Metaloid je hemijski element koji ima prevagu svojstva između, ili koja su mešavina, svojstva metala i nemetala. Reč metaloid potiče od latinskog metallum („metal“) i grčkog oeides („sličan po obliku ili izgledu“).Oxford English Dictionary 1989, 'metalloid'; Gordh, Ne postoji standardna definicija metaloida i ne postoji potpuna saglasnost o tome koji su elementi metaloidi. Uprkos nedostatku specifičnosti, termin ostaje u upotrebi u literaturi.
Šest uobičajeno priznatih metaloida su bor, silicijum, germanijum, arsen, antimon i telur. Pet elemenata se ređe tako klasifikuju: ugljenik, aluminijum, selen, polonijum i astat. Na standardnom periodičnom sistemu, svih jedanaest elemenata nalazi se u dijagonalnom regionu p-bloka koji se proteže od bora u gornjem levom uglu do astata u donjem desnom uglu. Neki periodični sistemi uključuju liniju razdvajanja između metala i nemetala, a metaloidi se mogu naći blizu ove linije.
Tipični metaloidi imaju metalni izgled, mogu biti krti i samo su umereni provodnici električne energije. Oni mogu da formiraju legure sa metalima, a mnoga njihova druga fizička i hemijska svojstva su srednja između onih metalnih i nemetalnih elemenata. Oni i njihova jedinjenja se koriste u legurama, biološkim agensima, katalizatorima, usporivačima plamena, staklu, optičkim skladištima i optoelektronici, pirotehnici, poluprovodnicima i elektronici.
Termin metaloid se prvobitno odnosio na nemetale. Njegovo novije značenje, kao kategorije elemenata sa srednjim ili hibridnim svojstvima, postalo je široko rasprostranjeno tokom 1940–1960. Metaloidi se ponekad nazivaju polumetalima, što je praksa koja je obeshrabrena, pošto se termin polumetal češće koristi kao specifična vrsta elektronske trakaste strukture supstance. U ovom kontekstu, samo arsen i antimon su polumetali i obično se prepoznaju kao metaloidi.
Definicije
Na bazi rasuđivanja
Metaloid je element čija su preovlađujuća svojstva negde između, ili koja su mešavina svojstava metala i nemetala, i koji je stoga teško klasifikovati kao metal ili nemetal. Ovo je generička definicija koja se oslanja na metaloidne atribute koji se dosledno citiraju u literaturi. Teškoća kategorizacije je ključni atribut. Većina elemenata ima mešavinu metalnih i nemetalnih svojstava, i mogu se klasifikovati prema tome koji skup svojstava je izraženiji. Samo elementi na ili blizu margina, kojima nedostaje dovoljno jasna prevlast bilo metalnih ili nemetalnih svojstva, klasifikuju se kao metaloidi.Tyler Miller 1987,
Bor, silicijum, germanijum, arsen, antimon i telur se obično prepoznaju kao metaloidi.Bettelheim et al. 2010, U zavisnosti od autora, jedan ili više elemenata od selena, polonijuma ili astata se ponekad dodaju na listu. Bor je ponekad isključen, sam po sebi, ili sa silicijumom.Brown c. 2007 Ponekad se telur ne smatra metaloidom. Dovedeno je u pitanje i uključivanje antimona, polonijuma i astata kao metaloida.Hawkes 2010; Holt, Rinehart & Wilson c. 2007
Ostali elementi se povremeno klasifikuju kao metaloidi. Ovi elementi uključujuDunstan 1968, . Dunstan lists Be, Al, Ge (maybe), As, Se (maybe), Sn, Sb, Te, Pb, Bi, and Po as metalloids (, 323, 409, 419). vodonik,Tilden 1876, ; berilijum,Bassett et al. 1966, azot,Rausch 1960 fosfor,Warren & Geballe 1981; sumpor,Warren & Geballe 1981; US Bureau of Naval Personnel cink, galijum, kalaj, jod,Rausch 1960; olovo, bizmut, i radon.Stein 1985; Stein 1987, Termin metaloid se takođe koristi za elemente koji pokazuju metalni sjaj i električnu provodljivost, i koji su amfoterni, kao što su arsen, antimon, vanadijum, hrom, molibden, volfram, kalaj, olovo i aluminijum. Metali p-bloka, i nemetali (kao što su ugljenik ili azot) koji mogu da formiraju legure sa metalimaThe American heritage science dictionary 2005, ili modifikuju njihova svojstva takođe se povremeno smatraju metaloidima.
