METALOIDY: VLASTNOSTI, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Tyto metaloidy nebo polokovy jsou skupina chemických prvků s fyzikálními vlastnostmi a chemický meziprodukt mezi kovů a nekovů. Většina vědců v oboru chemie přijímá jako metaloidy následující chemické prvky: bór, křemík, arsen, germanium, antimon a tellur (zelená na obrázku níže).

Menší skupina vědců však k metaloidům přidává polonium, astate (modrá barva) a selen (růžová barva).

Zdroj: Sandbh, z Wikimedia Commons

I na základě některých vlastností naznačují, že chemické prvky uhlík a hliník (žlutá barva) by měly být považovány také za metaloidy.

Hlavní vlastnosti metaloidů

Situace v periodické tabulce

Metaloidy jsou umístěny v periodické tabulce na diagonále směrem dolů mezi sloupci 13, 14, 15, 16 a 17, počínaje bórem vlevo nahoře a končící astatinem vpravo dole.

Kovy jsou umístěny nalevo od metaloidů a nekovy napravo; představují tedy hranici mezi oběma typy látek.

Tvoří slitiny s kovy

Metalloidy tvoří slitiny s kovy a reagují s nekovy, například kyslíkem, sírou a halogeny.

Elektrické polovodiče

Většinou se považují za elektrické polovodiče, přičemž jejich vodivost závisí na teplotě. Při nízkých teplotách je elektrická vodivost nízká, takže fungují jako elektrické izolátory, ale jak se zahřívají, zvyšuje se jejich schopnost vést elektřinu.

Elektronický průmyslový základ

Polovodiče jsou základem vývoje v elektronickém průmyslu, jakož i v oblasti výpočetní techniky a informatiky. Podobně aplikace, která byla vyrobena z křemíku, byla v této oblasti velmi užitečná.

Allotropické stavy

Metaloidy mají různé allotropické stavy (různé krystalické formy); tak například arzen má černé, žluté nebo šedé krystaly.

V přírodě se obvykle nenacházejí jako čisté chemické prvky, nýbrž spíše spojují nebo vytvářejí agregáty v minerálech společně s olovem, sírou, železem atd.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Fyzikální vlastnosti

Vypadají jako lesklé pevné látky. V tomto ohledu se podobají kovům. Jsou křehké a málo elastické, takže je nelze natáhnout do drátu, to znamená, že nejsou příliš tažné. Kromě toho je jeho přeměna na fólie obtížná, takže metaloidy nejsou příliš kujné.

Jsou schopné vést elektřinu a teplotu, i když v menší míře než kovy. Uvnitř metaloidů jsou chemické prvky, které jsou na základě jejich pásmových struktur klasifikovány jako polovodiče.

Tato skupina se skládá z boru, křemíku, germania a antimonu. Arsen a tellur jsou klasifikovány jako polokovy.

Fusion Points

Bór 2 076 ° C; Křemík 1 414 ° C; Germanium 938,25 ° C; Arsen 817 ° C; Antimon 630,13 ° C; Tellurium 449,51 ° C a Polonium 254 ° C

Body varu

Bór 3 927 ° C; Křemík 3,265 ° C; Germanium 2 833 ° C; Arsen 614 ° C; Antimon 1 587 ° C; Tellurium 988 ° C a Polonium 962 ° C

Hustoty

Bor 2,34 g / cm ³: křemíku 2,33 g / cm ³; Germanium 5,323 g / cm ³; Arsen 5,727; Antimon 6,697 g / cm ³; Tellur 6,24 g / cm ³ a polonium 9,32 g / cm ³.

Chemické vlastnosti

Chovají se podobně jako nekovy, vytvářejí oxidy jako SiO ₂ a mají amfoterní chování. Metaloidy se mohou chovat jako kyselina nebo báze v závislosti na pH média.

Aplikace

O živých bytostech

- Arsenic se v zemědělství používá jako insekticid a herbicid. Kromě toho se používá k umístění jako prášek nebo v tekutém roztoku na hospodářská zvířata k odstranění hmyzu a parazitů ze zvířete. Arsenát vápenatý se používá k usmrcení vaty z bavlny.

-Arsenic se používá jako prostředek na ochranu dřeva díky své toxicitě pro hmyz a houby.

-Arsenic se používá k léčbě akutní promyelocytární leukémie, typu rakoviny krve. Používá se při přípravě Fowlerova roztoku pro použití při léčbě psoriázy. Radioaktivní izotop arsenu (⁷⁴ As) se používá k lokalizaci rakovinových nádorů přítomných v lidském těle.

- Arsenik je součástí melarsoprolu, což je lék používaný k léčbě humánní africké trypanosomiázy. Parazitární choroba přenášená muškou tsetse.

- Oxid lithia se používá při léčbě seboroické dermatitidy. Podobně se jako antimikrobiální látky používají i jiné sloučeniny teluria.

-Boron, ve formě kyseliny borité, se používá jako mírné antiseptikum v očích, nose a krku.

Do brýlí a smaltů

-Tellurium se používá při výrobě modrých, hnědých a červených brýlí. Metalloid může být elektrolyticky nanášen na stříbro, čímž se získá načernalý povrch.

-Antimony se používá k tomu, aby brýle a emaily poskytovaly žlutý odstín. Bor se používá při výrobě skla a keramiky. Borosilikátové sklo je zejména odolné vůči změnám teploty, a proto se používá v laboratořích při chemických reakcích a destilacích.

- V domácnosti je možné pečet jídlo pomocí borosilikátového skla, aniž by došlo k rozbití nádobí.

- Křemík je hlavní základnou sklářského průmyslu a podílí se na výrobě téměř všech skleněných předmětů.

