METALLOIDI: CARATTERISTICHE, PROPRIETÀ E USI - CHIMICA - 2026

I metalloidi o semimetalli sono un gruppo di elementi chimici con proprietà fisiche e intermedio chimico tra metalli e non metalli. La maggior parte dei ricercatori chimici accetta i seguenti elementi chimici come metalloidi: boro, silicio, arsenico, germanio, antimonio e tellurio (verde nell'immagine sotto).

Tuttavia, un gruppo più piccolo di ricercatori aggiunge polonio, astato (di colore blu) e selenio (di colore rosa) ai metalloidi.

Fonte: di Sandbh, da Wikimedia Commons

Anche sulla base di alcune proprietà, suggeriscono che anche gli elementi chimici carbonio e alluminio (di colore giallo) dovrebbero essere considerati come metalloidi.

Principali caratteristiche dei metalloidi

Situazione nella tavola periodica

I metalloidi si trovano sulla tavola periodica su una diagonale verso il basso tra le colonne 13, 14, 15, 16 e 17, iniziando con il boro in alto a sinistra e terminando con l'astato in basso a destra.

I metalli si trovano a sinistra dei metalloidi e dei non metalli alla loro destra; quindi, rappresentano il confine tra entrambi i tipi di materia.

Formano leghe con i metalli

I metalloidi formano leghe con i metalli e reagiscono con i non metalli, ad esempio ossigeno, zolfo e alogeni.

Semiconduttori elettrici

Per la maggior parte sono considerati semiconduttori elettrici, la loro conduttanza dipende dalla temperatura. A basse temperature, la conduttanza elettrica è bassa, quindi agiscono come isolanti elettrici, ma quando si riscaldano, la loro capacità di condurre l'elettricità aumenta.

Base dell'industria elettronica

I semiconduttori sono la base dello sviluppo dell'industria elettronica, così come quella dell'informatica e dell'informatica. Allo stesso modo, l'applicazione che è stata fatta di silicio è stata molto utile in questo campo.

Stati allotropici

I metalloidi hanno diversi stati allotropici (diverse forme cristalline); così, ad esempio, l'arsenico ha cristalli neri, gialli o grigi.

In natura, di solito non si trovano come elementi chimici puri, ma piuttosto associati o che formano aggregati nei minerali insieme a piombo, zolfo, ferro, ecc.

Proprietà fisiche e chimiche

Proprietà fisiche

Appaiono come solidi lucenti. Sotto questo aspetto assomigliano ai metalli. Sono fragili e non molto elastici, quindi non possono essere allungati in un filo, cioè non sono molto duttili. Inoltre, la sua trasformazione in fogli è difficile, quindi i metalloidi non sono molto malleabili.

Sono in grado di condurre elettricità e temperatura, anche se in misura minore rispetto ai metalli. All'interno dei metalloidi ci sono elementi chimici che, in base alle loro strutture a bande, sono classificati come semiconduttori.

Questo gruppo è costituito da boro, silicio, germanio e antimonio. L'arsenico e il tellurio sono classificati come semimetalli.

Punti di fusione

Boro 2.076 ° C; Silicio 1.414 ° C; Germanio 938,25 ° C; Arsenico 817 ° C; Antimonio 630,13 ° C; Tellurio 449,51º C e Polonio 254º C.

Punti di ebollizione

Boro 3.927 ° C; Silicio 3.265 ° C; Germanio 2.833 ° C; Arsenico 614 ° C; Antimonio 1.587 ° C; Tellurio 988º C e Polonio 962º C.

densità

Boro 2,34 g / cm ³ : Silicio 2,33 g / cm ³ ; Germanio 5,323 g / cm ³ ; Arsenico 5.727; Antimonio 6,697 g / cm ³ ; Tellurio 6,24 g / cm ³ e Polonio 9,32 g / cm ³ .

Proprietà chimiche

Si comportano in modo simile ai non metalli, formano ossacidi come SiO ₂ e hanno un comportamento anfotero . I metalloidi possono comportarsi come un acido o una base a seconda del pH del mezzo.

applicazioni

A proposito di esseri viventi

-Arsenico è utilizzato in agricoltura come insetticida ed erbicida. Inoltre, viene utilizzato per metterlo in polvere o in soluzione liquida sul bestiame per eliminare insetti e parassiti dall'animale. L'arseniato di calcio viene utilizzato per uccidere il punteruolo di cotone.

-Arsenico è usato come conservante del legno a causa della sua tossicità per insetti e funghi.

-Arsenico è utilizzato nel trattamento della leucemia promielocitica acuta, un tipo di cancro del sangue. È usato nella preparazione della soluzione di Fowler per l'uso nel trattamento della psoriasi. Un isotopo radioattivo dell'arsenico ( ⁷⁴ As) viene utilizzato nella localizzazione di tumori cancerosi presenti nel corpo umano.

-L'arsenico fa parte del melarsoprol, un medicinale utilizzato nel trattamento della tripanosomiasi africana umana. Malattia parassitaria trasmessa dalla mosca tse-tse.

-Tellurium ossido è stato utilizzato nel trattamento della dermatite seborroica. Allo stesso modo, altri composti di tellurio sono usati come agenti antimicrobici.

-Il boro, sotto forma di acido borico, è usato come blando antisettico negli occhi, nel naso e nella gola.

In bicchieri e smalti

-Tellurium è utilizzato nella produzione di occhiali blu, marroni e rossi. Il metalloide può essere depositato elettroliticamente sull'argento producendo una finitura nerastra.

-Antimonio è usato per dare a bicchieri e smalti una tonalità gialla. Il boro è utilizzato nella produzione di vetro e ceramica. In particolare, il vetro borosilicato è resistente agli sbalzi di temperatura, motivo per cui viene utilizzato nei laboratori nelle reazioni chimiche e nelle distillazioni.

