Где находятся металлоиды в Периодической таблице? Наглядный обзор

Что такое металлоиды?

Металлоид — элемент, свойства которого промежуточны между металлами и неметаллами. Металлоиды также называют полуметаллами. В Периодической таблице элементы, окрашенные в зеленый цвет, которые обычно граничат с ступенчатой линией, считаются металлоидами.

Обратите внимание: алюминий граничит с линией, но считается металлом, так как все его свойства подобны металлам.

Нет стандартного определения металлоида и полного согласия, какие элементы являются металлоидами. Несмотря на неопределенность, термин остается в химической литературе.

Шесть общепризнанных металлоида: бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма,теллур. Пять элементов реже так классифицируют: углерод, алюминий, селен, полоний, астатин.

В стандартной Периодической таблице все одиннадцать элементов находятся в диагональной области p-блока от бора в верхнем левом до астатина в нижнем правом. Некоторые таблицы включают разделительную линию между металлами и неметаллами, и металлоиды можно найти рядом с этой линией.

Некоторые аллотропные модификации элементов проявляют более выраженные металлические, металлоидные или неметаллические свойства, чем другие. Углерод: алмаз — неметаллический, графит — электропроводящий, проявляющий свойства металлоида. Фосфор, олово, селен, висмут также имеют аллотропы с пограничным поведением.

Металлоиды склонны иметь металлический внешний вид, но ведут себя более как неметаллы в большинстве химических реакций. Все металлоиды тверды при комнатной температуре. Они гораздо более ломкие, чем металлы, но намного хуже проводят электричество. Гибридные характеристики металлоидов открывают широкий спектр реальных применений: металлические сплавы, огнеупоры, полупроводники/электроника.

Где металлоиды в Периодической таблице?

Металлоиды лежат по обе стороны разделительной линии между металлами и неметаллами. Её можно найти в различных конфигурациях в некоторых таблицах. Элементы левее и ниже линии обычно демонстрируют увеличивающееся металлическое поведение; элементы правее и выше — увеличивающееся неметаллическое поведение. При представлении как регулярная ступенька, элементы с наивысшей критической температурой для своих групп (Li, Be, Al, Ge, Sb, Po) лежат чуть ниже линии.

Металлоиды расположены между металлами и неметаллами. Оранжевый цвет в Периодической таблице обозначает металлоиды. Они формируют разделяющую границу между металлами и неметаллами.

Иными словами, металлоиды (полуметаллы) находятся справа от пост-переходных металлов и слева от неметаллов. Также можно сказать, что металлоиды присутствуют в диагональной области p-блока Периодической таблицы.

Общие свойства металлоидов

Металлоиды имеют свойства между неметаллами и металлами. Большинство металлоидов имеют:

• Внешний вид, похожий на металлы.
• Менее проводящие, чем металлы.
• Более ломкие, чем металлы.
• Металлоиды в целом имеют неметаллические химические свойства.
• Электроотрицательности металлоидов между неметаллами и металлами.
• Энергии ионизации металлоидов также между неметаллами и металлами.
• Полуметаллы/металлоиды имеют некоторые характеристики неметаллов и некоторые металлов.
• Реактивность металлоидов зависит от свойств взаимодействующих элементов.
• Металлоиды склонны быть хорошими полупроводниками.
• Металлоиды могут иметь металлический блеск, но также имеют тропы, которые могут иметь неметаллический внешний вид.
• Металлоиды обычно ломкие и также обычно твердые, становясь нетвердыми только при необычных условиях.
• Металлоиды обычно ведут себя как неметаллы в химических реакциях и могут создавать сплавы с металлами.

Подводя итог, быстро рассмотрим физические и химические свойства металлоидов.

Физические свойства металлоидов

Физические свойства — характеристики, которые можно зафиксировать или наблюдать без изменения вещества элемента, без изменения группы молекул в вещества. К физическим свойствам относятся точка замерзания и плотность.

