METALLOIDS: ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các kim loại hay bán kim loại là một nhóm các nguyên tố hóa học có tính chất vật lý và hóa học trung gian giữa kim loại và phi kim. Hầu hết các nhà nghiên cứu hóa học đều chấp nhận các nguyên tố hóa học sau đây là kim loại: bo, silicon, asen, germani, antimon, và tellurium (được hiển thị bằng màu xanh lá cây trong hình bên dưới).

Tuy nhiên, một nhóm nhỏ hơn các nhà nghiên cứu thêm polonium, astate (màu xanh lam) và selen (màu hồng) vào kim loại.

Nguồn: Bởi Sandbh, từ Wikimedia Commons

Thậm chí dựa trên một số tính chất, họ cho rằng các nguyên tố hóa học cacbon và nhôm (có màu vàng) cũng nên được coi là kim loại.

Đặc điểm chính của kim loại

Tình huống trong bảng tuần hoàn

Metalloids nằm trong bảng tuần hoàn trên một đường chéo đi xuống giữa các cột 13, 14, 15, 16 và 17, bắt đầu bằng boron ở phía trên bên trái và kết thúc bằng astatine ở phía dưới bên phải.

Kim loại nằm ở bên trái kim loại và phi kim nằm ở bên phải của chúng; do đó, chúng đại diện cho biên giới giữa cả hai loại vật chất.

Chúng tạo thành hợp kim với kim loại

Metalloids tạo hợp kim với kim loại và phản ứng với phi kim, ví dụ oxy, lưu huỳnh và halogen.

Chất bán dẫn điện

Phần lớn chúng được coi là chất bán dẫn điện, độ dẫn của chúng phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ thấp, độ dẫn điện thấp nên chúng đóng vai trò như chất cách điện, nhưng khi nóng lên thì khả năng dẫn điện tăng lên.

Cơ sở Công nghiệp Điện tử

Chất bán dẫn là cơ sở của sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử, cũng như của máy tính và tin học. Tương tự như vậy, ứng dụng được làm bằng silicon rất hữu ích trong lĩnh vực này.

Trạng thái dị hướng

Các kim loại có trạng thái dị hướng khác nhau (các dạng kết tinh khác nhau); do đó, ví dụ, asen có tinh thể màu đen, vàng hoặc xám.

Trong tự nhiên, chúng thường không được tìm thấy dưới dạng các nguyên tố hóa học thuần túy, mà là liên kết hoặc tạo thành tập hợp trong các khoáng chất cùng với chì, lưu huỳnh, sắt, v.v.

Các tính chất vật lý và hóa học

Tính chất vật lý

Chúng xuất hiện dưới dạng chất rắn sáng bóng. Về mặt này, chúng giống với kim loại. Chúng giòn và không đàn hồi tốt, vì vậy chúng không thể kéo dài thành dây, tức là chúng không dẻo lắm. Ngoài ra, quá trình chuyển hóa của nó thành dạng tấm rất khó khăn, vì vậy các kim loại không dễ uốn.

Chúng có khả năng dẫn điện và nhiệt độ, mặc dù ở mức độ thấp hơn kim loại. Trong các kim loại có các nguyên tố hóa học, dựa trên cấu trúc vùng của chúng, được phân loại là chất bán dẫn.

Nhóm này được tạo thành từ bo, silicon, germanium và antimon. Asen và Tellurium được phân loại là bán kim loại.

Điểm kết hợp

Boron 2.076 ° C; Silicon 1,414 ° C; Gecmani 938,25 ° C; Asen 817 ° C; Antimon 630,13 ° C; Tellurium 449,51º C và Polonium 254º C.

Độ sôi

Bo 3,927 ° C; Silicon 3.265 ° C; Gecmani 2,833 ° C; Asen 614 ° C; Antimon 1,587º C; Tellurium 988º C và Polonium 962º C.

Mật độ

Boron 2,34 g / cm ³ : Silicon 2,33 g / cm ³ ; Gecmani 5,323 g / cm ³ ; Asen 5.727; Antimon 6,697 g / cm ³ ; Tellurium 6,24 g / cm ³ và Polonium 9,32 g / cm ³ .

Tính chất hóa học

Chúng hoạt động theo cách tương tự với phi kim, chúng tạo thành các oxit như SiO _2, và chúng có đặc tính lưỡng tính. Metalloids có thể hoạt động giống như một axit hoặc một bazơ tùy thuộc vào độ pH của môi trường.

