メタロイド：特性、特性、用途 - 化学 - 2025

メタロイド又は半金属は、金属と非金属との間の物理的性質および化学的中間体と化学元素の群です。ほとんどの化学研究者は、メタロイドとして次の化学元素を受け入れます：ホウ素、シリコン、ヒ素、ゲルマニウム、アンチモン、テルル（下の画像では緑）。

ただし、少数の研究者グループは、メタロイドにポロニウム、ステート（青色）、セレン（ピンク）を追加します。

出典：Sandbh、Wikimedia Commons

いくつかの特性に基づいていても、化学元素の炭素とアルミニウム（色は黄色）もメタロイドと見なす必要があることを示唆しています。

メタロイドの主な特徴

周期表の状況

メタロイドは、周期表の列13、14、15、16、17の間の下向きの対角線上にあり、左上がホウ素で始まり、右下がアスタチンです。

金属は半金属の左側にあり、非金属は右側にあります。したがって、これらは両方のタイプの物質間の境界を表します。

彼らは金属と合金を形成します

メタロイドは金属と合金を形成し、非金属、例えば酸素、硫黄、ハロゲンと反応します。

電気半導体

ほとんどの場合、それらは電気半導体と見なされ、そのコンダクタンスは温度に依存します。低温では電気コンダクタンスが低いため、電気絶縁体として機能しますが、熱くなると電気を伝導する能力が高まります。

エレクトロニクス産業基盤

半導体は、エレクトロニクス産業の発展の基礎であり、コンピューティングと情報学の発展の基礎でもあります。同様に、シリコンで作られたアプリケーションは、この分野で非常に役立ちました。

同素状態

メタロイドは異なる同素状態（異なる結晶形）を持っています。したがって、たとえば、ヒ素は黒色、黄色、または灰色の結晶を持っています。

自然界では、それらは通常、純粋な化学元素としては見つかりませんが、鉛、硫黄、鉄などと一緒にミネラルに会合または形成されます。

物理的及び化学的性質

物理的特性

それらは光沢のある固体として表示されます。この点で、それらは金属に似ています。それらはもろく、あまり弾力性がないため、ワイヤーに伸ばすことはできません。つまり、延性があまりありません。さらに、そのシートへの変換は困難であるため、半金属は非常に展性がありません。

金属ほどではありませんが、電気と温度を伝導できます。半金属には、そのバンド構造に基づいて半導体として分類される化学元素があります。

このグループは、ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、アンチモンで構成されています。ヒ素とテルルは半金属に分類されます。

融合ポイント

ホウ素2,076°C; シリコン1,414°C; ゲルマニウム938.25°C; ヒ素817°C; アンチモン630.13°C; テルリウム449.51ºCおよびポロニウム254ºC。

沸点

ホウ素3,927°C; シリコン3,265°C; ゲルマニウム2,833°C; ヒ素614°C; アンチモン1,587ºC; テルリウム988ºCおよびポロニウム962ºC。

密度

ホウ素2.34 g / cm ³：シリコン2.33 g / cm ³ ; ゲルマニウム5.323 g / cm ³ ; ヒ素5,727; アンチモン6.697 g / cm ³ ; テルル6.24 g / cm ³およびポロニウム9.32 g / cm ³。

化学的特性

それらは非金属と同じように振る舞い、SiO _2のようなオキシ酸を形成し_、両性の振る舞いをします。メタロイドは、媒体のpHに応じて、酸または塩基のように機能します。

用途

生き物について

-ヒ素は殺虫剤および除草剤として農業で使用されます。さらに、動物から昆虫や寄生虫を排除するために、家畜に粉末または液体溶液として配置するために使用されます。ヒ酸カルシウムはワタミゾウムシを殺すために使用されます。

-ヒ素は、昆虫や真菌に対する毒性のため、木材防腐剤として使用されています。

-ヒ素は、血液がんの一種である急性前骨髄球性白血病の治療に使用されます。乾癬の治療に使用するためのファウラー液の調製に使用されます。ヒ素の放射性同位元素（⁷⁴ As）は、人​​体に存在する癌性腫瘍の位置確認に使用されます。

-ヒ素は、アフリカのトリパノソーマ症の治療に使用される薬であるMelarsoprolの一部です。ツェツェバエによって伝染する寄生虫病。

-酸化テルルは、脂漏性皮膚炎の治療に使用されています。同様に、他のテルル化合物が抗菌剤として使用されています。

-ほう素は、ホウ酸の形で、目、鼻、のどに穏やかな消毒剤として使用されます。

メガネとエナメルで

-テルルは青、茶色、赤のガラスの製造に使用されます。メタロイドを銀に電解析出させると、黒っぽい仕上がりになります。

-アンチモンは、メガネとエナメルに黄色の色相を与えるために使用されます。ホウ素は、ガラスやセラミックの製造に使用されます。特に、ホウケイ酸ガラスは温度変化に強いため、化学反応や蒸留の研究室で使用されています。