Физические свойства металлоидов:

• Металлоиды имеют твердое состояние вещества.
• В общем, металлоиды имеют металлический блеск. Металлоиды имеют низкую эластичность; они очень ломкие.
• Полуметаллы — полупроводниковые элементы, и они позволяют среднюю передачу тепла.

Химические свойства металлоидов

Химические свойства — те, которые определяют, как вещество взаимодействует/реагирует с другими веществами или меняется из одного вещества в другое. Химические реакции — единственное время, когда химические свойства элемента можно количественно определить. Химические реакции включают ржавление, горение, тускнение, взрыв и т.д.

Химические свойства металлоидов:

• Металлоиды легко образуют газы при окислении.
• Металлоиды могут комбинироваться с металлами для создания сплавов.
• Металлоиды имеют различные металлические и неметаллические аллотропы.
• Когда металлоиды плавится, некоторые из них сжимаются.
• Металлоиды могут реагировать с галогенами для образования соединений.

Характерные свойства металлоидов

• Металлоиды — твердые тела
• Имеют металлический блеск, обычно выглядят как металлы
• Ломкие, легко расколются
• Металлоиды могут проводить электричество, но не так хорошо, как металлы
• Химически они действуют более как неметаллы, легко образуя анионы, имея множественные степени окисления и образуя ковалентные связи
• Их энергии ионизации и электроотрицательности находятся между значениями металлов и неметаллов

Металлоиды — самая маленькая группа элементов, так как только шесть элементов определенно классифицированы как металлоиды. У них может быть от трех до шести валентных электронов на внешней энергетической оболочке. Это движущая сила их реактивности/химического поведения.

Бор, имеющий только три валентных электрона, ведет себя очень как металл в химических реакциях, отдавая электроны. Остальные металлоиды, с четырьмя или более валентными электронами, склонны вести себя более как неметаллы, приобретая электроны в реакциях.

Узнаем факты об отдельных металлоидах, начиная с бора.

Примеры металлоидов в Периодической таблице

1. Бор

Бор — универсальный элемент, который можно включить в ряд соединений. Боросиликатное стекло экстремально устойчиво к тепловым шокам. Экстремальные изменения температуры объектов, содержащихboroсиликат, не создадут повреждений материала, в отличие от других стеклянных композиций, которые трескаются или разбиваются.

Благодаря своей прочности нити бора используются как легкие высокопрочные материалы для самолетов, гольф-клюшек и удочек. Тетраборат натрия широко используется в стекловолокне как утеплитель и также во многих моющих средствах и чистителях.

2. Кремний

Кремний — типичный металлоид. Имеет блеск как металл, но ломок как неметалл. Кремний широко используется в компьютерных чипах и другой электронике, потому что его электрическая проводимость между металлом и неметаллом.

Мощный полупроводник, то есть проводит электричество эффективнее при более высоких температурах. Кремниевые соединения, силикаты, составляют почти 90% земной коры, чистый кремний редок. Однако относительно часто встречается в астероидах, лунах и космической пыли.силикаты часто используются в производстве цемента, фарфора и керамики.

В XXI веке кремний оказал массивное влияние на мировую экономику через важность в разработке полупроводниковой электроники. Чистый кремний был жизненно важен для развития интегральных схем и транзисторов, оба критически важны для современных электронных устройств: мобильных телефонов, телевизоров, бытовых приборов.

3. Германий

Германий — блестящее серо-белое твердое тело. Плотность 5,323 г/см³, твердый и ломкий. В основном нереактивен при комнатной температуре, но медленно атакуется горячей концентрированной серной или азотной кислотой. Германий также реагирует с расплавленным едким натрием, давая германид натрия Na₂GeO₃ и водородный газ. Плавится при 938 °C.