- Oxid germannatý se používá při výrobě fotografických objektivů pro fotoaparáty a mikroskopů. Kromě toho se používá při výrobě jádra optických vláken pro mnoho aplikací.

Při výrobě kvalitnějších materiálů

- Arsen tvoří slitiny s olovem, což vede ke snížení teploty tání. To způsobuje vyšší tvrdost slitiny používané při výrobě výstřelu.

- Přidání množství teluru mezi 0,1% a 0,6% slitiny s olovem zvyšuje jeho odolnost vůči korozi a trakce se zvýšením flexibility. Do litiny se často přidává telur, aby se ztvrdla povrchová vrstva temperovaných částí.

-Antimony se používá ve slitinách k výrobě ložisek, akumulátorových desek a tiskového materiálu.

- Křemík se používá při výrobě slitin s větší odolností vůči kyselinám. To je případ Durironu, který obsahuje 14% křemíku.

Slitina křemíku, železa a hliníku se používá k výrobě velmi tvrdých dílů, které se používají v automobilovém průmyslu.

- Arsen tvoří slitiny s platinou a mědí, aby se zvýšila jeho odolnost proti korozi. K alfa-mosazi se také přidá arsen, aby se zvýšila odolnost zinku. Tento typ mosazi se používá při výrobě doplňkových materiálů pro klempířské práce.

V elektronice a počítačích

-Metaloidy se používají jako polovodiče v elektronickém a výpočetním průmyslu. V tomto smyslu je křemík lídrem v polovodičovém obchodu, který tvoří základ moderní elektroniky a výpočetní techniky. Křemík a jeho deriváty se používají v počítačích, transitory, solárních článcích a LCD obrazovkách.

-Tellurium je polovodič, který má aplikace v elektrooptice a elektronice.

-Germanium je polovodičový metaloid, který se používá ve spojení s křemíkem ve vysokorychlostních integrovaných obvodech ke zlepšení výkonu. Ačkoli germanium má poněkud přemístěný křemík ve své roli polovodiče, jeho použití v miniaturizovaných čipech bylo vylepšeno.

-Germanium se používá při výrobě solárních panelů. Dokonce i objevování robotů na planetě Mars obsahuje germanium ve svých solárních článcích. Kromě toho se germanium používá při výrobě radarů.

Ochranné působení metaloidů

Bór a jeho příbuzné sloučeniny dodávají materiálům, jejichž je součástí, velkou odolnost. To umožňuje jeho použití při vytváření prostorových struktur. Kromě toho se používají při výrobě golfových holí a rybářských prutů.

Ochranný účinek karbidu boru se používá jako kontrolní bariéra v jaderných reaktorech, což omezuje únik radioaktivního materiálu. Dále se karbid boru používá v neprůstřelných vestách a v brnění válečných tanků.

Oxid křemičitý a oxid křemičitý ve formě jílu nebo písku jsou důležitými součástmi cihel, betonu a cementu, které se používají v různých formách konstrukce.

Ostatní

-Sulfid antimony se používá v ohňostrojích a zábleskových lampách v kamerách.

-Boron je součástí neodymidiových magnetů.

- Silikon, polymer odvozený od křemíku, se používá při výrobě olejů a vosků, prsních implantátů, kontaktních čoček, výbušnin a pyrotechniky.

-Germanium se používá při výrobě zářivek a některých LED diod. Navíc, germanium je používáno v elektrických kytarách produkovat charakteristický zkreslený tón.

-Germanium se používá v termovizních aplikacích pro vojenské použití a pro hašení požáru.

-Antimony se používá při výrobě zápalek a stopovacích a lokalizačních granátů a také v primerech pro náboje.

- Boritan sodný se používá jako zpomalovač hoření v plastech a kaučucích.

8 prvků metaloidu

Tato skupina chemických prvků se skládá z boru, křemíku, antimonu, teluru, germania, arsenu, polonia a astaty. Největší počet vědců v oblasti chemie však vylučuje polonium a astate jako metaloidy.

Proto by nejrozšířenější skupina metaloidů byla tvořena borem, křemíkem, antimonem, telurem, germaniem a arsenem.

Polonium bylo známo, že je výrazně metalické, protože jeho dvě alotropické formy jsou kovové vodiče. Na druhé straně byl astatin v roce 2013 klasifikován jako kov, ačkoli dříve byl v roce 1950 označován jako halogen, reaktivní nekov.

Hranice mezi skupinami prvků považovaných za kovy, metaloidy nebo nekovy je nejasná. Z tohoto důvodu navrhují někteří vědci na základě určité vlastnosti, že tento prvek by měl být považován za metaloid. Bylo například zdůrazněno, že uhlík, hliník nebo selen by měly být klasifikovány jako metaloidy.

Byl učiněn pokus stanovit kritéria výběru, která umožňují klasifikovat chemický prvek jako kov, metaloidy nebo nekovy. Další výběrová kritéria zahrnují ionizační energii, elektronegativitu a účinnost balení různých chemických prvků.

Reference

1. Eden Francis. (2002). Klasifikace prvků. Převzato z: dl.clackamas.edu
2. Kovy, metaloidy a nekovy. Převzato z: angelo.edu
3. Elementy. Metaloidy. Převzato z: elements.org.es
4. Příklad. (2013). Metaloidy. Převzato z: examplede.com
5. Wikipedia. (2018). Metalloid. Převzato z: en.wikipedia.org
6. Chemie Quick Fasts. (2011). Metalloids (Semimetals). Převzato z: chemistry.patent-invent.com
7. Editors of Encyclopaedia Britannica. (2016, 18. října). Metalloid. Převzato z: britannica.com