Металоиди (полуметали): свойства, примери и класификация

Научете всичко за металоидите (полуметали): свойства, примери като силиций, класификация в Периодичната таблица и практично приложение с ясни обяснения.

Металоид или полуметал е химичен елемент, който съчетава характеристики както на метални, така и на неметални елементи. Металоидите могат да имат метален блясък, но често са крехки и чупливи; някои са матови, но притежават проводимост за електричество. Свойствата им зависят силно от конкретния елемент и от формата (кристална решетка, примеси и температура).

Основни физични и химични свойства

• Проводимост: типично между тази на металите и неметалите — някои металоиди са полупроводници (напр. силиций), други имат много ниска метална проводимост или поведението им зависи от температурата и примесите.
• Електронна структура: често имат междинни стойности на електроотрицателност и енергия на йонизация; при някои (семиметали) валентната и проводящата лента се припокриват с малка енергийна разлика.
• Механични свойства: обикновено са по-крехки от металите; могат да показват лъскава повърхност, но да се чупят лесно.
• Химично поведение: в реакциите често образуват ковалентни връзки; оксидите им могат да бъдат киселинни, основни или амфотерни в зависимост от елемента и състоянието на окисление.
• Свойства на полупроводниците: при елементи като силицият електрическата проводимост зависи от наличието на примеси и температурата — това е основа за микроелектрониката (силициевите устройства) и фотониката.

Класификация и граници

Няма строго дефинирана граница кои елементи са металоиди — това е по-скоро група с подобни междинни свойства. Един общ и удобен начин да се илюстрира разпределението им е чрез разглеждане на Периодичната таблица на елементите: често се сочи двойна диагонална линия, която започва в горния ляв ъгъл с Бор (в близост до въглеродните и неметалните елементи) и продължава надолу и надясно към Полоний и Астатин. Елементите, намиращи се около тази граница, традиционно се наричат металоиди.

Важно е да се отбележи, че някои автори правят разлика между понятието „металоид“ (характерни междинни свойства) и „семиметал“ (конкретно електронна структура с леко припокриване на валентната и проводящата лента). Освен това има спорове за включването на определени елементи (напр. алуминий често се класифицира като метал, полоний — като радиоактивен метал и т.н.).

Примери и използване

• Бор (B): използва се в боросиликатно стъкло, детергенти и като добавка в полупроводникови и наноструктурирани материали.
• Силиций (Si): най-разпространеният полуметал в технологиите — основен материал за полупроводници, слънчеви клетки, силициеви чипове и силиконови сплави; (в текста вече е споменат като силицият и като полупроводник).
• Германий (Ge): използван в оптични лещи, инфрачервени детектори и исторически в полупроводникови диоди и транзистори.
• Арсен (As): използва се в сплави и полупроводникови приложения, но много съединения са токсични и имат сериозни рискове за здравето.
• Антимон (Sb): използва се във фламеразредители, сплави и полупроводници; някои съединения са токсични.
• Телур (Te): добавя се в сплави, полупроводникови материали и термоелектрични компоненти.
• Полоний (Po) и Астатин (At): рядко срещани, радионуклиди — полоният е силно радиоактивен; класификацията им понякога варира и те могат да се считат за почти метални.

Произход, добив и безопасност

Много металоиди се срещат в природата под формата на минерали и се извличат като странични продукти при добива на други метали или чрез специфични методи на обогатяване. Някои от тях (напр. арсена и полония) са токсични или радиоактивни и изискват специални мерки при добив, преработка и употреба.

Заключение

Металоидите са група елементи с междинни физични и химични свойства между металите и неметалите. Поради разнообразието си и зависимостта на свойствата от условията (температура, примеси, кристална структура), тяхното точково класифициране често е предмет на дискусии. В практиката обаче тези елементи имат незаменима роля — от полупроводниковата индустрия (силиций, германий) до специални химични и промишлени приложения.

Въпроси и отговори

В: Какво е металоид?

В: Кой е най-разпространеният полуметал?

В: Как можете да класифицирате металоидите?

Въпрос: Има ли силиций електропроводимост?

Въпрос: Всички полуметали ли са и металоиди?

Търсене по буква