Также хороший полупроводник и редко встречается в чистом виде на Земле. Германий часто кристаллизует в алмазную структуру. Германий был предсказан Дмитрием Менделеевым годами до открытия. Он также смог предсказать многие его свойства, используя понимание периодических трендов и знание других металлоидов и соседних элементов.

Как кремний, германий критически важен для современных технологий, хотя используется в других приложениях. Германий часто для инфракрасной оптики, солнечной энергетики и многочисленных металлических сплавов.

4. Мышьяк

Мышьяк — серый, металлически выглядящий твердое тело. Плотность 5,727 г/см³, ломкий, умеренно твердый (больше алюминия; меньше железа). Стабилен в сухом воздухе, но развивает золотисто-бронзовую патину во влажном воздухе, чернеющую при дальнейшем воздействии.

Мышьяк атакуется азотной и концентрированной серной кислотой. Реагирует с расплавленным едким натрием, давая арсенид натрия Na₃AsO₃ и водородный газ. Мышьяк сублимирует при 615 °C. Пар лимонно-желтый и пахнет чесноком. Мышьяк плавится только под давлением 38,6 атм, при 817 °C.

Легко образует ковалентные связи с неметаллами. У мышьяка применения в сплавах, электронике, пестицидах/гербицидах, но использование уменьшается из-за токсичности.

Эффективность как инсектицида привела к использованию мышьяка как консерванта для дерева. Классифицирован как канцероген Группы А. Несмотря на токсичность, очень малые количества мышьяка необходимы для человеческого метаболизма, но механизм неизвестен.

5. Сурьма

Сурьма — серебро-белое твердое тело с синеватым отливом и блестящим блеском. Плотность 6,697 г/см³, ломкий и умеренно твердый материал, плохой проводник электричества. Стабилен в воздухе и влаге при комнатной температуре. Используемая с свинцом, сурьма увеличивает твердость и прочность смеси. Этот материал играет важную роль в производстве электронных и полупроводниковых устройств.

Половина промышленной сурьмы идет на производство батарей, пуль, сплавов, кабелей и сантехнического оборудования. Как и другие металлоиды, высокочистая сурьма используется в полупроводниковых технологиях.

Встречается в природе примерно в 1/5 изобилия мышьяка. У сурьмы похожая атомная структура с мышьяком, с тремя наполовину заполненными электронными оболочками на внешней оболочке. Обычно образует ковалентные связи и высокореактивна с галогенами, такими как сера, и дает блестящее синее пламя при горении.

6. Теллур

Теллур — серебристо-белое блестящее твердое тело. Плотность 6,24 г/см³, ломкий, самый мягкий из общепризнанных металлоидов, незначительно тверже серы. Крупные куски теллура стабильны в воздухе. Тонко порошковое окисляется воздухом во влаге. Теллур реагирует с кипящей водой или при свежем осаждении даже при 50 °C, давая диоксид и водород.

Теллур — металлоид с описанием, похожим на сурьму. Теллур высокореактивен с серой и селеном и показывает зелено-синее пламя при горении. Промышленно теллур используется как добавка к стали и может легироваться с алюминием, медью, свинцом или оловом.

Как сурьма, теллур может укреплять другие металлы, но также снижать коррозию при добавлении к указанным металлам. Кроме того, теллур служит сильным полупроводником, особенно при воздействии света. В природе большинство теллура найдено в углях, хотя следы в некоторых растениях.

7. Полоний

Полоний «четко металличен» в некоторых отношениях. Обе его аллотропные формы — металлические проводники. Растворим в кислотах, образуя розовый катион Po²⁺ и вытесняя водород: Po + 2 H⁺ → Po²⁺ + H₂. Известны многие соли полония. Оксид PoO₂ преимущественно основный по природе.

Полоний — неохотный окислитель, в отличие от легчайшего конгенера кислорода: сильно восстанавливающие условия требуются для образования аниона Po²⁻ в водном растворе.