-ご家庭では、ホウケイ酸ガラスを使用して、調理器具を壊さずに食品を焼くことができます。

-シリコンはガラス産業の主要拠点であり、ほとんどすべてのガラス製品の製造に関与しています。

・酸化ゲルマニウムは写真用カメラレンズや顕微鏡レンズの製造に使用されています。さらに、多くの用途の光ファイバーのコアの製造に使用されます。

より高品質の材料の生産において

-ヒ素は鉛と合金を形成し、その融点を低下させます。これにより、ショットの製造に使用される合金の硬度が高くなります。

-鉛を含む合金の0.1％から0.6％の間の量のテルルを追加すると、柔軟性が増し、耐腐食性と耐トラクション性が向上します。テルルは、焼戻し部品の表面層を硬化させるために鋳鉄によく添加されます。

-アンチモンは、ベアリング、アキュムレータプレート、印刷材料を製造するために合金で使用されます。

-シリコンは、酸に対する耐性が高い合金の製造に使用されます。シリコンが14％含まれているDurironの場合も同様です。

シリコン、鉄、アルミニウムの合金は、自動車産業で使用される非常に硬い部品の製造に使用されます。

-ヒ素は、プラチナや銅と合金を形成して、耐腐食性を高めます。また、亜鉛の抵抗を高めるためにアルファ黄銅にヒ素が追加されます。このタイプの真鍮は、配管用の付属材料の製造に使用されます。

エレクトロニクスとコンピューティング

-メタロイドは、エレクトロニクスおよびコンピューティング業界で半導体として使用されています。この意味で、シリコンは、現代のエレクトロニクスとコンピューティングの基礎を形成する半導体業界のリーダーです。シリコンとその派生物は、コンピューター、トランジスター、太陽電池、およびLCDスクリーンで使用されています。

-Telluriumは、電気光学および電子機器に用途を持つ半導体です。

-ゲルマニウムは、パフォーマンスを向上させるために高速集積回路でシリコンと組み合わせて使用​​される半導体半金属です。ゲルマニウムは、半導体としての役割においてシリコンをいくらか置き換えましたが、小型チップでのその使用は強化されています。

-太陽電池パネルの製造にゲルマニウムが使用されています。火星の探査ロボットでさえ、太陽電池にはゲルマニウムが含まれています。さらに、ゲルマニウムはレーダーの製造に使用されます。

メタロイドの保護作用

ホウ素とその関連化合物は、その一部である材料に大きな耐性を与えます。これにより、空間構造の作成に使用できます。また、ゴルフクラブや釣り竿の製造にも使用されています。

炭化ホウ素の保護作用は、原子炉の制御バリアとして使用され、放射性物質の漏洩を制限します。さらに、炭化ホウ素は防弾チョッキや戦車の鎧に使用されています。

粘土または砂の形の二酸化ケイ素とシリカは、さまざまな形の建設で使用されるレンガ、コンクリート、セメントの重要な成分です。

その他

-硫化アンチモンは、カメラの花火やフラッシュランプに使用されています。

-Boronはネオジム磁石の一部です。

-シリコンは、シリコンに由来するポリマーで、オイルやワックス、乳房インプラント、コンタクトレンズ、爆発物、火工品の製造に使用されています。

-ゲルマニウムは、蛍光灯や一部のLEDダイオードの製造に使用されています。さらに、ゲルマニウムはエレクトリックギターで使用され、特徴的な歪みトーンを生成します。

-軍事用や消防用の赤外線画像アプリケーションでゲルマニウムが使用されています。

-Antimonyは、マッチ、トレーサー、ロケーター手榴弾の製造、およびカートリッジのプライマーに使用されます。

-ホウ酸ナトリウムは、プラスチックやゴムの難燃剤として使用されています。

8つの半金属元素

このグループの化学元素は、ホウ素、シリコン、アンチモン、テルル、ゲルマニウム、ヒ素、ポロニウム、およびステートで構成されています。しかし、化学の分野で最も多くの研究者が、メタロイドとしてポロニウムとアステートを除外しています。

したがって、メタロイドの最も広く受け入れられているグループは、ホウ素、シリコン、アンチモン、テルル、ゲルマニウム、ヒ素で構成されます。

ポロニウムは、2つの同素体が金属導体であるため、明確に金属であるとされてきました。一方、アスタチンは2013年に金属として分類されましたが、以前は1950年に反応性非金属であるハロゲンとして指定されていました。

金属、半金属または非金属と見なされる元素のグループ間の境界は不明確です。このため、一部の研究者は、いくつかの特性に基づいて、この要素またはその要素を半金属と見なす必要があることを示唆しています。例えば、炭素、アルミニウムまたはセレンは半金属として分類されるべきであることが指摘されている。

化学元素を金属、半金属または非金属として分類できる選択基準を確立する試みが行われました。その他の選択基準には、さまざまな化学元素のイオン化エネルギー、電気陰性度、および充填効率が含まれます。

参考文献

1. エデンフランシス。（2002）。要素の分類。次から取得：dl.clackamas.edu
2. 金属、半金属、および非金属。出典：angelo.edu
3. 要素。メタロイド。取得元：elements.org.es
4. の例。（2013）。メタロイド。例：examplede.com
5. ウィキペディア。（2018）。メタロイド。取得元：en.wikipedia.org
6. 化学クイックファスト。（2011）。メタロイド（半金属）。取得元：chemistry.patent-invent.com
7. 百科事典ブリタニカの編集者。（2016年10月18日）。メタロイド。次から取得：britannica.com