Что такое металлоиды?

Элементы, отнесенные к категории металлоидов, часто выделяются в то, что можно назвать “ступенькой лестницы металлоидов”, потому что эта группа элементов несколько напоминает лестницу, когда окрашена иначе, чем соседние элементы. Металлоиды отделяют переходные металлы от неметаллов в периодической таблице. Давайте рассмотрим свойства и характеристики металлоидов, а также их список.

Металлоиды периодической таблицы
Металлоиды окрашены в зеленый цвет. Селен также иногда считают металлоидом.
Металлоиды, как правило, имеют металлический вид, но в большинстве химических реакций ведут себя скорее как неметаллы. Все металлоиды являются твердыми при комнатной температуре. Они намного более хрупкие, чем металлы, но являются гораздо более плохими электрическими проводниками. Гибридные характеристики, которыми обладают металлоиды, предлагают широкий спектр реальных применений, таких как металлические сплавы, антипирены и полупроводники / электроника.

Характерные свойства металлоидов
Металлоиды - это твердые вещества
Они имеют металлический блеск и обычно выглядят как металлы
Они хрупкие и легко разрушаются
Металлоиды могут проводить электричество, но не так хорошо, как металлы.
Химически они действуют скорее как неметаллы, легко образуя анионы, имея несколько степеней окисления и образуя ковалентные связи.
Их энергии ионизации и электроотрицательности находятся между значениями металлов и неметаллов.

Металлоиды на сегодняшний день являются самой маленькой группой элементов, поскольку существует только шесть элементов, окончательно классифицированных как металлоиды. Они могут иметь от трех до шести валентных электронов в своей внешней энергетической оболочке. Это является движущей силой их реакционной способности / химического поведения. Бор, который имеет только три валентных электрона, ведет себя во многом как металл во время химических реакций, отдавая свои электроны. Другие металлоиды с четырьмя или более валентными электронами, как правило, ведут себя скорее как неметаллы, получая электроны во время реакций. Давайте узнаем некоторые факты об отдельных металлоидах, начиная с бора.

Список металлоидов

Бор
Элемент бор имеет сильную тенденцию к образованию ковалентных связей, что означает, что химически это неметалл, подобный углероду или кремнию. Он имеет много аллотропов (различные формы чистого элемента) и обладает высокой электроотрицательностью, потому что находится в правом верхнем углу периодической таблицы.

Бор имеет два основных стабильных изотопа, 11_B и 10_B, содержание которых составляет около 80,4% и 19,6% соответственно. Чистый бор часто используется для воспламенения топлива, но этот элемент также имеет множество медицинских применений, таких как антисептики и глазные капли, в которых используются соединения на основе бора. Некоторые люди употребляют бор в качестве пищевой добавки, потому что этот микроэлемент важен для гормональной регуляции, восстановления и усвоения некоторых витаминов. Химики-синтетики-органики также используют реагенты на основе бора, например, для проведения реакций гидроборирования, окисления.

Кремний
Кремний - хрупкое кристаллическое твердое вещество с металлическим внешним видом. Это мощный полупроводник, что означает, что он более эффективно проводит электричество при более высоких температурах. Соединения кремния, называемые силикатами, составляют почти 90% земной коры, чистый кремний встречается редко. Однако он относительно распространен в астероидах, лунах и космической пыли. Силикаты часто используются в производстве цемента, фарфора и керамики.

В 21 веке кремний оказал огромное влияние на мировую экономику благодаря своей важности в развитии полупроводниковой электроники. Чистый кремний был жизненно важен для разработки интегральных микросхем и транзисторов, которые являются важнейшими компонентами современных электронных устройств, таких как сотовые телефоны, телевизоры и бытовая техника.

Германий
Германий - это твердолобый металлоид со светло-серым внешним видом, очень похожий на кремний. Это также хороший полупроводник, который редко встречается на земле в чистой элементарной форме. Германий часто кристаллизуется в алмазную структуру. Существование германия было предсказано Дмитрием Менделеевым за много лет до его фактического открытия. Он также смог предсказать многие из ее свойств, используя свое понимание периодических тенденций и знание других металлоидов и близлежащих элементов.

Как и кремний, германий также имеет решающее значение для современных технологий, хотя в основном он используется в других областях, чем его металлоидный кузен. Германий часто используется для инфракрасной оптики, солнечной энергии и многочисленных металлических сплавов.

Мышьяк
Мышьяк - это элемент с блестящим сероватым металлическим внешним видом, очень похожий на другие металлоиды. Он легко образует ковалентные связи с неметаллами. Мышьяк находит применение в сплавах, электронике и пестицидах / гербицидах. Однако мышьяк очень токсичен для большинства млекопитающих, включая человека, и, таким образом, многие из его применений в промышленности постепенно прекращаются. Он классифицируется как канцероген группы А. Несмотря на свою токсичность, для метаболизма человека требуется очень небольшое количество мышьяка, но механизм этого неизвестен.

Сурьма
Сурьма - блестящий серебристо-белый металлоид с хрупкой текстурой. Он встречается в природе примерно в ? изобилии мышьяка. Сурьма также имеет атомную структуру, аналогичную мышьяку, с тремя наполовину заполненными электронными оболочками во внешней оболочке. Обычно он образует ковалентные связи и обладает высокой реакционной способностью с галогенами, такими как сера, и при горении образует ярко-синее пламя.

Сурьма обладает уникальной способностью укреплять металлические сплавы при добавлении даже в относительно небольших количествах. Сурьма также может придавать прочность чистым металлам (образующим сплавы), а именно свинцу. Благодаря своим укрепляющим свойствам сурьма незаменима во многих отраслях промышленности, таких как автомобильные аккумуляторы, боеприпасы, кабели и сантехническое оборудование. Как и в случае с другими металлоидами, высокоочищенная сурьма может использоваться в полупроводниковых технологиях.

Теллур
Теллур - это металлоид, который по описанию похож на сурьму. Обычно встречается в виде серого порошка. теллур обладает высокой реакционной способностью с серой и селеном и при горении горит зелено-голубым пламенем. Теллур промышленно используется в качестве добавки к стали и может быть легирован алюминием, медью, свинцом или оловом.

Подобно сурьме, теллур может также укреплять другие металлы, но также может уменьшить коррозию при добавлении к вышеупомянутым металлам. Кроме того, теллур служит сильным полупроводником, особенно при воздействии света. В природе большая часть теллура содержится в угле, хотя следовые количества обнаружены в некоторых растениях.

Заключение о металлоидах
Стоит отметить, что иногда селен также считается полуметаллом – это зависит от того, кто занимается классификацией. Астатин и полоний, вероятно, также являются полуметаллами, но они очень радиоактивны и обрабатываются только в особых условиях. Независимо от того, какие элементы вы включаете, мы все можем согласиться с тем, что металлоиды представляют собой интересную и увлекательную группу элементов!

Хаускрофт, Кэтрин Э. и Алан Г. Шарп. Неорганическая химия. 5-е издание, Пирсон, 2018.

Лейла пис – Собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15363940

Мисслер, Гэри Л. и Дональд А. Тарр. Неорганическая химия. 3-е издание, Пирсон, 2009.

Полинг, Лайнус. Общая химия. 1-е издание, Дувр, 1947.