Métalloïdes Caractéristiques, propriétés et utilisations

Le métalloïdes ou semi-métaux sont un groupe d'éléments chimiques ayant des propriétés physiques et chimiques intermédiaires entre les métaux et les non-métaux. La plupart des chercheurs en chimie acceptent les éléments chimiques suivants comme métalloïdes: bore, silicium, arsenic, germanium, antimoine et tellure (vert dans l'image ci-dessous).

Cependant, un groupe plus restreint de chercheurs ajoute la polio, l’astatine (bleu) et le sélénium (rose) aux métalloïdes.

Même sur la base de certaines propriétés, ils suggèrent que les éléments chimiques carbone et aluminium (jaune) devraient également être considérés comme des métalloïdes.

Index

• 1 Principales caractéristiques des métalloïdes
  • 1.1 Situation dans le tableau périodique
  • 1.2 Formes d'alliages avec des métaux
  • 1.3 semi-conducteurs électriques
  • 1.4 Base de l'industrie électronique
  • 1.5 États allotropiques
• 2 propriétés physiques et chimiques
  • 2.1 Propriétés physiques
  • 2.2 Propriétés chimiques
• 3 utilisations
  • 3.1 À propos des êtres vivants
  • 3.2 Dans les verres et les émaux
  • 3.3 Dans la production de matériaux de qualité supérieure
  • 3.4 En électronique et informatique
  • 3.5 Action protectrice des métalloïdes
  • 3.6 Autre
• 4 Les 8 éléments métalloïdes
• 5 références

Principales caractéristiques des métalloïdes

Situation dans le tableau périodique

Les métalloïdes sont situés dans le tableau périodique en diagonale descendante entre les colonnes 13, 14, 15, 16 et 17, en commençant par le bore dans le coin supérieur gauche et en terminant par l’astatine dans le coin inférieur droit.

Les métaux sont situés à gauche des métalloïdes et des non-métaux à leur droite; par conséquent, ils représentent la limite entre les deux types de matière.

Ils forment des alliages avec des métaux

Les métalloïdes forment des alliages avec les métaux et réagissent avec les non-métaux, par exemple avec l'oxygène, le soufre et les halogènes.

Semi-conducteurs électriques

Pour la plupart, ils sont considérés comme des semi-conducteurs électriques, leur conductance dépendant de la température. À basse température, la conductance électrique est faible, ils remplissent donc une fonction d'isolant électrique, mais à mesure qu'ils chauffent, leur capacité à conduire l'électricité augmente.

Base de l'industrie électronique

Les semi-conducteurs sont la base du développement de l’industrie électronique, ainsi que celle de l’informatique et de l’informatique. De même, l’application en silicium a été très utile dans ce domaine.

États allotropiques

Les métalloïdes ont des états allotropiques différents (différentes formes cristallines); Par exemple, l'arsenic a des cristaux noirs, jaunes ou gris.

Dans la nature, ils ne se trouvent généralement pas sous forme d'éléments chimiques purs, mais plutôt associés ou formant des agrégats dans les minéraux avec le plomb, le soufre, le fer, etc.

Propriétés physiques et chimiques

Propriétés physiques

Ils apparaissent comme des solides brillants. Dans cet aspect, ils ressemblent à des métaux. Ils sont cassants et peu élastiques, ils ne peuvent donc pas être étirés sous forme de fil, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas très ductiles. De plus, sa transformation en feuilles est difficile, de sorte que les métalloïdes ne sont pas malléables.

Ils sont capables de conduire l'électricité et la température, mais dans une moindre mesure que les métaux. Dans les métalloïdes, il existe des éléments chimiques qui, en fonction de leur structure de bande, sont classés comme semi-conducteurs.

Ce groupe est constitué de bore, de silicium, de germanium et d'antimoine. L'arsenic et le tellure sont classés en demi-métaux.

Points de fusion

Boro 2.076º C; Silicium 1.414º C; Germanium 938,25 C; Arsenic 817 ° C; Antimoine 630,13 ° C; Tellurium 449,51 ºC et Polonium 254 ºC

Points d'ébullition

Bore 3,927º C; Silicium 3 265 ° C; Germanium 2 833 ºC; Arsenic 614 ° C; Antimoine 1,587 ° C; Telurio 988º C et Polonio 962º C.

