони нагадують метали. Вони крихкі і не дуже еластичні, тому їх не можна натягнути в дріт, тобто не дуже пластичні. Крім того, перетворення його на аркуші утруднене, тому металоїди не дуже ковкі.

Вони здатні проводити електрику і температуру, хоча в меншій мірі, ніж метали. Усередині металоїдів є хімічні елементи, які за їхніми смуговими структурами класифікуються як напівпровідники.

Ця група складається з бору, кремнію, германію та сурми. Миш’як і телур відносять до напівметалів.

Fusion Points

Бор 2,076 ° C; Кремній 1414 ° С; Германій 938,25 ° C; Миш’як 817 ° C; Сурма 630,13 ° С; Телур 449,51º С і Полоній 254ºС.

Точки кипіння

Бор 3,927 ° C; Кремній 3,265 ° С; Германій 2833 ° C; Миш'як 614 ° C; Сурма 1,587º С; Теллур 988ºС та полоній 962ºС.

Щільності

Бор 2,34 г / см ³ : кремній 2,33 г / см ³ ; Германій 5,323 г / см ³ ; Миш’як 5 727; Сурма 6,697 г / см ³ ; Телур 6,24 г / см ³ і Полоній 9,32 г / см ³ .

Хімічні властивості

Вони поводяться аналогічно неметалам, вони утворюють оксакислоти, як SiO _2, і мають амфотерну поведінку. Металоїди можуть поводитись як кислота або основа в залежності від рН середовища.

Програми

Про живих істот

-Арсен використовується в сільському господарстві як інсектицид і гербіцид. Крім того, його використовують для розміщення у вигляді порошку або в рідкому розчині на тваринництві для усунення комах та паразитів від тварини. Арсенат кальцію використовується для знищення довгоносика бавовняної цибулі.

-Арсен застосовується як консервант деревини через його токсичності для комах та грибів.

-Арсен застосовується при лікуванні гострого промиелоцитарного лейкозу, типу раку крові. Його використовують при приготуванні розчину Фоулера для використання при лікуванні псоріазу. Радіоактивний ізотоп миш'яку ( ⁷⁴ As) використовується при локалізації ракових пухлин, присутніх в організмі людини.

-Арсен входить до складу Меларсопролу, ліки, що використовується при лікуванні африканського трипаносомозу. Паразитарне захворювання, що передається мухою цеце.

-Оксид целулію застосовується при лікуванні себорейного дерматиту. Так само інші сполуки телуру використовуються як протимікробні засоби.

-Бор, у формі борної кислоти, використовується як м'який антисептик для очей, носа та горла.

У окулярах та емалях

-Теллуріум використовується у виробництві синіх, коричневих та червоних окулярів. Металлоїд може електролітично наноситися на срібло, отримуючи чорнувате покриття.

-Антиман використовується для надання окулярам та емалям жовтого відтінку. Бор використовується у виробництві скла та кераміки. Зокрема, боросилікатне скло стійке до температурних змін, через що його використовують у лабораторіях при хімічних реакціях та дистиляціях.

-В домашніх умовах їжу можна запікати, використовуючи боросилікатне скло, не спричиняючи руйнування посуду.

-Кремній є основною базою скляної промисловості, яка бере участь у виробництві майже всіх скляних предметів.

-Оксид германію використовується у виробництві лінз фотоапаратів та мікроскопів. Крім того, його використовують у виробництві серцевини оптичних волокон для багатьох застосувань.

У виробництві матеріалів більш високої якості

-Арсен утворює сплави зі свинцем, спричиняючи зниження його температури плавлення. Це викликає більш високу твердість у сплаві, що використовується при виробництві дробовика.

-Добавка кількості телуру між 0,1% та 0,6% сплаву зі свинцем підвищує його стійкість до корозії та тяги із збільшенням гнучкості. Телур часто додають до чавуну для затвердіння поверхневого шару загартованих деталей.

-Антимонія використовується в сплавах для виготовлення підшипників, акумуляторних пластин і друкарського матеріалу.

-Кремній використовується у виробництві сплавів з більшою стійкістю до кислот. Такий випадок Duriron, який містить 14% кремнію.

Сплав кремнію, заліза та алюмінію використовується для виробництва дуже твердих деталей, які застосовуються в автомобільній промисловості.

