Metalóides: Características, Propriedades e Usos - Ciência - 2023

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o metalóides ou semimetais são um grupo de elementos químicos com propriedades físicas e químicas intermediárias entre metais e não metais.A maioria dos pesquisadores químicos aceita os seguintes elementos químicos como metaloides: boro, silício, arsênio, germânio, antimônio e telúrio (mostrados em verde na imagem abaixo).

No entanto, um grupo menor de pesquisadores adiciona polônio, astato (na cor azul) e selênio (na cor rosa) aos metalóides.

Mesmo com base em algumas propriedades, eles sugerem que os elementos químicos carbono e alumínio (de cor amarela) também devem ser considerados metalóides.

Principais características dos metalóides

Situação na tabela periódica

Os metalóides estão localizados na tabela periódica em uma diagonal descendente entre as colunas 13, 14, 15, 16 e 17, começando com o boro na parte superior esquerda e terminando com astato na parte inferior direita.

Os metais estão à esquerda dos metalóides e os não metais à direita; portanto, eles representam a fronteira entre os dois tipos de matéria.

Eles formam ligas com metais

Os metalóides formam ligas com metais e reagem com não metais, por exemplo, oxigênio, enxofre e halogênios.

Semicondutores elétricos

Em sua maioria, são considerados semicondutores elétricos, sendo sua condutância dependente da temperatura. Em baixas temperaturas, a condutância elétrica é baixa, então eles agem como isolantes elétricos, mas à medida que aquecem, sua capacidade de conduzir eletricidade aumenta.

Base da indústria de eletrônicos

Os semicondutores são a base do desenvolvimento da indústria eletrônica, assim como da computação e da informática. Da mesma forma, a aplicação que foi feita de silício tem sido muito útil neste campo.

Estados alotrópicos

Os metalóides têm diferentes estados alotrópicos (diferentes formas cristalinas); assim, por exemplo, o arsênio tem cristais pretos, amarelos ou cinza.

Na natureza, eles geralmente não são encontrados como elementos químicos puros, mas sim associados ou formando agregados em minerais juntamente com chumbo, enxofre, ferro, etc.

Propriedades físicas e químicas

Propriedades físicas

Eles aparecem como sólidos brilhantes. Nesse aspecto, eles se parecem com metais. São frágeis e pouco elásticos, portanto não podem ser esticados em forma de fio, ou seja, não são muito dúcteis. Além disso, sua transformação em folhas é difícil, por isso os metaloides não são muito maleáveis.

Eles são capazes de conduzir eletricidade e temperatura, embora em menor grau do que os metais. Dentro dos metalóides existem elementos químicos que, com base em suas estruturas de banda, são classificados como semicondutores.

Este grupo é formado por boro, silício, germânio e antimônio. O arsênio e o telúrio são classificados como semimetais.

Pontos de fusão

Boro 2.076 ° C; Silício 1.414 ° C; Germânio 938,25 ° C; Arsênio 817 ° C; Antimônio 630,13 ° C; Telúrio 449,51º C e Polônio 254º C.

Pontos de ebulição

Boro 3.927 ° C; Silício 3.265 ° C; Germânio 2.833 ° C; Arsênio 614º C; Antimônio 1.587º C; Telúrio 988º C e Polônio 962º C.

Densidades

Boro 2,34 g / cm³: Silício 2,33 g / cm³; Germânio 5,323 g / cm³; Arsênico 5.727; Antimônio 6,697 g / cm³; Telúrio 6,24 g / cm³ e Polônio 9,32 g / cm³.

Propriedades quimicas

Eles se comportam de forma semelhante aos não-metais, eles formam oxácidos como o SiO₂ e eles têm um comportamento anfotérico. Os metaloides podem se comportar como um ácido ou uma base dependendo do pH do meio.

Formulários

Sobre seres vivos

-O arsênio é usado na agricultura como inseticida e herbicida. Além disso, é utilizado para ser aplicado em pó ou em solução líquida no gado, para eliminar os insetos e parasitas do animal. O arseniato de cálcio é usado para matar o bicudo do algodão.

-O arsênio é usado como conservante de madeira devido à sua toxicidade para insetos e fungos.

-O arsênio é usado no tratamento da leucemia promielocítica aguda, um tipo de câncer do sangue. É usado na preparação da solução de Fowler para uso no tratamento da psoríase. Um isótopo radioativo de arsênio (⁷⁴As) é usado na localização de tumores cancerígenos presentes no corpo humano.

-O arsênico faz parte do melarsoprol, um medicamento usado no tratamento da tripanossomíase humana africana. Doença parasitária transmitida pela mosca tsé-tsé.

-O óxido de telúrio tem sido usado no tratamento da dermatite seborréica. Além disso, outros compostos de telúrio são usados como agentes antimicrobianos.

-Boro, na forma de ácido bórico, é usado como um anti-séptico suave nos olhos, nariz e garganta.

Em vidros e esmaltes

-O telúrio é utilizado na produção de vidros azuis, marrons e vermelhos. O metalóide pode ser depositado eletroliticamente na prata, produzindo um acabamento enegrecido.

-A antimônia é usada para dar aos vidros e esmaltes uma tonalidade amarela. O boro é utilizado na produção de vidro e cerâmica. Em particular, o vidro de borosilicato é resistente às mudanças de temperatura, razão pela qual é usado em laboratórios em reações químicas e destilações.

