Metalloids: Đặc điểm, tính chất và công dụng

Các kim loại hoặc bán kim loại là một nhóm các nguyên tố hóa học có tính chất vật lý và hóa học trung gian giữa kim loại và phi kim. Hầu hết các nhà nghiên cứu hóa học chấp nhận các yếu tố hóa học sau đây là các kim loại: boron, silic, asen, gecmani, antimon và Tellurium (màu xanh lá cây trong hình dưới đây).

Tuy nhiên, một nhóm nhỏ hơn các nhà nghiên cứu đã thêm polonium, astatine (màu xanh) và selenium (màu hồng) vào các kim loại.

Thậm chí, dựa trên một số tính chất, họ cho rằng các nguyên tố hóa học carbon và nhôm (màu vàng) cũng nên được coi là các kim loại.

Đặc điểm chính của các kim loại

Tình hình trong bảng tuần hoàn

Các kim loại được đặt trong bảng tuần hoàn theo đường chéo giảm dần giữa các cột 13, 14, 15, 16 và 17, bắt đầu bằng boron ở góc trên bên trái và kết thúc bằng astatine ở góc dưới bên phải.

Các kim loại nằm ở bên trái của các kim loại và phi kim ở bên phải của chúng; do đó, chúng đại diện cho ranh giới giữa cả hai loại vật chất.

Chúng tạo thành hợp kim với kim loại

Các kim loại tạo thành hợp kim với kim loại và phản ứng với phi kim, ví dụ, với oxy, lưu huỳnh và halogen.

Chất bán dẫn điện

Đối với hầu hết các phần họ được coi là chất bán dẫn điện, độ dẫn của chúng phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ thấp, độ dẫn điện thấp, vì vậy chúng đóng vai trò là chất cách điện, nhưng khi chúng nóng lên, khả năng dẫn điện của chúng tăng lên.

Cơ sở của ngành công nghiệp điện tử

Các chất bán dẫn là cơ sở của sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử, cũng như một trong những tính toán và khoa học máy tính. Ngoài ra, ứng dụng được làm từ silicon rất hữu ích trong lĩnh vực này.

Trạng thái đẳng hướng

Các kim loại có trạng thái đẳng hướng khác nhau (các dạng tinh thể khác nhau); Ví dụ, asen có các tinh thể màu đen, vàng hoặc xám.

Trong tự nhiên, chúng thường không được tìm thấy dưới dạng các nguyên tố hóa học tinh khiết, mà liên kết hoặc hình thành các cốt liệu trong khoáng chất cùng với chì, lưu huỳnh, sắt, v.v.

Tính chất hóa lý

Tính chất vật lý

Chúng xuất hiện dưới dạng chất rắn sáng. Ở khía cạnh này, chúng giống với kim loại. Chúng giòn và không đàn hồi lắm, vì vậy chúng không thể kéo dài ở dạng dây, nghĩa là chúng không dễ uốn. Ngoài ra, việc chuyển đổi thành tấm rất khó khăn, do đó các kim loại không dễ uốn.

Chúng có khả năng dẫn điện và nhiệt độ mặc dù ở mức độ thấp hơn kim loại. Trong các kim loại có các nguyên tố hóa học, dựa trên cấu trúc dải của chúng, được phân loại là chất bán dẫn.

Nhóm này bao gồm boron, silicon, gecmani và antimon. Asen và Tellurium được phân loại là bán kết.

Điểm kết hợp

Boro 2.076º C; Silic 1, 414º C; Germanium 938, 25 C; Asen 817º C; Antimon 630, 13 ° C; Tellurium 449, 51º C và Polonium 254º C.

Điểm sôi

Boron 3.927º C; Silic 3, 265 ° C; Germanium 2.833º C; Asen 614º C; Antimon 1, 587 ° C; Telurio 988º C và Polonio 962º C.

Mật độ

Boron 2, 34 g / cm3: Silicon 2, 33 g / cm3; Germanium 5.323 g / cm3; Asen 5.727; Antimon 6, 697 g / cm3; Telurium 6, 24 g / cm3 và Polonium 9, 32 g / cm3.

Tính chất hóa học

Chúng hoạt động tương tự như phi kim loại, tạo thành các oxaxit như SiO ₂ và có hành vi lưỡng tính. Các kim loại có thể hoạt động giống như một axit hoặc một bazơ tùy thuộc vào độ pH của môi trường.

