Metaloidi (polkovine): definicija, lastnosti, primeri in razvrstitev

Razlaga metaloidov (polkovin): definicija, lastnosti, primeri in razvrstitev – odkrijte silicij, polprevodnike, električno prevodnost in položaj v periodnem sistemu.

Metaloid ali polkovina je kemijski element, ki ima v lastnostih vmesno mesto med kovinskimi in nekovinskimi elementi. Metaloidi pogosto kažejo mešanico značilnosti: lahko so sijoči, a hkrati krhki; lahko so brezbarvni ali mat, vendar dobro prevajajo elektriko v določnih pogojih. Njihova električna prevodnost je običajno vmesna — več kot pri tipičnih nekovinah, manj kot pri kovinah — zato so mnogi metaloidi pomembni kot polprevodniki in v drugih tehnoloških aplikacijah.

Fizikalne in kemične lastnosti

Metaloidi običajno:

• imajo polsijoč (polsijajen) videz, vendar so pogosto krhki in netopni v običajnih pogojih;
• so slabši toplotni in električni prevodniki kot kovine, a boljši kot nekovine — njihova prevodnost je lahko močno odvisna od temperature ter primesi (donosnost kot pri polprevodnikih);
• v kemijskih reakcijah kažejo tako kovalentne kot ionske značilnosti; pogosto tvorijo kompleksne okside in halogenide;
• lahko imajo več oksidacijskih stanj in tvorijo različne vrste spojin (npr. kovalentne molekule in polimerske ali mrežne strukture).

Primeri in značilnosti pomembnih metaloidov

Najpogostejši in najbolj znan primer polkovine je silicij. Silicij ima električno prevodnost med kovinami in nekovinami ter je temeljni polprevodnik v elektroniki — uporablja se za izdelavo integriranih vezij, fotovoltaičnih celic in senzorjev. Silicij se v naravi pojavlja predvsem kot silicijev dioksid (kremen) in v številnih silikatih.

Med drugimi pogosto navedenimi metaloidi so bor, germanij, arzen, antimon in telur; nekatera daljša navedena imena imajo specifične industrijske ali biološke vloge:

• bor — uporaben v steklih visoke odpornosti (borosilikatno steklo), detergentu in kot dopant v polprevodnikih;
• germanij — polprevodniški material, uporaben v optiki in polprevodnikih;
• arzen — uporablja se v zlitinah, polprevodnikih in je znan tudi po toksikoloških lastnostih;
• antimon — uporaben v zlitinah, kot zaviralec gorenja in v polprevodnikih;
• telur — uporablja se v zlitinah in termoelementih; v elektroniki kot dopantne snovi.

Razvrščanje v periodnem sistemu

Približen način razvrščanja metaloidov v periodnem sistemu je opazovanje meja med kovinami in nekovinami. Pogosto se kot meja uporablja stopničasta ali diagonalna črta, ki loči desno-levo področje tabele. Oglejte si dvojno diagonalno črto: zgoraj levo bor in aluminij, spodaj desno polonij in atatin. Ob tej meji stojijo elementi z vmesnimi lastnostmi — vendar to ni stroga definicija: nekateri elementi ob tej črti (na primer aluminij) se v splošni kemiji obravnavajo kot kovine, medtem ko so drugi (npr. silicij) tipični metaloidi.

Zato v literaturi pogosto naletimo na razlike v seznamih metaloidov; klasifikacija ni absolutna in je odvisna od meril (fizikalne lastnosti, elektronska struktura, kemijska vedenja). Nekateri elementi so v mejah sporne klasifikacije — na primer polonij in atatin so zaradi radioaktivnosti in redkih podatkov težje kategorizirati.

Uporabe in pomen

Metaloidi imajo pomembne tehnološke in industrijske uporabe:

• silicij in germanij v mikroelektroniki in fotoniki;
• bor v izdelavi odpornosti proti toploti in v naprednih materialih;
• antimon in telur v zlitinah, baterijah in kot dopanti;
• arzen v nekaterih polprevodniških aplikacijah (upoštevati strupenost).

Poleg tega metaloidi pogosto vplivajo na naravne procese (silicij v rastlinah in tleh, bor v rastlinstvu) ter imajo v industriji ključne vloge pri izdelavi stekla, keramike, elektronike in posebnih zlitin.

Zaključne opombe

Metaloidi so skupina elementov z vmesnimi lastnostmi, katerih natančna opredelitev je nekoliko odvisna od kriterijev. So pomembni tako za razumevanje kemijskih trendov v periodnem sistemu kot za praktične tehnološke aplikacije, predvsem zaradi svoje sposobnosti gostiti električni tok v obsegu med kovinami in nekovinami. Kot pri mnogih kemijskih pojmih tudi pri metaloidih velja: meja ni ostra — zato v različnih virih najdemo nekoliko različne sezname metaloidov in poimenovanja.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je metaloid?

V: Katera je najpogostejša polkovina?

V: Kako lahko razvrstimo metaloide?

V: Ali ima silicij električno prevodnost?

V: Ali so vsi polmetali tudi kovinoidi?

Išči po črki