Metalloide Eigenschaften, Eigenschaften und Verwendungen

Die Metalloide oder Halbmetalle sind eine Gruppe von chemischen Elementen mit dazwischen liegenden physikalischen und chemischen Eigenschaften zwischen Metallen und Nichtmetallen. Die meisten chemischen Forscher akzeptieren die folgenden chemischen Elemente als Metalloide: Bor, Silizium, Arsen, Germanium, Antimon und Tellur (grün im Bild unten).

Eine kleinere Gruppe von Forschern fügt jedoch den Metalloiden Polio, Astatin (blau) und Selen (rosa) hinzu.

Auf Grund einiger Eigenschaften schlagen sie sogar vor, dass die chemischen Elemente Kohlenstoff und Aluminium (gelb) ebenfalls als Metalloide betrachtet werden sollten.

Index

• 1 Hauptmerkmale von Metalloiden
  • 1.1 Situation im Periodensystem
  • 1.2 Bildet Legierungen mit Metallen
  • 1.3 Elektrische Halbleiter
  • 1.4 Basis der elektronischen Industrie
  • 1.5 Allotrope Zustände
• 2 Physikalische und chemische Eigenschaften
  • 2.1 Physikalische Eigenschaften
  • 2.2 Chemische Eigenschaften
• 3 Verwendet
  • 3.1 Von Lebewesen
  • 3.2 In Gläsern und Emaillen
  • 3.3 Bei der Herstellung von hochwertigen Materialien
  • 3.4 In Elektronik und Computer
  • 3.5 Schutzwirkung der Metalloide
  • 3.6 Andere
• 4 Die 8 metalloiden Elemente
• 5 Referenzen

Hauptmerkmale von Metalloiden

Situation im Periodensystem

Die Metalloide befinden sich im Periodensystem in einer abfallenden Diagonalen zwischen den Spalten 13, 14, 15, 16 und 17, beginnend mit dem Bor in der oberen linken Ecke und endend mit der Astati in der unteren rechten Ecke.

Die Metalle befinden sich links von den Metalloiden und die Nichtmetalle zu ihrer Rechten; daher stellen sie die Grenze zwischen beiden Arten von Materie dar.

Sie bilden Legierungen mit Metallen

Metalloide bilden Legierungen mit Metallen und reagieren mit Nichtmetallen, beispielsweise mit Sauerstoff, Schwefel und Halogenen.

Elektrische Halbleiter

Zumeist werden sie als elektrische Halbleiter betrachtet, deren Leitfähigkeit temperaturabhängig ist. Bei niedrigen Temperaturen ist der elektrische Leitwert niedrig, so dass sie eine Funktion von elektrischen Isolatoren erfüllen, aber wenn sie sich aufheizen, erhöht sich ihre Fähigkeit, Elektrizität zu leiten.

Basis der elektronischen Industrie

Die Halbleiter sind die Basis der Entwicklung der Elektronikindustrie, sowie der Computer- und Computerwissenschaften. Ebenso war die Anwendung, die aus Silizium gemacht wurde, in diesem Bereich sehr nützlich.

Allotrope Zustände

Die Metalloide haben unterschiedliche allotrope Zustände (unterschiedliche kristalline Formen); Zum Beispiel hat Arsen schwarze, gelbe oder graue Kristalle.

In der Natur werden sie normalerweise nicht als reine chemische Elemente gefunden, sondern als assoziierte oder sich bildende Aggregate in Mineralien zusammen mit Blei, Schwefel, Eisen usw.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Sie erscheinen als helle Festkörper. In diesem Aspekt ähneln sie Metallen. Sie sind spröde und nicht sehr elastisch, so dass sie nicht in Form von Draht gestreckt werden können, das heißt, sie sind nicht sehr duktil. Darüber hinaus ist seine Umwandlung in Folien schwierig, so dass die Metalloide nicht verformbar sind.

Sie sind in der Lage, Elektrizität und Temperatur zu leiten, wenn auch in geringerem Maße als Metalle. Innerhalb der Metalloide gibt es chemische Elemente, die aufgrund ihrer Bandstruktur als Halbleiter klassifiziert werden.

Diese Gruppe besteht aus Bor, Silicium, Germanium und Antimon. Arsen und Tellur werden als Halbmetalle klassifiziert.

Fusionspunkte

Boro 2.076º C; Silizium 1.414º C; Germanium 938,25 C; Arsen 817º C; Antimon 630,13 ° C; Tellur 449,51º C und Polonium 254º C.

Siedepunkte

Bor 3,927º C; Silicium 3,265ºC; Germanium 2,833º C; Arsen 614º C; Antimon 1,587 ° C; Telurio 988º C und Polonio 962º C.

