METAL·LOIDES: CARACTERÍSTIQUES, PROPIETATS I USOS - QUIMICA - 2026

Els metal·loides o semimetalls són un grup d'elements químics amb propietats físiques i químiques intermèdies entre els metalls i els no metalls. La major part dels investigadors químics accepten com metal·loides als següents elements químics: el bor, el silici, l'arsènic, el germani, l'antimoni i a l'tel·luri (de color verd a la imatge inferior).

No obstant això, un grup menor d'investigadors afegeixen als metal·loides a el poloni, àstat (de color blau) i el seleni (de color rosat).

Font: By Sandbh, from Wikimedia Commons

Fins i tot, basant-se en algunes propietats, suggereixen que s'han de considerar també com metal·loides als elements químics carboni i alumini (de color groc).

Característiques principals dels metal·loides

Situació a la taula periòdica

Els metal·loides se situen en la taula periòdica en una diagonal descendent entre les columnes 13, 14, 15, 16 i 17, començant amb el bor en l'extrem superior esquerre i concloent amb l'àstat a l'extrem inferior dret.

Els metalls es situen a l'esquerra dels metal·loides i els no metalls a la seva dreta; per tant, representen la frontera entre els dos tipus de matèria.

Formen aliatges amb els metalls

Els metal·loides formen aliatges amb els metalls i reaccionen amb els no metalls, per exemple, amb l'oxigen, sofre i els halògens.

Semiconductors elèctrics

En la seva major part es consideren com semiconductors elèctrics, sent el seu conductància dependent de la temperatura. A baixes temperatures la conductància elèctrica és baixa, de manera que compleixen una funció d'aïllants elèctrics, però a mesura que s'escalfen s'incrementa la seva capacitat de conduir l'electricitat.

Base de la indústria electrònica

Els semiconductors són la base de el desenvolupament de la indústria electrònica, així com la de computació i la informàtica. Així mateix, ha estat de gran utilitat en aquest camp l'aplicació que s'ha fet el silici.

Estats alotrópicos

Els metal·loides presenten diferents estats al·lotròpics (formes cristal·lines diferents); així per exemple, l'arsènic presenta vidres negres, grocs o grisos.

En la naturalesa no solen trobar-se com elements químics purs, sinó més aviat associats o formant agregats en minerals juntament amb el plom, el sofre, el ferro, etc.

Propietats físiques i químiques

propietats físiques

Es presenten com a sòlids brillants. En aquest aspecte s'assemblen als metalls. Són trencadissos i poc elàstics, per la qual cosa no se'ls poden estirar en forma de filferro, és a dir són poc dúctils. A més, la seva transformació en làmines és dificultosa, de manera que els metal·loides són poc mal·leables.

Són capaços de conduir l'electricitat i la temperatura encara que en menor grau que els metalls. Dins dels metal·loides ha elements químics que, en base als seus estructures de bandes, es classifiquen com semiconductors.

Aquest grup està format pel bor, el silici, el germani i l'antimoni. L'arsènic i el tel·luri es classifiquen com semimetalls.

Punts de Fusió

Bor 2.076º C; Silici 1.414º C; Germani 938,25º C; Arsènic 817º C; Antimoni 630,13º C; Tel·luri 449,51º C i Poloni 254º C.

Punts d'Ebullició

Bor 3.927º C; Silici 3.265º C; Germani 2.833º C; Arsènic 614º C; Antimoni 1.587º C; Tel·luri 988º C i Poloni 962º C.

densitats

Bor 2,34 g / cm ³: Silici 2,33 g / cm ³; Germani 5,323 g / cm ³; Arsènic 5,727; Antimoni 6.697 g / cm ³; Tel·luri 6,24 g / cm ³ i Poloni 9,32 g / cm ³.

propietats químiques

Es comporten en forma semblants als no metalls, formen oxoàcids com el SiO ₂ i tenen un comportament anfotérico. Els metal·loides poden comportar-se com un àcid o una base depenent de l'pH de mig.

usos

Sobre els éssers vius

-El arsènic s'utilitza en agricultura com a insecticida i herbicida. A més, es fa servir per col·locar-ho com pols o en solució líquida sobre el bestiar per eliminar insectes i paràsits de l'animal. L'arseniat càlcic és utilitzat per eliminar el corc de la càpsula de l'cotó.

