คุณสมบัติและการใช้งานของ Metalloids

กึ่งโลหะ หรือ semimetals เป็นกลุ่มขององค์ประกอบทางเคมีที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีระดับกลางระหว่างโลหะและอโลหะ นักวิจัยทางเคมีส่วนใหญ่ยอมรับองค์ประกอบทางเคมีดังต่อไปนี้เป็น metalloids: โบรอน, ซิลิกอน, สารหนู, เจอร์เมเนียม, พลวงและเทลเลียม (สีเขียวในภาพด้านล่าง).

อย่างไรก็ตามนักวิจัยกลุ่มเล็ก ๆ ได้เพิ่มโปลิโอแอสตาติน (สีน้ำเงิน) และซีลีเนียม (สีชมพู) ลงในเมทัลรอยด์.

ถึงแม้จะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติบางอย่างพวกเขาแนะนำว่าองค์ประกอบทางเคมีของคาร์บอนและอลูมิเนียม (สีเหลือง) ควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นโลหะ.

ดัชนี

• 1 คุณสมบัติหลักของ metalloid
  • 1.1 สถานการณ์ในตารางธาตุ
  • 1.2 หล่อโลหะผสมด้วยโลหะ
  • 1.3 เซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้า
  • 1.4 ฐานอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
  • 1.5 Allotropic ฯ
• 2 คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
  • 2.1 คุณสมบัติทางกายภาพ
  • 2.2 คุณสมบัติทางเคมี
• 3 ใช้
  • 3.1 เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต
  • 3.2 ในแว่นตาและเคลือบฟัน
  • 3.3 ในการผลิตวัสดุที่มีคุณภาพสูงขึ้น
  • 3.4 ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์
  • 3.5 การป้องกันการกระทำของ metalloids
  • 3.6 อื่น ๆ
• 4 องค์ประกอบ 8 ธาตุโลหะ
• 5 อ้างอิง

คุณสมบัติหลักของ metalloid

สถานการณ์ในตารางธาตุ

metalloids อยู่ในตารางธาตุในแนวทแยงมุมลงมาระหว่างคอลัมน์ 13, 14, 15, 16 และ 17 เริ่มต้นด้วยโบรอนที่มุมซ้ายบนและลงท้ายด้วยแอสตาไทน์ที่มุมขวาล่าง.

โลหะตั้งอยู่ทางด้านซ้ายของเมทัลรอยด์และอโลหะทางด้านขวา ดังนั้นจึงเป็นตัวแทนเขตแดนระหว่างสสารทั้งสองประเภท.

พวกเขาสร้างโลหะผสมด้วยโลหะ

Metalloids สร้างโลหะผสมกับโลหะและทำปฏิกิริยากับโลหะที่ไม่ใช่โลหะเช่นกับออกซิเจนซัลเฟอร์และฮาโลเจน.

สารกึ่งตัวนำไฟฟ้า

ส่วนใหญ่พวกเขาจะถือว่าเป็นสารกึ่งตัวนำไฟฟ้าสื่อนำไฟฟ้าของพวกเขาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิต่ำตัวนำไฟฟ้าต่ำดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้า แต่เมื่อความร้อนเพิ่มขึ้นความสามารถในการทำกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น.

ฐานอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

เซมิคอนดักเตอร์เป็นพื้นฐานของการพัฒนาอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกับการคำนวณและวิทยาการคอมพิวเตอร์ นอกจากนี้แอปพลิเคชันที่ทำจากซิลิคอนยังมีประโยชน์อย่างมากในด้านนี้.

รัฐ Allotropic

metalloids มีสถานะ allotropic ที่แตกต่างกัน (รูปแบบผลึกที่แตกต่างกัน); ตัวอย่างเช่นสารหนูแสดงผลึกสีดำสีเหลืองหรือสีเทา.

ในธรรมชาติพวกมันมักจะไม่พบว่าเป็นองค์ประกอบทางเคมีบริสุทธิ์ แต่มีความสัมพันธ์หรือก่อตัวเป็นมวลรวมในแร่ธาตุพร้อมกับตะกั่วกำมะถันเหล็ก ฯลฯ.