Các ứng dụng

Về chúng sinh

- Asen được sử dụng trong nông nghiệp làm thuốc trừ sâu và diệt cỏ. Ngoài ra, nó được sử dụng để đặt nó dưới dạng bột hoặc trong dung dịch lỏng trên vật nuôi để loại bỏ côn trùng và ký sinh trùng khỏi vật nuôi. Canxi asenat được sử dụng để diệt mọt đục quả bông.

- Asen được dùng làm chất bảo quản gỗ do độc tính đối với côn trùng và nấm.

- Asen được sử dụng trong điều trị bệnh bạch cầu cấp tính tăng bạch cầu, một loại ung thư máu. Nó được sử dụng trong việc chuẩn bị dung dịch Fowler để sử dụng trong điều trị bệnh vẩy nến. Một đồng vị phóng xạ của asen ( ⁷⁴ As) được sử dụng để xác định vị trí của các khối u ung thư có trong cơ thể con người.

- Asen là một phần của Melarsoprol, một loại thuốc được sử dụng để điều trị bệnh giun lươn châu Phi ở người. Bệnh ký sinh trùng do ruồi xê xê truyền.

-Tellurium oxit đã được sử dụng trong điều trị viêm da tiết bã. Tương tự như vậy, các hợp chất Tellurium khác được sử dụng làm chất kháng khuẩn.

-Boron, ở dạng axit boric, được sử dụng như một chất khử trùng nhẹ ở mắt, mũi và cổ họng.

Trong ly và tráng men

-Tellurium được sử dụng trong sản xuất kính màu xanh, nâu và đỏ. Metalloid có thể được điện phân trên bạc tạo ra một kết thúc hơi đen.

-Antimon được sử dụng để tạo màu vàng cho kính và men. Boron được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và gốm sứ. Đặc biệt, thủy tinh borosilicat có khả năng chống lại sự thay đổi nhiệt độ, đó là lý do tại sao nó được sử dụng trong các phòng thí nghiệm trong các phản ứng hóa học và chưng cất.

-Trong nhà, thực phẩm có thể được nướng bằng thủy tinh borosilicat, mà không làm cho đồ dùng sử dụng bị vỡ.

-Silicon là cơ sở chính của ngành công nghiệp thủy tinh, tham gia vào việc sản xuất hầu hết các đồ vật bằng thủy tinh.

-Germani oxit được sử dụng trong sản xuất ống kính máy ảnh chụp ảnh và ống kính hiển vi. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong sản xuất lõi của sợi quang cho nhiều ứng dụng.

Trong sản xuất vật liệu chất lượng cao hơn

- Asen tạo hợp kim với chì, làm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó. Điều này gây ra độ cứng cao hơn trong hợp kim được sử dụng trong sản xuất súng bắn.

- Việc bổ sung một lượng Tellurium từ 0,1% đến 0,6% của hợp kim với chì làm tăng khả năng chống ăn mòn và lực kéo đồng thời tăng tính linh hoạt. Tellurium thường được thêm vào gang để làm cứng lớp bề mặt của các bộ phận được tôi luyện.

-Antimon được sử dụng trong hợp kim để sản xuất vòng bi, tấm pin và vật liệu in.

-Silicon được sử dụng trong sản xuất các hợp kim có khả năng chống lại axit lớn hơn. Đó là trường hợp của Duriron, chứa 14% silicon.

Hợp kim của silicon, sắt và nhôm được sử dụng để sản xuất các bộ phận rất cứng, được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô.

- Asen tạo hợp kim với bạch kim và đồng để tăng khả năng chống ăn mòn. Ngoài ra, asen được thêm vào alpha-thau để tăng sức đề kháng của kẽm. Loại đồng này được sử dụng trong sản xuất vật liệu phụ kiện cho hệ thống ống nước.

Trong điện tử và máy tính

-Các kim loại được dùng làm chất bán dẫn trong công nghiệp điện tử và máy tính. Theo nghĩa này, silicon đứng đầu trong lĩnh vực buôn bán chất bán dẫn, tạo nên nền tảng của điện tử và máy tính hiện đại. Silicon và các dẫn xuất của nó được sử dụng trong máy tính, thiết bị chuyển tiếp, pin mặt trời và màn hình LCD.

-Tellurium là một chất bán dẫn có ứng dụng trong điện quang và điện tử.