-El arsènic s'utilitza com a conservant de les fustes per la seva toxicitat per als insectes i els fongs.

-El arsènic s'usa en el tractament de la Leucèmia promielocítica aguda, un tipus de càncer sanguini. S'utilitza en l'elaboració de la solució de Fowler d'ús en el tractament de la psoriasi. Un isòtop radioactiu de l'arsènic (⁷⁴ As) s'utilitza en la localització de tumors cancerígens presents en el cos humà.

-El arsènic forma part de l'Melarsoprol, medicament utilitzat en el tractament de la Tripanosomiasi Africana Humana. Malaltia parasitària transmesa per la mosca tsetsé.

-El òxid de tel·luri s'ha utilitzat en el tractament de la dermatitis seborreica. Així mateix, altres compostos de l'tel·luri són usats com a agents antimicrobians.

-El bor, sota la forma d'àcid bòric, s'usa com a antisèptic suau als ulls, el nas i la gola.

En vidres i esmalts

-El tel·luri s'utilitza en la producció de vidres blaus, marrons i vermells. El metal·loide pot dipositar electrolíticament sobre la plata produint un acabat negrós.

-El antimoni s'utilitza conferir als vidres i als esmalts un matís groc. El bor s'utilitza en la producció de vidres i ceràmiques. Especialment, el vidre borosilicado és resistent als canvis de temperatura pel que s'usa en els laboratoris en reaccions químiques i destil.

-En la llar es poden enfornar els aliments usant el vidre borosilicado, sense que es produeixi una ruptura dels estris utilitzats.

-El silici és la base principal de la indústria de l'vidre, intervenint en la fabricació de gairebé tots els objectes de vidre.

-El òxid de germani es fa servir en la fabricació de les lents de les càmeres fotogràfiques i de les lents dels microscopis. A més, s'usa en l'elaboració de l'nucli de les fibres òptiques de nombroses aplicacions.

En la producció de materials de major qualitat

-El arsènic forma aliatges amb el plom produint un descens en el punt de fusió de la mateixa. Això provoca una duresa més gran en l'aliatge que s'utilitza en la producció de perdigons

-El afegit d'una quantitat de tel·luri entre el 0,1% i el 0,6% d'un aliatge amb plom, augmenta la seva resistència a la corrosió ia la tracció amb un augment de la flexibilitat. Se sol afegir tel·luri a el ferro fos per produir un enduriment de la capa superficial de les peces temperades.

-El antimoni s'usa en aliatges per produir coixinets, plaques d'acumuladors i material d'impremta.

-El silici s'usa en la producció d'aliatges amb major resistència als àcids. Tal és el cas de l'Durirón, el qual conté un 14% de silici.

L'aliatge de silici, ferro i alumini s'utilitza per a l'elaboració de peces de gran duresa, les quals s'utilitzen en la indústria automotriu.

-El arsènic forma aliatges amb el platí i el coure per augmentar la seva resistència a la corrosió. Així mateix, s'afegeix arsènic a l'alfa-llautó per augmentar la resistència de l'zinc. Aquest tipus de llautó s'utilitza en l'elaboració de materials d'accessoris per a la fontaneria.

En l'electrònica i la computació

-Els metal·loides s'usen com semiconductors en la indústria de l'electrònica i la computació. En aquest sentit, el silici és el líder en el comerç dels semiconductors que formen la base de l'electrònica moderna i la computació. El silici i els seus derivats s'utilitzen en els ordinadors, transitores, cèl·lules solars i pantalles de LCD.

-El tel·luri és un semiconductor que té aplicacions en la electróptica i en l'electrònica.