Dichten

Bor 2,34 g / cm³: Silizium 2,33 g / cm³; Germanium 5 323 g / cm³; Arsen 5,727; Antimon 6.697 g / cm³; Tellur 6,24 g / cm³ und Polonium 9,32 g / cm³.

Chemische Eigenschaften

Sie verhalten sich ähnlich wie Nichtmetalle, bilden Oxasäuren wie SiO₂ und sie haben ein amphoteres Verhalten. Die Metalloide können sich abhängig vom pH-Wert des Mediums wie eine Säure oder eine Base verhalten.

Verwendet

Über Lebewesen

- Arsen wird in der Landwirtschaft als Insektizid und Herbizid verwendet. Darüber hinaus wird es verwendet, um es als eine Pulver- oder Flüssigkeitslösung an Rinder zu platzieren, um Insekten und Parasiten von dem Tier zu eliminieren. Calciumarsenat wird verwendet, um den Rüsselkäfer von der Baumwollkapsel zu entfernen.

-Das Arsen wird aufgrund seiner Toxizität gegenüber Insekten und Pilzen als Holzschutzmittel verwendet.

-Arsen wird bei der Behandlung von akuter Promyelozyten Leukämie, einer Art von Blutkrebs verwendet. Es wird bei der Entwicklung der Fowler-Lösung zur Behandlung von Psoriasis verwendet. Ein radioaktives Isotop von Arsen (⁷⁴As) wird bei der Lokalisierung von Krebstumoren im menschlichen Körper verwendet.

-Arsen ist Teil von Melarsoprol, einem Medikament zur Behandlung von humaner afrikanischer Trypanosomiasis.Parasitäre Krankheit, die durch die Tsetse-Fliege übertragen wird.

- Telluroxid wurde zur Behandlung von seborrhoischer Dermatitis eingesetzt. Ebenso werden andere Tellurverbindungen als antimikrobielle Mittel verwendet.

Bor in Form von Borsäure wird als mildes Antiseptikum in Augen, Nase und Rachen verwendet.

In Gläsern und Emaillen

-Das Tellur wird bei der Herstellung von blauen, braunen und roten Gläsern verwendet. Das Metalloid kann sich elektrolytisch auf dem Silber ablagern und ein schwärzliches Finish erzeugen.

-Das Antimon wird verwendet, um den Gläsern und Emaillen einen gelben Farbton zu geben. Bor wird bei der Herstellung von Glas und Keramik verwendet. Insbesondere Borosilikatglas ist temperaturbeständig, weshalb es in Laboratorien für chemische Reaktionen und Destillationen eingesetzt wird.

- Zu Hause können Sie das Essen mit Borosilikatglas backen, ohne die verwendeten Utensilien zu zerbrechen.

-Das Silizium ist die Hauptbasis der Glasindustrie und greift in die Herstellung fast aller Glasobjekte ein.

- Germaniumoxid wird bei der Herstellung der Linsen von Kameras und Linsen von Mikroskopen verwendet. Darüber hinaus wird es bei der Entwicklung des optischen Faserkerns für zahlreiche Anwendungen verwendet.

Bei der Herstellung von hochwertigen Materialien

-Das Arsen bildet Legierungen mit Blei, was zu einer Abnahme des Schmelzpunktes des Bleis führt. Dies verursacht eine größere Härte in der Legierung, die bei der Herstellung von Schrot verwendet wird

- Die Zugabe einer Tellurmenge zwischen 0,1% und 0,6% einer Bleilegierung erhöht ihre Beständigkeit gegen Korrosion und Traktion mit einer Erhöhung der Flexibilität. Tellur wird normalerweise dem Gusseisen hinzugefügt, um eine Härtung der Oberflächenschicht der gehärteten Teile zu erzeugen.

- Antimon wird in Legierungen zur Herstellung von Lagern, Speicherplatten und Bedruckstoffen eingesetzt.

-Das Silizium wird bei der Herstellung von Legierungen mit höherer Beständigkeit gegen Säuren verwendet. Dies ist der Fall von Durirón, der 14% Silizium enthält.

Die Legierung aus Silizium, Eisen und Aluminium wird zur Herstellung von Teilen mit großer Härte verwendet, die in der Automobilindustrie verwendet werden.

-Das Arsen bildet Legierungen mit Platin und Kupfer, um seine Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Außerdem wird dem Alpha-Messing Arsen zugesetzt, um die Zinkbeständigkeit zu erhöhen. Diese Art von Messing wird bei der Herstellung von Zubehör für Rohrleitungen verwendet.

In Elektronik und Computer

-Metalloide werden als Halbleiter in der Elektronik- und Computerindustrie verwendet. In diesem Sinne ist Silizium führend im Halbleiterhandel, der die Basis moderner Elektronik und Computertechnik bildet. Silizium und seine Derivate werden in Computern, Wandlern, Solarzellen und LCD-Bildschirmen verwendet.