Công dụng

Về chúng sinh

- Asen được sử dụng trong nông nghiệp làm thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ. Ngoài ra, nó được sử dụng để đặt nó dưới dạng bột hoặc dung dịch lỏng lên gia súc để loại bỏ côn trùng và ký sinh trùng khỏi động vật. Canxi arsenate được sử dụng để loại bỏ mọt từ viên nang bông.

-Senic được sử dụng làm chất bảo quản gỗ do độc tính của nó đối với côn trùng và nấm.

-Arsenic được sử dụng trong điều trị bệnh bạch cầu cấp tính Promyelocytic, một loại ung thư máu. Nó được sử dụng trong việc phát triển giải pháp Fowler để sử dụng trong điều trị bệnh vẩy nến. Một đồng vị phóng xạ của arsenic (74As) được sử dụng trong việc định vị các khối u ung thư có trong cơ thể người.

-Arsenic là một phần của Melarsoprol, một loại thuốc được sử dụng trong điều trị bệnh Trypanosomia ở người châu Phi. Bệnh ký sinh trùng lây truyền qua ruồi tsetse.

- Tellurium oxide đã được sử dụng trong điều trị viêm da tiết bã. Tương tự như vậy, các hợp chất Tellurium khác được sử dụng làm chất chống vi trùng.

Boron, ở dạng axit boric, được sử dụng như một chất khử trùng nhẹ ở mắt, mũi và cổ họng.

Trong kính và men

-Các Tellurium được sử dụng trong sản xuất kính màu xanh, nâu và đỏ. Các kim loại có thể lắng đọng điện hóa trên bạc tạo ra một kết thúc đen.

Antimon được sử dụng để cho kính và tráng men màu vàng. Boron được sử dụng trong sản xuất kính và gốm sứ. Đặc biệt, thủy tinh borosilicate có khả năng chống lại sự thay đổi nhiệt độ, đó là lý do tại sao nó được sử dụng trong các phòng thí nghiệm cho các phản ứng hóa học và chưng cất.

-Trong nhà bạn có thể nướng thức ăn bằng thủy tinh borosilicate, mà không làm vỡ các dụng cụ sử dụng.

- Silicon là cơ sở chính của ngành công nghiệp thủy tinh, can thiệp vào việc sản xuất hầu hết các vật thể thủy tinh.

- Oxit Germanium được sử dụng trong sản xuất ống kính của máy ảnh và ống kính của kính hiển vi. Ngoài ra, nó được sử dụng trong việc phát triển lõi sợi quang của nhiều ứng dụng.

Trong sản xuất vật liệu chất lượng cao hơn

-Các dạng arsen hợp kim với chì tạo ra sự giảm điểm nóng chảy như nhau. Điều này gây ra độ cứng lớn hơn trong hợp kim được sử dụng trong sản xuất bắn

- Việc bổ sung một lượng Tellurium trong khoảng 0, 1% đến 0, 6% của hợp kim chì làm tăng khả năng chống ăn mòn và lực kéo với sự gia tăng tính linh hoạt. Tellurium thường được thêm vào gang để tạo ra sự cứng của lớp bề mặt của các phần cứng.

- Antimon được sử dụng trong hợp kim để sản xuất vòng bi, tấm tích lũy và vật liệu in.

-Các silicon được sử dụng trong sản xuất các hợp kim có tính kháng axit cao hơn. Đó là trường hợp của Durirón, chứa 14% silicon.

Hợp kim silicon, sắt và nhôm được sử dụng để sản xuất các bộ phận có độ cứng lớn, được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô.

-Các dạng arsen hợp kim với bạch kim và đồng để tăng khả năng chống ăn mòn. Tương tự như vậy, asen được thêm vào đồng thau alpha để tăng sức đề kháng kẽm. Loại đồng này được sử dụng trong sản xuất vật liệu phụ kiện cho hệ thống ống nước.

Trong điện tử và điện toán

-Metalloids được sử dụng làm chất bán dẫn trong ngành công nghiệp điện tử và máy tính. Theo nghĩa này, silicon là công ty hàng đầu trong thương mại bán dẫn tạo thành nền tảng của điện tử và điện toán hiện đại. Silicon và các dẫn xuất của nó được sử dụng trong máy tính, đầu dò, pin mặt trời và màn hình LCD.