Densités

Bore 2,34 g / cm³: Silicium 2,33 g / cm³; Germanium 5,323 g / cm³; Arsenic 5 727; Antimoine 6,697 g / cm³; Tellurium 6.24 g / cm³ et polonium 9,32 g / cm³.

Propriétés chimiques

Ils se comportent comme les non-métaux, forment des oxacides comme le SiO₂ et ils ont un comportement amphotérique. Les métalloïdes peuvent se comporter comme un acide ou une base en fonction du pH du milieu.

Utilise

À propos des êtres vivants

- L'arsenic est utilisé en agriculture comme insecticide et herbicide. En outre, il est utilisé pour le placer sous forme de poudre ou de solution liquide sur les bovins afin d'éliminer les insectes et les parasites de l'animal. L'arséniate de calcium est utilisé pour retirer le charançon de la capsule de coton.

-L'arsenic est utilisé comme agent de conservation du bois en raison de sa toxicité pour les insectes et les champignons.

-L'arsenic est utilisé dans le traitement de la leucémie aiguë promyélocytaire, un type de cancer du sang. Il est utilisé dans le développement de la solution Fowler à utiliser dans le traitement du psoriasis. Un isotope radioactif de l'arsenic (⁷⁴As) est utilisé dans la localisation des tumeurs cancéreuses présentes dans le corps humain.

-L'arsenic fait partie du mélarsoprol, un médicament utilisé dans le traitement de la trypanosomose humaine africaine.Maladie parasitaire transmise par la mouche tsé-tsé.

- L’oxyde de tellure a été utilisé dans le traitement de la dermatite séborrhéique. De même, d'autres composés de tellure sont utilisés comme agents antimicrobiens.

Le bore, sous forme d'acide borique, est utilisé comme antiseptique léger dans les yeux, le nez et la gorge.

Dans les verres et les émaux

-Le tellure est utilisé dans la production de verres bleus, bruns et rouges. Le métalloïde peut se déposer électrolytiquement sur l’argent en produisant une finition noirâtre.

-L'antimoine est utilisé pour donner les verres et émaux une teinte jaune. Le bore est utilisé dans la production de verre et de céramique. En particulier, le verre au borosilicate résiste aux variations de température, raison pour laquelle il est utilisé dans les laboratoires pour les réactions chimiques et les distillations.

-A la maison, vous pouvez faire cuire les aliments avec du verre borosilicate, sans casser les ustensiles utilisés.

-Le silicium est la base principale de l'industrie du verre, intervenant dans la fabrication de presque tous les objets en verre.

- L'oxyde de germanium est utilisé dans la fabrication des lentilles de caméras et de lentilles de microscopes. En outre, il est utilisé dans le développement du cœur de la fibre optique de nombreuses applications.

Dans la production de matériaux de qualité supérieure

-L'arsenic forme des alliages avec du plomb produisant une diminution du point de fusion de celui-ci. Cela provoque une plus grande dureté de l'alliage utilisé dans la production de la grenaille

-L'addition d'un taux de tellure compris entre 0,1% et 0,6% d'un alliage de plomb augmente sa résistance à la corrosion et à la traction tout en augmentant la flexibilité. Le tellure est généralement ajouté à la fonte pour produire un durcissement de la couche superficielle des parties durcies.

- L'antimoine est utilisé dans les alliages pour produire des roulements, des plaques d'accumulation et du matériel d'impression.

-Le silicium est utilisé dans la production d'alliages plus résistants aux acides. Tel est le cas de Durirón, qui contient 14% de silicium.

L'alliage de silicium, de fer et d'aluminium est utilisé pour la fabrication de pièces de grande dureté utilisées dans l'industrie automobile.

-L'arsenic forme des alliages avec le platine et le cuivre pour augmenter sa résistance à la corrosion. De plus, de l'arsenic est ajouté au laiton alpha pour augmenter la résistance au zinc. Ce type de laiton est utilisé dans la fabrication de matériaux accessoires pour la plomberie.

En électronique et informatique

-Les métalloïdes sont utilisés comme semi-conducteurs dans l'industrie électronique et informatique. En ce sens, le silicium est le leader du commerce des semi-conducteurs qui constitue la base de l’électronique et de l’informatique modernes. Le silicium et ses dérivés sont utilisés dans les ordinateurs, les transducteurs, les cellules solaires et les écrans LCD.