-In casa si possono cuocere i cibi utilizzando il vetro borosilicato, senza provocare la rottura degli utensili utilizzati.

-Il silicone è la base principale dell'industria del vetro, coinvolta nella produzione di quasi tutti gli oggetti in vetro.

-L'ossido di geranio viene utilizzato nella produzione di lenti per fotocamere e lenti per microscopi. Inoltre, viene utilizzato nella produzione del nucleo di fibre ottiche per molte applicazioni.

Nella produzione di materiali di qualità superiore

-Arsenico forma leghe con piombo, producendo una diminuzione del suo punto di fusione. Ciò causa una maggiore durezza nella lega utilizzata nella produzione di pallini.

-L'aggiunta di una quantità di tellurio compresa tra lo 0,1% e lo 0,6% di una lega con piombo aumenta la sua resistenza alla corrosione e alla trazione con un aumento della flessibilità. Il tellurio viene spesso aggiunto alla ghisa per indurire lo strato superficiale delle parti temperate.

-L'antimonio viene utilizzato nelle leghe per produrre cuscinetti, piastre per accumulatori e materiale da stampa.

-Il silicio è utilizzato nella produzione di leghe con maggiore resistenza agli acidi. Questo è il caso del Duriron, che contiene il 14% di silicio.

La lega di silicio, ferro e alluminio viene utilizzata per la produzione di parti molto dure, che vengono utilizzate nell'industria automobilistica.

-Arsenico forma leghe con platino e rame per aumentare la sua resistenza alla corrosione. Inoltre, l'arsenico viene aggiunto all'alfa-ottone per aumentare la resistenza dello zinco. Questo tipo di ottone viene utilizzato nella produzione di materiali accessori per l'idraulica.

In elettronica e informatica

-Metalloidi sono utilizzati come semiconduttori nell'industria elettronica e informatica. In questo senso, il silicio è il leader nel commercio dei semiconduttori che costituisce la base dell'elettronica e dei computer moderni. Il silicio ei suoi derivati ​​sono utilizzati in computer, transitori, celle solari e schermi LCD.

-Tellurium è un semiconduttore che ha applicazioni in elettro-ottica ed elettronica.

-Germanium è un metalloide semiconduttore che viene utilizzato insieme al silicio nei circuiti integrati ad alta velocità per migliorare le prestazioni. Sebbene il germanio abbia in qualche modo sostituito il silicio nel suo ruolo di semiconduttore, il suo uso nei chip miniaturizzati è stato migliorato.

-Germanium è utilizzato nella produzione di pannelli solari. Anche i robot esploratori sul pianeta Marte contengono germanio nelle loro celle solari. Inoltre, il germanio viene utilizzato nella produzione di radar.

Azione protettiva dei metalloidi

Il boro e i suoi composti correlati conferiscono grande resistenza ai materiali di cui fa parte. Ciò consente il suo utilizzo nella creazione di strutture spaziali. Inoltre, vengono utilizzati nella produzione di mazze da golf e canne da pesca.

L'azione protettiva del carburo di boro viene utilizzata come barriera di controllo nei reattori nucleari, limitando la fuoriuscita di materiale radioattivo. Inoltre, il carburo di boro viene utilizzato nei giubbotti antiproiettile e nelle armature dei carri armati.

Il biossido di silicio e la silice, sotto forma di argilla o sabbia, sono componenti importanti di mattoni, calcestruzzo e cemento, utilizzati in diverse forme di costruzione.

Altri

-Il solfuro di antimonio viene utilizzato nei fuochi d'artificio e nelle lampade flash nelle fotocamere.

-Il boro fa parte dei magneti al neodimidio.

-Il silicone, un polimero derivato dal silicio, viene utilizzato nella produzione di oli e cere, protesi mammarie, lenti a contatto, esplosivi e pirotecnica.

-Germanio è utilizzato nella produzione di lampade fluorescenti e alcuni diodi LED. Inoltre, il germanio viene utilizzato nelle chitarre elettriche per produrre un caratteristico tono di distorsione.

-Germanium è utilizzato nelle applicazioni di imaging termico per uso militare e antincendio.

-L'antimonio viene utilizzato nella produzione di fiammiferi e granate traccianti e localizzatrici, nonché nei primer per cartucce.

-Il borato di sodio è usato come ritardante di combustione in plastica e gomme.

Gli 8 elementi metalloidi

Questo gruppo di elementi chimici è costituito da boro, silicio, antimonio, tellurio, germanio, arsenico, polonio e astato. Tuttavia, il maggior numero di ricercatori nel campo della chimica esclude il polonio e l'astato come metalloidi.

Pertanto, il gruppo più ampiamente accettato di metalloidi sarebbe costituito da boro, silicio, antimonio, tellurio, germanio e arsenico.

Il polonio è stato notato per essere distintamente metallico, poiché le sue due forme allotropiche sono conduttori metallici. D'altra parte, l'astato è stato classificato nel 2013 come un metallo, sebbene in precedenza nel 1950 fosse designato come alogeno, un non metallo reattivo.

Il confine tra i gruppi di elementi considerati metalli, metalloidi o non metalli non è chiaro. Per questo motivo, alcuni ricercatori, sulla base di alcune proprietà, suggeriscono che questo o quell'elemento debba essere considerato come metalloide. È stato sottolineato, ad esempio, che il carbonio, l'alluminio o il selenio dovrebbero essere classificati come metalloidi.

Si è cercato di stabilire criteri di selezione che consentano di classificare un elemento chimico come metallo, metalloidi o non metallo. Altri criteri di selezione includono l'energia di ionizzazione, l'elettronegatività e l'efficienza di impaccamento dei diversi elementi chimici.

Riferimenti

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