-El germani és un metal·loide semiconductor que s'usa juntament amb el silici en els circuits integrats de gran velocitat per millorar el seu rendiment. Tot i que el germani s'ha desplaçat en cert grau a l'silici en la seva funció de semiconductor, s'ha potenciat el seu ús en l'elaboració de xips miniaturitzats.

-El germani s'utilitza en l'elaboració de panells solars. Fins i tot els robots exploradors de la planeta Mart contenen el germani en les seves cèl·lules solars. A més, el germani s'utilitza en la fabricació dels radars.

Acció Protectora dels Metal·loides

El bor i els seus compostos relacionats confereixen gran resistència als materials dels quals forma part. Això permet el seu ús en la creació d'estructures espacials. Addicionalment, es fan servir en l'elaboració de pals de golf i de canyes de pescar.

L'acció protectora de l'carbur de bor s'usa com a barreres de control en els reactors nuclears, limitant les fuites de l'material radioactiu. A més, el carbur de bor s'utilitza en les armilles antibales i en el blindatge dels tancs de guerra.

El diòxid de silici i sílice, en forma d'argila o sorra, són components importants de maons, formigó i ciment, utilitzats en les diferents formes de la construcció.

altres

-El sulfur d'antimoni s'empra en els focs artificials i en els llums tipus flash de les càmeres fotogràfiques.

-El bor és part dels imants de neodimidio.

-La silicona, un polímer derivat de l'silici, s'utilitza en l'elaboració d'olis i ceres, implants mamaris, lents de contacte, explosius i en pirotècnia.

-El germani s'utilitza en l'elaboració de les làmpades fluorescents i alguns díodes LED. A més, el germani s'utilitza en les guitarres elèctriques per produir un to de distorsió característic.

-El germani s'usa en l'aplicació d'imatges tèrmiques per a l'ús militar i la lluita contra incendis.

-El antimoni s'utilitza en la fabricació de llumins i de granades traçadores i localitzadores, així com en fulminants per a cartutxos.

-El borat de sodi s'utilitza com retardant de la combustió en plàstics i cautxús.

Els 8 elements metal·loides

Aquest grup d'elements químics està format per bor, silici, antimoni, tel·luri, germani, arsènic, poloni i àstat. No obstant això, el major nombre d'investigadors de el camp de la química exclouen com metal·loides a el poloni i a l'àstat.

Per tant, el grup dels metal·loides majorment acceptat, estaria format per bor, silici, antimoni, tel·luri, germani i arsènic.

S'ha assenyalat que el poloni és distintivament metàl·lic, ja que els seus dos formes al·lotròpiques són conductors metàl·lics. D'altra banda, l'àstat va ser classificat en 2013 com un metall, encara que prèviament el 1950 es va assenyalar com un halogen, un no metall reactiu.

El límit entre els grups d'elements considerats com metalls, metal·loides o no metalls és confús. Per aquesta raó alguns investigadors, basant-se en alguna propietat, suggereixen que tal o qual element han de ser considerats com metal·loide. S'ha assenyalat, per exemple, que el carboni, l'alumini o el seleni, haurien de classificar com metal·loides.

S'ha tractat d'establir criteris de selecció que permetin classificar a un element químic com metall, metal·loides o no metall. Entre d'altres criteris de selecció estan l'energia d'ionització, l'electronegativitat i l'eficiència d'empaquetament dels diferents elements químics.

referències

1. Eden Francis. (2002). Classification of the Elements. Pres de: dl.clackamas.edu
2. Metals, Metalloids, and Nonmetals. Pres de: angelo.edu
3. Elements. Metal·loides. Pres de: elementos.org.es
4. Ejemplode. (2013). Metal·loides. Pres de: ejemplode.com
5. Wikipedia. (2018). Metalloid. Pres de: en.wikipedia.org
6. Chemistry Quick Fasts. (2011). Metalloids (Semimetals). Pres de: chemistry.patent-invent.com
7. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (18 d'octubre de 2016). Metalloid. Pres de: britannica.com