Неясно, ковкий ли полоний или ломкий. Предсказывается ковкость на основе расчетных эластичных констант. Имеет простую кубическую кристаллическую структуру. Такая структура имеет мало систем сдвига и «ведет к очень низкой ковкости и, следовательно, низкой предельной прочности».

Полоний показывает неметаллический характер в галлидах и существовании полонидов. Галлиды имеют свойства, характерные для неметаллических галлидов. Многие металлические полониды, полученные нагреванием элементов вместе при 500–1000 °C, содержащие анион Po²⁻, также известны.

8. Астатин

Как галоген, астатин склонен классифицироваться как неметалл. У него некоторые выраженные металлические свойства и иногда вместо этого классифицируется как металлоид или (реже) как металл. Сразу после производства в 1940 году ранние исследователи считали его металлом.

В 1949 году назвали самым благородным (трудно восстанавливаемым) неметаллом, а также относительно благородным (трудно окисляемым) металлом. В 1950 году описали как галоген и (следовательно) реактивный неметалл. В 2013 году на основе релятивистского моделирования астатин предсказали как моноатомный металл с гранецентрированной кубической структурой.

Несколько авторов отмечали металлическую природу некоторых свойств астатина. Поскольку йод — полупроводник в направлении своих плоскостей, а галогены становятся более металлическими с ростом атомного номера, предполагали, что астатин был бы металлом, если мог бы образовать конденсированную фазу.

Астатин может быть металлическим в жидком состоянии на основе того, что элементы с энтальпией испарения больше ~42 кДж/моль металличны в жидком состоянии. Такие элементы включают бор, кремний, германий, сурьму, селен и теллур.

FAQ

Что такое металлоиды?

Металлоид — элемент со свойствами, промежуточными между металлами и неметаллами. Металлоиды также называют полуметаллами. В Периодической таблице элементы, окрашенные в желтый, граничащие со ступенчатой линией, считаются металлоидами.

Где металлоиды в Периодической таблице?

Металлоиды лежат по обе стороны разделительной линии между металлами и неметаллами. Элементы левее и ниже линии демонстрируют увеличивающееся металлическое поведение; правее и выше — увеличивающееся неметаллическое.

Каковы ваши 8 металлоидов?

Бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур — общепризнанные металлоиды. Зависит от автора, один или несколько из селена, полония, астатина иногда добавляют.

Каковы характеристики металлоида?

Характерные свойства металлоидов:

• Металлоиды — твердые тела.
• Имеют металлический блеск, обычно выглядят как металлы.
• Ломкие, легко расколются.
• Металлоиды могут проводить электричество, но не так хорошо, как металлы.

Какой самый редкий элемент на Земле?

Команда исследователей, используя ядерно-физическое установку ISOLDE в CERN, впервые измерила так называемую электронную сродство химического элемента астатин, редчайшего естественного элемента на Земле.

Почему полоний — металлоид?

Полоний имеет позицию в Периодической таблице, которая может сделать его металлом, металлоидом или неметаллом. Классифицируется как металл, так как его электрическая проводимость уменьшается при повышении температуры.

Сколько металлоидов в Периодической таблице?

Всего шесть металлоидов. Помимо кремния, входят бор, германий, мышьяк, сурьма, теллур. Металлоиды находятся между металлами и неметаллами в Периодической таблице. Также между металлами и неметаллами по своим свойствам.

Каковы 5 фактов о металлоидах?

Факты о металлоидах:

• Самый обильный металлоид в земной коре — кремний, второй по изобилию элемент всего (кислород первый).
• Наименее обильный природный металлоид — теллур.
• Металлоиды ценны в электронике.
• Мышьяк и полоний — высокотоксичные металлоиды.

Каковы 5 свойств металлоидов?

Пять главных свойств металлоидов

• Свойства промежуточны между металлами и неметаллами.
• Физический внешний вид похож на металлы.
• Полупроводники электричества.
• Ломкие.
• Химические свойства более похожи на неметаллы, чем на металлы.

