Metalloid
Elementi con proprietà tra quelle dei metalli e dei non metalli.
I metalloidi sono un gruppo di elementi chimici con proprietà intermedie tra quelle dei metalli e dei non metalli. Il termine deriva dal latino metallum e dal greco oeidḗs, che significa 'simile nella forma o nell'aspetto'. Non esiste una definizione standard né un accordo completo su quali elementi siano metalloidi, ma il termine rimane in uso nella letteratura. I sei metalloidi comunemente riconosciuti sono boro, silicio, germanio, arsenico, antimonio e tellurio, mentre altri cinque—carbonio, alluminio, selenio, polonio e astato—sono classificati come tali meno frequentemente. Occupano una regione diagonale del blocco p nella tavola periodica, dal boro in alto a sinistra all'astato in basso a destra.
Storicamente, la parola si riferiva originariamente ai non metalli, ma il suo significato moderno—come categoria di elementi con proprietà intermedie o ibride—si è diffuso tra il 1940 e il 1960. Questi elementi sono talvolta chiamati semimetalli, sebbene questo uso sia sconsigliato perché il termine 'semimetallo' denota più comunemente una specifica struttura a bande elettroniche; secondo questa definizione basata sulla fisica, solo l'arsenico e l'antimonio sono qualificabili come semimetalli, ma entrambi sono ancora ampiamente riconosciuti come metalloidi.
I metalloidi tipici hanno un aspetto metallico, sono spesso fragili e conducono l'elettricità solo moderatamente. Possono formare leghe con i metalli e molte delle loro proprietà fisiche e chimiche sono intermedie tra quelle dei metalli e dei non metalli. Le loro applicazioni includono leghe, agenti biologici, catalizzatori, ritardanti di fiamma, vetri, supporti di memorizzazione ottica e optoelettronica, pirotecnica, semiconduttori ed elettronica.
La classificazione è intrinsecamente basata sul giudizio: un metalloide è un elemento le cui proprietà sono una miscela di tratti metallici e non metallici, rendendo difficile classificarlo come l'uno o l'altro. La maggior parte degli elementi possiede una combinazione di tali proprietà, ma solo quelli privi di una chiara preponderanza di un insieme sono considerati metalloidi. L'inclusione di elementi specifici varia a seconda dell'autore; boro, silicio, germanio, arsenico, antimonio e tellurio sono i più costanti, mentre selenio, polonio e astato sono talvolta aggiunti, e boro o tellurio sono occasionalmente esclusi.
Quick Facts
- Commonly recognized
- Boron
- silicon
- germanium
- arsenic
- antimony
- tellurium
- Less frequently classified
- Carbon
- aluminium
- selenium
- polonium
- astatine
- Typical properties
- Metallic appearance
- brittle
- fair conductors of electricity
- Uses
- Alloys
- semiconductors
- glasses
- flame retardants
- catalysts
- optoelectronics
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Contesto e storia
Il termine metalloide si riferiva originariamente ai non metalli. I metalloidi sono talvolta chiamati semimetalli, ma questa pratica è sconsigliata perché 'semimetallo' ha un uso più comune in fisica riferendosi a una specifica struttura a bande elettroniche; solo l'arsenico e l'antimonio sono semimetalli in quel contesto, e sono comunemente riconosciuti come metalloidi. I metalloidi tipici hanno un aspetto metallico, possono essere fragili e sono solo discreti conduttori di elettricità. Possono formare leghe con i metalli e molte delle loro proprietà fisiche e chimiche sono intermedie tra quelle degli elementi metallici e non metallici. I loro composti sono utilizzati in leghe, agenti biologici, catalizzatori, ritardanti di fiamma, vetri, supporti di memorizzazione ottica e optoelettronica, pirotecnica, semiconduttori ed elettronica. La classificazione dei metalloidi è basata sul giudizio e varia a seconda dell'autore. Alcuni criteri includono valori di elettronegatività da 1,8 o 1,9 a 2,2, efficienza di impaccamento tra il 34% e il 41%, o il rapporto Goldhammer–Herzfeld intorno a 0,85–1,1.
Guida alla lettura
I metalloidi hanno importanza come elementi che sfidano una semplice classificazione in metalli o non metalli, illustrando la natura graduale dei cambiamenti di proprietà lungo la tavola periodica. Le loro proprietà intermedie li rendono essenziali nella tecnologia moderna, in particolare come semiconduttori e nell'optoelettronica, dove la loro conducibilità elettrica può essere finemente regolata. La relazione diagonale che mostrano—dove elementi in gruppi diversi condividono proprietà simili—evidenzia un principio organizzativo della tavola periodica, derivante da tendenze orizzontali e verticali concorrenti nella carica nucleare. La mancanza di una definizione standard fa sì che il numero e l'identità dei metalloidi dipendano dai criteri utilizzati, con elenchi che vanno da quattro a dodici elementi. Questa ambiguità riflette la natura arbitraria della classificazione ai margini, come notato da Sharp. Nonostante ciò, il termine persiste perché cattura una categoria utile per elementi che non sono né fortemente metallici né fortemente non metallici. La linea di demarcazione tra metalli e non metalli su alcune tavole periodiche aiuta a localizzare i metalloidi, ma trattamenti alternativi possono raggrupparli con i metalli, i non metalli o considerarli come una sottocategoria. La loro eredità risiede nella sfida alla classificazione binaria e nel consentire progressi nell'elettronica e nella scienza dei materiali.
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