-Das Tellur ist ein Halbleiter, der Anwendungen in der Elektro-Optik und Elektronik hat.

- Germanium ist ein Halbleiter-Metalloid, das zusammen mit Silizium in integrierten Schaltungen mit hoher Geschwindigkeit verwendet wird, um seine Leistung zu verbessern. Obwohl Germanium zu einem gewissen Grad Silizium in seiner Halbleiterfunktion verdrängt hat, wurde seine Verwendung bei der Herstellung von miniaturisierten Chips verbessert.

- Germanium wird bei der Entwicklung von Solarmodulen verwendet. Selbst die Scout-Roboter des Planeten Mars enthalten Germanium in ihren Solarzellen. Darüber hinaus wird Germanium bei der Herstellung von Radaren verwendet.

Schutzwirkung der Metalloiden

Bor und seine verwandten Verbindungen verleihen den Materialien, von denen es ein Teil ist, eine große Beständigkeit. Dies ermöglicht seine Verwendung bei der Schaffung von räumlichen Strukturen. Zusätzlich werden sie bei der Herstellung von Golfschlägern und Angelruten verwendet.

Die schützende Wirkung von Borcarbid wird als Kontrollbarriere in Kernreaktoren verwendet, um das Austreten von radioaktivem Material zu begrenzen. Darüber hinaus wird Borcarbid in kugelsicheren Westen und in der Panzerung von Kriegsschiffen verwendet.

Siliciumdioxid und Siliciumdioxid in Form von Ton oder Sand sind wichtige Bestandteile von Ziegeln, Beton und Zement, die in verschiedenen Konstruktionsformen verwendet werden.

Andere

-Das Antimonsulfid wird in Feuerwerken und Blitzlampen von Kameras verwendet.

Borus gehört zu den Neodym-Magneten.

-Das Silikon, ein Polymer aus Silizium, wird bei der Herstellung von Ölen und Wachsen, Brustimplantaten, Kontaktlinsen, Sprengstoffen und Pyrotechnik verwendet.

- Germanium wird in der Entwicklung von Leuchtstofflampen und einigen LED-Dioden verwendet. Darüber hinaus wird Germanium in E-Gitarren verwendet, um einen charakteristischen Verzerrungston zu erzeugen.

- Germanium wird in der Anwendung von Wärmebildern für militärische Zwecke und zur Brandbekämpfung eingesetzt.

-Das Antimon wird bei der Herstellung von Streichhölzern und Tracern und Lokalisierern sowie in Kartuschen für Kartuschen verwendet.

-Das Natriumborat wird als Verzögerer der Verbrennung in Kunststoffen und Kautschuken verwendet.

Die 8 metalloiden Elemente

Diese Gruppe chemischer Elemente besteht aus Bor, Silicium, Antimon, Tellur, Germanium, Arsen, Polonium und Astat.Die größte Anzahl von Forschern auf dem Gebiet der Chemie schließt jedoch Polonium und Astat als Metalloide aus.

Daher würde die Gruppe der Metalloide, die größtenteils akzeptiert werden, aus Bor, Silizium, Antimon, Tellur, Germanium und Arsen bestehen.

Es wurde darauf hingewiesen, dass Polonium deutlich metallisch ist, da seine zwei allotropen Formen metallische Leiter sind. Auf der anderen Seite wurde der Astat im Jahr 2013 als Metall klassifiziert, obwohl er bereits 1950 als Halogen, ein nicht-reaktives Metall, bezeichnet wurde.

Die Grenze zwischen Elementengruppen, die als Metalle, Halbmetalle oder Nichtmetalle betrachtet werden, ist unklar. Aus diesem Grund schlagen einige Forscher basierend auf einer Eigenschaft vor, dass dieses oder jenes Element als ein Metalloid betrachtet werden sollte. Es wurde beispielsweise darauf hingewiesen, dass Kohlenstoff, Aluminium oder Selen als Metalloide klassifiziert werden sollten.

Es wurde versucht, Auswahlkriterien festzulegen, die es ermöglichen, ein chemisches Element als Metall, Halbmetall oder Nichtmetall zu klassifizieren. Zu den weiteren Auswahlkriterien gehören die Ionisierungsenergie, die Elektronegativität und die Packeffizienz der verschiedenen chemischen Elemente.

Referenzen

1. Eden Francis. (2002). Klassifizierung der Elemente. Genommen von: dl.clackamas.edu
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3. Elemente Metalloide Genommen von: elementos.org.es
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5. Wikipedia. (2018). Metalloid. Genommen von: en.wikipedia.org
6. Chemie Schnell Fasten. (2011). Metalloide (Halbmetalle). Genommen von: chemistry.patent-invent.com
7. Die Herausgeber der Encyclopaedia Britannica. (18. Oktober 2016). Metalloid. Genommen von: britannica.com