Металлоиды хорошие проводники?

Большинство металлоидов имеют металлический блеск, но плохие проводники тепла и электричества.

Франций — металл?

франций (Fr), самый тяжелый химический элемент Группы 1 (Ia) в Периодической таблице, является щелочным металлом.

Полоний — металлоид?

Элементы бор (B), кремний (Si), германий (Ge), мышьяк (As), сурьма (Sb), теллур (Te), полоний (Po) и астатин (At) считаются металлоидами.

Бор — металлоид?

Бор — химический элемент с символом B и атомным номером 5. Классифицируется как металлоид, бор — твердое тело при комнатной температуре.

Да, бор (B) — металлоид, потому что имеет характеристики и металлов, и неметаллов. Бор действует как неметалл при реакции с высокоэлектропозитивными металлами Na, K и т.д. И как металл при реакции с F (образуя BF₃).

Снова, как неметаллы, образует боргидриды (не как NaH/KH, а как CH₄, PH₃ — ковалентные гидриды). Снова, B³⁺ — пример граничной кислоты; B³⁺ показывает «симбиоз» (BF₃ — твердая кислота, BH₃ — мягкая кислота), этот факт также указывает на то, что бор — металлоид/полуметалл.

Кремний — металлоид?

В отличие от углерода, кремний — металлоид, на самом деле самый распространенный металлоид на Земле. «Металлоид» — термин для элементов, которые лучше проводят электронный поток, электричество, чем неметаллы, но не так хорошо, как металлы.

Кремний классифицируется как металлоид, так как некоторые свойства похожи на металлы, некоторые — на неметаллы. Например, кремний имеет синевато-серый металлический блеск, но не удивительный проводник электричества.

Алюминий — металлоид?

Несмотря на неопределенность, термин используется в химической литературе. Шесть общепризнанных металлоида: бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур. Пять элементов реже так классифицируют: углерод, алюминий, селен, полоний, астатин.

Алюминий — ковкий и тягучий металл. Хотя у него есть необычные свойства, которые могут заставить его казаться металлоидом, он не металлоид, потому что в Периодической таблице он лежит вдоль линии, разделяющей металлы, неметаллы и металлоиды.

Астатин (At) — металлоид?

Элементы бор (B), кремний (Si), германий (Ge), мышьяк (As), сурьма (Sb), теллур (Te), полоний (Po) и астатин (At) считаются металлоидами. Металлоиды проводят тепло и электричество промежуточно между неметаллами и металлами и обычно образуют оксиды.

Более того, как указывает Козимор, астатин сопротивляется легкой химической классификации. Пока он сидит в столбце галогенов, он также лежит на диагональной линии, содержащей металлоиды вроде бора и кремния. В реакциях он иногда ведет себя как галоген, иногда как металл.

Сурьма Sb — металлоид?

Сурьма — химический элемент с символом Sb и атомным номером 51. Классифицируется как металлоид, сурьма — твердое тело при комнатной температуре.

Германий — металлоид?

Германий попадает в ту же группу, что углерод и кремний, но также олов и свинец. Германий сам классифицируется как металлоид.

Как металлоид, германий имеет и металлические, и неметаллические качества. Также полупроводник, то есть электрическая проводимость между изолятором и проводником. Эта характеристика привела к использованию в электронике.

Углерод — металлоид?

Углерод — неметалл, остальные элементы в этой группе — металлы. Группа 15 — азотная группа. Металлоиды в этой группе — мышьяк и сурьма. Группа 15 также содержит два неметалла и один металл.

Сколько металлоидов в Периодической таблице?

Всего шесть металлоидов. Помимо кремния, включают бор, германий, мышьяк, сурьма, теллур. Металлоиды находятся между металлами и неметаллами в Периодической таблице. Также между металлами и неметаллами по своим свойствам.