-Germanium là một kim loại bán dẫn được sử dụng cùng với silicon trong các mạch tích hợp tốc độ cao để cải thiện hiệu suất. Mặc dù germanium đã phần nào thay thế silicon trong vai trò chất bán dẫn, việc sử dụng nó trong các chip thu nhỏ đã được tăng cường.

-Germanium được sử dụng trong sản xuất các tấm pin mặt trời. Ngay cả những robot thám hiểm trên hành tinh sao Hỏa cũng chứa germanium trong pin mặt trời của chúng. Hơn nữa, gecmani được sử dụng trong sản xuất radar.

Hành động bảo vệ của Metalloids

Boron và các hợp chất liên quan của nó tạo ra sức đề kháng lớn đối với các vật liệu mà nó là một phần. Điều này cho phép sử dụng nó trong việc tạo ra các cấu trúc không gian. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trong sản xuất gậy đánh gôn và cần câu cá.

Tác dụng bảo vệ của cacbua boron được sử dụng làm hàng rào kiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân, hạn chế sự rò rỉ chất phóng xạ. Hơn nữa, cacbua bo được sử dụng trong áo chống đạn và trong áo giáp của xe tăng chiến tranh.

Silicon dioxide và silica, ở dạng đất sét hoặc cát, là thành phần quan trọng của gạch, bê tông và xi măng, được sử dụng trong các hình thức xây dựng khác nhau.

Khác

-Antimon sulfua được sử dụng trong pháo hoa và đèn nháy trong máy ảnh.

-Boron là một phần của nam châm neodymidium.

-Silicone, một polyme có nguồn gốc từ silicon, được sử dụng trong sản xuất dầu và sáp, cấy ghép ngực, kính áp tròng, chất nổ và trong pháo hoa.

-Germanium được sử dụng trong sản xuất đèn huỳnh quang và một số điốt LED. Ngoài ra, gecmani được sử dụng trong guitar điện để tạo ra âm sắc méo đặc trưng.

-Germanium được dùng trong ứng dụng ảnh nhiệt dùng trong quân sự và chữa cháy.

-Antimony được sử dụng trong sản xuất diêm và lựu đạn đánh dấu và định vị, cũng như làm mồi cho hộp mực.

-Sodium borate được sử dụng làm chất làm chậm quá trình cháy trong nhựa và cao su.

8 nguyên tố kim loại

Nhóm nguyên tố hóa học này được tạo thành từ bo, silic, antimon, tellurium, germanium, asen, polonium và astate. Tuy nhiên, số lượng lớn nhất các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực hóa học loại trừ polonium và astate là kim loại.

Do đó, nhóm kim loại được chấp nhận rộng rãi nhất sẽ bao gồm bo, silic, antimon, Tellurium, germanium và asen.

Polonium đã được ghi nhận là có tính kim loại đặc biệt, vì hai dạng dị hướng của nó là chất dẫn kim loại. Mặt khác, năm 2013, astatine được phân loại là kim loại, mặc dù trước đó vào năm 1950, nó được chỉ định là halogen, một phi kim phản ứng.

Ranh giới giữa các nhóm nguyên tố được coi là kim loại, kim loại hoặc phi kim loại là không rõ ràng. Vì lý do này, một số nhà nghiên cứu, dựa trên một số tính chất, đề xuất rằng nguyên tố này hoặc nguyên tố kia nên được coi là kim loại bội. Ví dụ, người ta đã chỉ ra rằng cacbon, nhôm hoặc selen nên được xếp vào nhóm kim loại.

Một nỗ lực đã được thực hiện để thiết lập các tiêu chí lựa chọn cho phép phân loại một nguyên tố hóa học là kim loại, kim loại hoặc phi kim loại. Các tiêu chí lựa chọn khác bao gồm năng lượng ion hóa, độ âm điện và hiệu suất đóng gói của các nguyên tố hóa học khác nhau.

Người giới thiệu

1. Eden Francis. (Năm 2002). Phân loại các yếu tố. Lấy từ: dl.clackamas.edu
2. Kim loại, Metalloids và Phi kim. Lấy từ: angelo.edu
3. Các yếu tố. Metalloids. Lấy từ: Elements.org.es
4. Ví dụ của. (2013). Metalloids. Lấy từ: examplede.com
5. Wikipedia. (2018). Thể lưỡng bội. Lấy từ: en.wikipedia.org
6. Hóa học nhanh chóng. (2011). Metalloids (Semimetals). Lấy từ: chemistry.patent-invent.com
7. Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (2016, ngày 18 tháng 10). Thể lưỡng bội. Lấy từ: britannica.com