-Tellurium là một chất bán dẫn có ứng dụng trong quang điện và điện tử.

- Germanium là một kim loại bán dẫn được sử dụng cùng với silicon trong các mạch tích hợp tốc độ cao để cải thiện hiệu suất của nó. Mặc dù Germanium đã thay thế silicon ở một mức độ nào đó trong chức năng bán dẫn của nó, việc sử dụng nó đã được tăng cường trong việc sản xuất chip thu nhỏ.

- Germanium được sử dụng trong việc phát triển các tấm pin mặt trời. Ngay cả các robot do thám của hành tinh sao Hỏa cũng chứa Germanium trong pin mặt trời của chúng. Ngoài ra, gecmani được sử dụng trong sản xuất radar.

Hành động bảo vệ của các kim loại

Boron và các hợp chất liên quan của nó tạo ra sức đề kháng lớn đối với các vật liệu mà nó là một phần. Điều này cho phép sử dụng nó trong việc tạo ra các cấu trúc không gian. Ngoài ra, chúng được sử dụng trong việc tạo ra các câu lạc bộ golf và cần câu.

Hoạt động bảo vệ của cacbua boron được sử dụng làm hàng rào kiểm soát trong các lò phản ứng hạt nhân, hạn chế sự rò rỉ của chất phóng xạ. Ngoài ra, boron cacbua được sử dụng trong áo chống đạn và bọc thép xe tăng chiến tranh.

Silicon dioxide và silica, ở dạng đất sét hoặc cát, là các thành phần quan trọng của gạch, bê tông và xi măng, được sử dụng trong các hình thức xây dựng khác nhau.

Những người khác

-Các sulfua antimon được sử dụng trong pháo hoa và đèn flash của máy ảnh.

- Boron là một phần của nam châm neodymium.

- Silicone, một loại polymer có nguồn gốc từ silicon, được sử dụng trong điều chế dầu và sáp, cấy ghép vú, kính áp tròng, chất nổ và pháo hoa.

- Germanium được sử dụng trong việc phát triển đèn huỳnh quang và một số điốt LED. Ngoài ra, gecmani được sử dụng trong guitar điện để tạo ra âm thanh méo đặc trưng.

- Germanium được sử dụng trong ứng dụng hình ảnh nhiệt dùng trong quân sự và chữa cháy.

-Các antimon được sử dụng trong sản xuất diêm và lựu đạn và thiết bị định vị, cũng như mồi hộp mực.

-Các borat natri được sử dụng làm chất làm chậm quá trình cháy trong nhựa và cao su.

8 nguyên tố kim loại

Nhóm các nguyên tố hóa học này bao gồm boron, silicon, antimon, Tellurium, gecmani, asen, polonium và astatine. Tuy nhiên, số lượng lớn nhất các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực hóa học loại trừ polonium và astatus là các kim loại.

Do đó, nhóm kim loại được chấp nhận nhiều nhất sẽ là boron, silicon, antimon, Tellurium, gecmani và asen.

Người ta đã chỉ ra rằng polonium là kim loại rõ ràng, vì hai dạng đẳng hướng của nó là các chất dẫn kim loại. Mặt khác, astatine được phân loại vào năm 2013 dưới dạng kim loại, mặc dù trước đó vào năm 1950, nó được chỉ định là halogen, một kim loại không phản ứng.

Ranh giới giữa các nhóm nguyên tố được coi là kim loại, kim loại hoặc phi kim loại là khó hiểu. Vì lý do này, một số nhà nghiên cứu, dựa trên một số tài sản, cho rằng yếu tố này hoặc yếu tố đó nên được coi là một kim loại. Nó đã được chỉ ra, ví dụ, carbon, nhôm hoặc selen nên được phân loại là các kim loại.

Nó đã được cố gắng để thiết lập các tiêu chí lựa chọn cho phép phân loại một nguyên tố hóa học là kim loại, kim loại hoặc phi kim loại. Trong số các tiêu chí lựa chọn khác là năng lượng ion hóa, độ âm điện và hiệu quả đóng gói của các nguyên tố hóa học khác nhau.