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

คุณสมบัติทางกายภาพ

พวกเขาปรากฏเป็นของแข็งสดใส ในแง่นี้พวกเขามีลักษณะโลหะ มีความเปราะและไม่ยืดหยุ่นมากดังนั้นจึงไม่สามารถยืดได้ในรูปแบบของเส้นลวดนั่นคือพวกเขาจะไม่เหนียวมาก นอกจากนี้การเปลี่ยนรูปเป็นแผ่นเป็นเรื่องยากดังนั้นเมทัลรอยด์จะอ่อนตัวเล็กน้อย.

พวกเขามีความสามารถในการนำไฟฟ้าและอุณหภูมิแม้ว่าจะน้อยกว่าโลหะ ภายใน metalloids มีองค์ประกอบทางเคมีที่ยึดตามโครงสร้างวงของพวกเขาจัดเป็นสารกึ่งตัวนำ.

กลุ่มนี้ประกอบด้วยโบรอนซิลิคอนเจอร์เมเนียมและพลวง สารหนูและเทลลูเรียมจัดเป็น semimetals.

คะแนนฟิวชั่น

Boro 2.076º C; ซิลิคอน1.414º C; เจอร์เมเนียม 938.25 C; สารหนู817º C; พลวง 630.13 ° C; เทลเลียม449.51ºCและพอโลเนียม254ºซี.

คะแนนเดือด

โบรอน3.927º C; ซิลิกอน 3,265 ° C; เจอร์เมเนียม2,833º C; สารหนู614º C; พลวง 1,587 ° C; Telurio 988º C และ Polonio 962º C.

ความหนาแน่น

โบรอน 2.34 กรัม / ซม³: ซิลิคอน 2.33 g / cm³; เจอร์เมเนียม 5,323 กรัม / ซม³; สารหนู 5,727; พลวง 6.697 กรัม / ซม³; เทลเลียม 6.24 g / cm³ และพอโลเนียม 9.32 กรัม / ซม³.

คุณสมบัติทางเคมี

พวกมันมีพฤติกรรมคล้ายกันกับอโลหะ₂ และพวกเขามีพฤติกรรม amphoteric metalloid สามารถทำงานเป็นกรดหรือเบสขึ้นอยู่กับค่าความเป็นกรดเป็นด่างของสื่อ.

การใช้งาน

เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต

-สารหนูใช้ในการเกษตรเป็นยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืช นอกจากนี้ยังใช้เพื่อวางเป็นผงหรือน้ำยาเหลวในวัวเพื่อกำจัดแมลงและปรสิตจากสัตว์ แคลเซียมอาร์เซเนตใช้ในการกำจัดมอดจากแคปซูลฝ้าย.

-สารหนูใช้เป็นสารกันบูดไม้เนื่องจากเป็นพิษต่อแมลงและเชื้อรา.

-สารหนูใช้ในการรักษาโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลัน มันถูกใช้ในการพัฒนาโซลูชันฟาวเลอร์สำหรับใช้ในการรักษาโรคสะเก็ดเงิน ไอโซโทปกัมมันตรังสีของสารหนู (⁷⁴ในฐานะที่เป็น) จะใช้ในการแปลของเนื้องอกมะเร็งที่มีอยู่ในร่างกายมนุษย์.

-สารหนูเป็นส่วนหนึ่งของ Melarsoprol ซึ่งเป็นยาที่ใช้ในการรักษา Human Human Trypanosomiasis โรคกาฝากส่งโดยแมลงวัน tsetse.

-เทลลูเรียมออกไซด์ถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคผิวหนัง seborrheic เทลลูเรียมชนิดอื่นจะใช้เป็นยาต้านจุลชีพ.

-โบรอนในรูปของกรดบอริกใช้เป็นน้ำยาฆ่าเชื้ออ่อน ๆ ในดวงตาจมูกและลำคอ.

ในแก้วและเคลือบ

-เทลลูเรียมใช้ในการผลิตแว่นตาสีฟ้าสีน้ำตาลและสีแดง metalloid สามารถนำไปวางบนผิวสีเงินได้.

-พลวงถูกใช้เพื่อให้แว่นตาและเคลือบสีเหลือง โบรอนถูกนำมาใช้ในการผลิตแก้วและเซรามิก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง borosilicate แก้วทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิซึ่งเป็นสาเหตุที่ใช้ในห้องปฏิบัติการสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีและการกลั่น.

-ที่บ้านคุณสามารถอบอาหารโดยใช้แก้วบอโรซิลิเกต.