-Le tellure est un semi-conducteur qui a des applications dans l'électro-optique et l'électronique.

- Le germanium est un métalloïde semi-conducteur utilisé avec le silicium dans les circuits intégrés à haute vitesse pour améliorer ses performances. Bien que le germanium ait déplacé le silicium dans une certaine mesure dans sa fonction de semi-conducteur, son utilisation a été améliorée dans la production de puces miniaturisées.

- Germanium est utilisé dans le développement de panneaux solaires. Même les robots de reconnaissance de la planète Mars contiennent du germanium dans leurs cellules solaires. De plus, le germanium est utilisé dans la fabrication de radars.

Action protectrice des métalloïdes

Le bore et ses composés apparentés confèrent une grande résistance aux matériaux dont il fait partie. Cela permet son utilisation dans la création de structures spatiales. En outre, ils sont utilisés dans la préparation de bâtons de golf et de cannes à pêche.

L'action protectrice du carbure de bore est utilisée comme barrière de contrôle dans les réacteurs nucléaires, limitant les fuites de matières radioactives. De plus, le carbure de bore est utilisé dans les gilets pare-balles et dans l'armure des chars de guerre.

Le dioxyde de silicium et la silice, sous forme d'argile ou de sable, sont des composants importants des briques, du béton et du ciment, utilisés dans différentes formes de construction.

D'autres

-Le sulfure d'antimoine est utilisé dans les feux d'artifice et les lampes flash des appareils photo.

-Borus fait partie des aimants au néodyme.

-La silicone, un polymère dérivé du silicium, est utilisée dans la préparation d'huiles et de cires, d'implants mammaires, de lentilles de contact, d'explosifs et de pièces pyrotechniques.

- Germanium est utilisé dans le développement de lampes fluorescentes et de certaines diodes LED. De plus, le germanium est utilisé dans les guitares électriques pour produire un son de distorsion caractéristique.

- Germanium est utilisé dans l’application d’images thermiques à des fins militaires et de lutte contre les incendies.

-L'antimoine est utilisé dans la fabrication des allumettes, des traceurs et des localisateurs, ainsi que dans des cartouches pour cartouches.

-Le borate de sodium est utilisé comme retardateur de combustion dans les plastiques et les caoutchoucs.

Les 8 éléments métalloïdes

Ce groupe d'éléments chimiques se compose de bore, de silicium, d'antimoine, de tellure, de germanium, d'arsenic, de polonium et d'astatine.Cependant, le plus grand nombre de chercheurs dans le domaine de la chimie exclut le polonium et l’astatus comme métalloïdes.

Par conséquent, le groupe de métalloïdes généralement accepté serait formé par le bore, le silicium, l'antimoine, le tellure, le germanium et l'arsenic.

Il a été souligné que le polonium est distinctement métallique puisque ses deux formes allotropiques sont des conducteurs métalliques. D'autre part, l'astatine a été classée en 2013 en tant que métal, même si en 1950 elle était désignée comme un halogène, un métal non réactif.

La limite entre les groupes d'éléments considérés comme des métaux, des métalloïdes ou des non-métaux n'est pas claire. Pour cette raison, certains chercheurs, basés sur certaines propriétés, suggèrent que tel ou tel élément devrait être considéré comme un métalloïde. Il a été souligné, par exemple, que le carbone, l'aluminium ou le sélénium doivent être classés comme métalloïdes.

On s’est efforcé d’établir des critères de sélection permettant de classer un élément chimique en métal, métalloïde ou non. Parmi les autres critères de sélection figurent l'énergie d'ionisation, l'électronégativité et l'efficacité d'emballage des différents éléments chimiques.

Références

1. Eden Francis. (2002). Classification des éléments. Tiré de: dl.clackamas.edu
2. Métaux, métalloïdes et non-métaux. Tiré de: angelo.edu
3. Éléments Métalloïdes Tiré de: elementos.org.es
4. Exemplede (2013). Métalloïdes Tiré de: ejemplode.com
5. Wikipedia. (2018). Métalloïde Tiré de: en.wikipedia.org
6. Chimie Rapide Rapide. (2011). Métalloïdes (semi-métalliques). Tiré de: chemistry.patent-invent.com
7. Les rédacteurs de l'encyclopédie Britannica. (18 octobre 2016). Métalloïde Tiré de: britannica.com