-Арсен утворює сплави з платиною та міддю для підвищення його стійкості до корозії. Також миш’як додають до альфа-латуні для підвищення стійкості цинку. Цей тип латуні використовується при виробництві аксесуарів для сантехніки.

В електроніці та обчислювальній техніці

-Металоїди використовуються як напівпровідники в електроніці та обчислювальній промисловості. У цьому сенсі кремній є лідером у торгівлі напівпровідниками, що складає основу сучасної електроніки та обчислювальної техніки. Кремній та його похідні застосовуються в комп'ютерах, транзитерах, сонячних батареях та РК-екранах.

-Теллуріум - це напівпровідник, який має застосування в електрооптиці та електроніці.

-Нерманій - це напівпровідниковий металоїд, який використовується спільно з кремнієм у високошвидкісних інтегральних схемах для підвищення продуктивності. Хоча германій дещо витіснив кремній у ролі напівпровідника, його використання в мініатюризованих мікросхемах було розширено.

-Нерманій використовується у виробництві сонячних панелей. Навіть досліджуючі роботи на планеті Марс містять германій у своїх сонячних елементах. Крім того, германій використовується у виробництві радарів.

Захисна дія металоїдів

Бор та пов'язані з ним сполуки надають велику стійкість до матеріалів, до складу яких він входить. Це дозволяє використовувати його у створенні просторових структур. Додатково їх використовують у виробництві клубів для гольфу та вудок.

Захисна дія карбіду бору використовується як бар'єри контролю в ядерних реакторах, обмежуючи витік радіоактивних матеріалів. Крім того, карбід бору використовується в бронежилетах і в броні бойових танків.

Діоксид кремнію та діоксид кремнію у вигляді глини або піску є важливими компонентами цегли, бетону та цементу, що застосовуються в різних формах будівництва.

Інші

-Альфімовий сульфід застосовується у феєрверках та спалахах у камерах.

-Бор входить до складу неодимідієвих магнітів.

-Силікон, полімер, отриманий із кремнію, використовується у виробництві олій та воску, грудних імплантатів, контактних лінз, вибухових речовин та в піротехніці.

-Нерманій використовується у виробництві люмінесцентних ламп та деяких світлодіодних діодів. Крім того, германій використовується в електричних гітарах для створення характерних спотворень.

-Нерманій використовується в тепловізійних програмах для військового використання та гасіння пожеж.

-Антиман використовується у виробництві сірників та гранатометів та гранатометних гранат, а також у ґрунтовках для патронів.

-Натрієвий борат використовується як затримуючий горіння в пластмасі та каучуку.

8 металоїдних елементів

Ця група хімічних елементів складається з бору, кремнію, сурми, телуру, германію, миш'яку, полонію та астату. Однак найбільша кількість дослідників у галузі хімії виключає полоній та астати як металоїди.

Тому найбільш широко прийняту групу металоїдів становлять бор, кремній, сурма, телур, германій та миш’як.

Відмічено, що полоній є виразно металевим, оскільки дві його алотропні форми є металевими провідниками. З іншого боку, астатин був класифікований у 2013 році як метал, хоча раніше в 1950 році його позначали як галоген, реакційноздатний неметал.

Межа між групами елементів, що розглядаються як метали, металоїди або неметали, неясна. З цієї причини деякі дослідники, спираючись на якусь властивість, припускають, що той чи інший елемент слід розглядати як металлоїд. Наприклад, було вказано, що вуглець, алюміній або селен слід класифікувати як металоїди.

Була зроблена спроба встановити критерії відбору, які дозволяють класифікувати хімічний елемент як метал, металлоїди або неметал. Інші критерії відбору включають енергію іонізації, електронегативність та ефективність упаковки різних хімічних елементів.

Список літератури

1. Іден Френсіс. (2002). Класифікація елементів. Взято з: dl.clackamas.edu
2. Метали, металоїди та неметали. Взято з: angelo.edu
3. Елементи. Металоїди. Взято з: elements.org.es
4. Приклад. (2013). Металоїди. Взято з: examplede.com
5. Вікіпедія. (2018). Металоїд. Взято з: en.wikipedia.org
6. Хімія швидкі пости. (2011 р.). Металоїди (семеметали). Взято з: chemistry.patent-invent.com
7. Редактори Encyclopeedia Britannica. (2016 р., 18 жовтня). Металоїд. Взято з: britannica.com