-ซิลิคอนเป็นฐานหลักของอุตสาหกรรมแก้วโดยมีส่วนร่วมในการผลิตวัตถุแก้วเกือบทั้งหมด.

-เจอร์เมเนียมออกไซด์ถูกนำมาใช้ในการผลิตเลนส์กล้องและเลนส์ของกล้องจุลทรรศน์ นอกจากนี้ยังใช้ในการพัฒนาแกนกลางของเส้นใยนำแสงของการใช้งานจำนวนมาก.

ในการผลิตวัสดุที่มีคุณภาพสูงขึ้น

-สารหนูในรูปแบบโลหะผสมด้วยตะกั่วทำให้จุดหลอมเหลวลดลงเหมือนกัน สิ่งนี้ทำให้เกิดความแข็งมากขึ้นในโลหะผสมที่ใช้ในการผลิตช็อต

-การเติมเทลเลียมในปริมาณระหว่าง 0.1% ถึง 0.6% ของโลหะผสมตะกั่วจะเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนและแรงดึงพร้อมความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้น เทลเลียมมักถูกเติมเข้าไปในเหล็กหล่อเพื่อสร้างชั้นผิวแข็งของชิ้นส่วนที่ชุบแข็ง.

-พลวงถูกใช้ในโลหะผสมเพื่อผลิตตลับลูกปืนแผ่นสะสมและวัสดุการพิมพ์.

-ซิลิคอนถูกนำมาใช้ในการผลิตโลหะผสมที่มีความต้านทานต่อกรดมากกว่า ดังกล่าวเป็นกรณีของDurirónซึ่งประกอบด้วยซิลิคอน 14%.

โลหะผสมของซิลิคอนเหล็กและอลูมิเนียมใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งสูงซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์.

-สารหนูก่อตัวเป็นโลหะผสมด้วยทองคำขาวและทองแดงเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน ในทำนองเดียวกันสารหนูจะถูกเพิ่มเข้าไปในอัลฟา - ทองเหลืองเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อสังกะสี ทองเหลืองชนิดนี้ใช้ในการผลิตวัสดุอุปกรณ์เสริมสำหรับการประปา.

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์

-Metalloids ถูกใช้เป็นสารกึ่งตัวนำในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ ในแง่นี้ซิลิคอนเป็นผู้นำในการค้าเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย ซิลิคอนและอนุพันธ์นั้นใช้ในคอมพิวเตอร์เครื่องแปลงสัญญาณเซลล์แสงอาทิตย์และหน้าจอ LCD.

-เทลเลียมเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีแอพพลิเคชั่นในระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์.

-เจอร์เมเนียมเป็นเซมิคอนดักเตอร์ metalloid ที่ใช้ร่วมกับซิลิคอนในวงจรรวมความเร็วสูงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ แม้ว่าเจอร์เมเนียมจะแทนที่ซิลิคอนในระดับหนึ่งในฟังก์ชั่นเซมิคอนดักเตอร์ แต่การใช้งานก็เพิ่มขึ้นในการผลิตชิปขนาดเล็ก.

-เจอร์เมเนียมใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ แม้แต่หุ่นยนต์ลูกเสือของดาวอังคารยังมีเจอร์เมเนียมในเซลล์สุริยะ นอกจากนี้เจอร์เมเนียมยังถูกนำมาใช้ในการผลิตเรดาร์.

การกระทำการป้องกันของ metalloids

โบรอนและสารประกอบที่เกี่ยวข้องมอบความต้านทานอย่างมากต่อวัสดุที่เป็นส่วนหนึ่ง สิ่งนี้อนุญาตให้ใช้ในการสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ นอกจากนี้ยังใช้ในการทำรายละเอียดของไม้กอล์ฟและคันเบ็ด.

การกระทำการป้องกันของโบรอนคาร์ไบด์ใช้เป็นอุปสรรคในการควบคุมเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จำกัด การรั่วไหลของสารกัมมันตรังสี นอกจากนี้โบรอนคาร์ไบด์ยังใช้ในเสื้อเกราะกันกระสุนและเกราะของรถถังสงคราม.

ซิลิกอนไดออกไซด์และซิลิกาในรูปแบบของดินเหนียวหรือทรายเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของอิฐคอนกรีตและซีเมนต์ที่ใช้ในการก่อสร้างรูปแบบต่าง ๆ.