-Em casa, os alimentos podem ser cozidos em vidro de borossilicato, sem que os utensílios utilizados quebrem.

-O silício é a base principal da indústria do vidro, envolvida na fabricação de quase todos os objetos de vidro.

-O óxido de germânio é usado na fabricação de lentes de câmeras fotográficas e lentes de microscópio. Além disso, é utilizado na fabricação de núcleos de fibras ópticas para diversas aplicações.

Na produção de materiais de alta qualidade

-O arsênio forma ligas com o chumbo, diminuindo o seu ponto de fusão. Isso causa uma maior dureza na liga usada na produção de granalha.

-A adição de uma quantidade de telúrio entre 0,1% e 0,6% de uma liga com chumbo, aumenta sua resistência à corrosão e tração com o aumento da flexibilidade. O telúrio é frequentemente adicionado ao ferro fundido para endurecer a camada superficial das peças temperadas.

-A antimônia é usada em ligas para produzir rolamentos, placas acumuladoras e material de impressão.

-O silício é utilizado na produção de ligas com maior resistência aos ácidos. É o caso da Duriron, que contém 14% de silício.

A liga de silício, ferro e alumínio é utilizada para a produção de peças muito duras, que são utilizadas na indústria automotiva.

-O arsênio forma ligas com platina e cobre para aumentar sua resistência à corrosão. Além disso, o arsênio é adicionado ao latão alfa para aumentar a resistência do zinco. Este tipo de latão é utilizado na fabricação de materiais acessórios para canalização.

Em eletrônica e computação

-Metaloides são usados como semicondutores na indústria eletrônica e de computação. Nesse sentido, o silício é o líder no comércio de semicondutores que forma a base da eletrônica e da computação modernas. O silício e seus derivados são usados em computadores, transitores, células solares e telas LCD.

-O telúrio é um semicondutor que tem aplicações em eletro-óptica e eletrônica.

-Germanium é um metalóide semicondutor que é usado em conjunto com o silício em circuitos integrados de alta velocidade para melhorar o desempenho. Embora o germânio tenha, em certo grau, substituído o silício em sua função de semicondutor, seu uso na fabricação de chips miniaturizados foi aprimorado.

-O germânio é utilizado na produção de painéis solares. Mesmo robôs exploradores no planeta Marte contêm germânio em suas células solares. Além disso, o germânio é usado na fabricação de radares.

Ação Protetora de Metalóides

O boro e seus compostos relacionados conferem grande resistência aos materiais dos quais faz parte. Isso permite seu uso na criação de estruturas espaciais. Além disso, são utilizados na fabricação de tacos de golfe e canas de pesca.

A ação protetora do carboneto de boro é utilizada como barreira de controle em reatores nucleares, limitando o vazamento de material radioativo. Além disso, o carboneto de boro é usado em coletes à prova de balas e na armadura de tanques de guerra.

O dióxido de silício e a sílica, na forma de argila ou areia, são importantes componentes de tijolos, concreto e cimento, usados em diferentes formas de construção.

Outras

-Sulfeto de antimônio é usado em fogos de artifício e lâmpadas de flash em câmeras.

-Boron faz parte dos ímãs de neodimídio.

-Silicone, um polímero derivado do silício, é utilizado na produção de óleos e ceras, implantes mamários, lentes de contato, explosivos e em pirotecnia.

-O germânio é utilizado na fabricação de lâmpadas fluorescentes e alguns diodos LED. Além disso, o germânio é usado em guitarras elétricas para produzir um tom de distorção característico.

-Germanium é usado em aplicações de imagens térmicas para uso militar e combate a incêndios.

-A antimônia é utilizada na fabricação de fósforos e granadas traçadoras e localizadoras, bem como em primers para cartuchos.

-Borato de sódio é usado como um retardante de combustão em plásticos e borrachas.

Os 8 elementos metalóides

Este grupo de elementos químicos é composto de boro, silício, antimônio, telúrio, germânio, arsênio, polônio e astato. No entanto, o maior número de pesquisadores no campo da química exclui o polônio e o astato como metaloides.

Portanto, o grupo de metaloides mais amplamente aceito seria composto de boro, silício, antimônio, telúrio, germânio e arsênio.

Observou-se que o polônio é distintamente metálico, pois suas duas formas alotrópicas são condutores metálicos. Por outro lado, o astato foi classificado em 2013 como um metal, embora anteriormente em 1950 fosse designado como um halogênio, um não metal reativo.

A fronteira entre os grupos de elementos considerados metais, metalóides ou não metais não é clara. Por esse motivo, alguns pesquisadores, com base em alguma propriedade, sugerem que este ou aquele elemento deva ser considerado metalóide. Foi assinalado, por exemplo, que o carbono, o alumínio ou o selênio devem ser classificados como metalóides.

Procurou-se estabelecer critérios de seleção que permitam classificar um elemento químico em metal, metaloide ou não metal. Outros critérios de seleção incluem energia de ionização, eletronegatividade e eficiência de empacotamento dos diferentes elementos químicos.

Referências

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Os editores da Encyclopaedia Britannica. (18 de outubro de 2016). Metalóide. Retirado de: britannica.com