คนอื่น ๆ

-พลวงซัลไฟด์ใช้ในดอกไม้ไฟและหลอดไฟชนิดแฟลชของกล้อง.

-โบรอนเป็นส่วนหนึ่งของแม่เหล็กนีโอไดเมีย.

-ซิลิโคนซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่ได้จากซิลิคอนนั้นใช้ในการผลิตน้ำมันและแว็กซ์การปลูกถ่ายเต้านมคอนแทคเลนส์วัตถุระเบิดและดอกไม้ไฟ.

-เจอร์เมเนียมใช้ในการผลิตหลอดฟลูออเรสเซนต์และไดโอด LED บางตัว นอกจากนี้เจอร์เมเนียมยังใช้ในกีต้าร์ไฟฟ้าเพื่อสร้างเสียงที่มีลักษณะผิดเพี้ยน.

-Germanium ใช้ในการถ่ายภาพความร้อนสำหรับการใช้งานทางทหารและการดับเพลิง.

-พลวงถูกนำมาใช้ในการผลิตไม้ขีดไฟและระเบิดและอุปกรณ์ติดตามรวมถึงตลับรองพื้น.

-โซเดียม borate ใช้เป็นสารหน่วงการเผาไหม้ในพลาสติกและยาง.

องค์ประกอบ 8 ธาตุ

องค์ประกอบทางเคมีกลุ่มนี้ประกอบด้วยโบรอน, ซิลิคอน, พลวง, เทลลูเรียม, เจอร์เมเนียม, สารหนู, พอโลเนียมและแอสทาทีน อย่างไรก็ตามนักวิจัยจำนวนมากที่สุดในสาขาเคมีไม่รวม polonium และ astatus เป็น metalloids.

ดังนั้นกลุ่มของ metalloids ที่ยอมรับกันส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นจากโบรอน, ซิลิคอน, พลวง, เทลเลียม, เจอร์เมเนียมและสารหนู.

มีการชี้ให้เห็นว่าพอโลเนียมเป็นโลหะอย่างชัดเจนเนื่องจากรูปแบบ allotropic ทั้งสองเป็นตัวนำโลหะ ในทางตรงกันข้ามแอสตาตินถูกจัดประเภทในปี 2013 เป็นโลหะแม้ว่าก่อนหน้านี้ในปี 1950 มันถูกกำหนดให้เป็นฮาโลเจนซึ่งเป็นโลหะที่ไม่ใช่ปฏิกิริยา.

ขอบเขตระหว่างกลุ่มขององค์ประกอบที่พิจารณาว่าเป็นโลหะ, เมทัลด์อยด์หรืออโลหะมีความสับสน ด้วยเหตุนี้นักวิจัยบางคนซึ่งอ้างอิงคุณสมบัติบางอย่างแนะนำว่าองค์ประกอบนี้หรือองค์ประกอบนั้นควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นโลหะ มันได้รับการชี้ให้เห็นเช่นคาร์บอนอลูมิเนียมหรือซีลีเนียมควรจัดเป็นโลหะ.

มันได้รับการพยายามที่จะสร้างเกณฑ์การคัดเลือกที่อนุญาตให้จัดประเภทองค์ประกอบทางเคมีเป็นโลหะ, เมอร์โลหะหรืออโลหะ ในเกณฑ์การเลือกอื่น ๆ คือพลังงานอิออไนเซชันอิเลคโตรเนกาติวีตี้และประสิทธิภาพการบรรจุขององค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน.

การอ้างอิง

1. Eden Francis (2002) การจำแนกองค์ประกอบ นำมาจาก: dl.clackamas.edu
2. โลหะเมทัลรอยด์และอโลหะ นำมาจาก: angelo.edu
3. องค์ประกอบ กึ่งโลหะ นำมาจาก: elementos.org.es
4. Ejemplode (2013) กึ่งโลหะ นำมาจาก: ejemplode.com
5. วิกิพีเดีย (2018) กึ่งโลหะ นำมาจาก: en.wikipedia.org
6. เคมีด่วนเร็ว (2011) Metalloids (Semimetals) นำมาจาก: chemistry.patent-invent.com
7. บรรณาธิการสารานุกรมบริแทนนิกา (18 ตุลาคม 2559) กึ่งโลหะ นำมาจาก: britannica.com