Na osnovu kriterijuma Element IE(kcal/mol) IE(kJ/mol) EN Napomena Bor 191 801 2,04 poluprovodnik Silicijum 188 787 1,90 poluprovodnik Germanijum 182 762 2,01 poluprovodnik Arsen 226 944 2,18 polumetal Antimon 199 831 2,05 polumetal Telur 208 869 2,10 poluprovodnik prosek 199 832 2,05Elementi koji se obično prepoznaju kao metaloidi, i njihove energije jonizacije (IE);NIST 2010. Values shown in the above table have been converted from the NIST values, which are given in eV. elektronegativnosti (EN, revidirana Paulingova skala); i elektronske trakaste struktureBerger 1997; (termodinamički najstabilniji oblici u uslovima ambijenta).
Ne postoji široko prihvaćena definicija metaloida, niti bilo kakva podela periodnog sistema na metale, metaloide i nemetale; Hoks je doveo u pitanje izvodljivost uspostavljanja specifične definicije, napominjući da se anomalije mogu naći u nekoliko pokušaja definisanja. Šarp je klasifikaciju elementa kao metaloida opisao kao „proizvoljnu”.
Broj i identitet metaloida zavisi od toga koji se kriterijumi klasifikacije koriste. Emsli je prepoznao četiri metaloida (germanijum, arsen, antimon i telur); Džejms et al.James et al. 2000, navode dvanaest (Emslijevi plus bor, ugljenik, silicijum, selen, bizmut, polonijum, moskovijum i livermorijum). U proseku, sedam elemenata je uključeno u takve spiskove; pojedinačni aranžmani klasifikacije imaju tendenciju da dele zajedničke osnove i variraju u loše definisanim "The boundary between metals and metalloids is indefinite ..."; Burrows et al. 2009, : "Although the elements are conveniently described as metals, metalloids, and nonmetals, the transitions are not exact ..." marginama.
Obično se koristi samo jedan kvantitativni kriterijum kao što je elektronegativnost.Rochow 1966, Metaloidi imaju vrednosti elektronegativnosti od 1,8 ili 1,9 do 2,2. Dalji primeri uključuju efikasnost pakovanja (deo zapremine u kristalnoj strukturi koji zauzimaju atomi) i odnos kriterijuma Goldhamer–Hercfelda. Uobičajeno priznati metaloidi imaju efikasnost pakovanja između 34% i 41%. Goldhamer–Hercfeldov odnos, otprilike jednak kocki atomskog radijusa podeljenom sa molarnom zapreminom, je jednostavna mera koliko je element metalan. Prepoznati metaloidi imaju odnos od oko 0,85 do 1,1 i u proseku 1,0.Edwards et al. 2010 Drugi autori su se oslanjali na, na primer, atomsku provodljivost. They characterise metalloids (in part) on the basis that they are "poor conductors of electricity with atomic conductance usually less than 10−3 but greater than 10−5 ohm−1 cm−4". ili zapreminski koordinacioni broj.: "One criterion for distinguishing semi-metals from true metals under normal conditions is that the bulk coordination number of the former is never greater than eight, while for metals it is usually twelve (or more, if for the body-centred cubic structure one counts next-nearest neighbours as well)."
Džouns, pišući o ulozi klasifikacije u nauci, primetio je da se „[klase] obično definišu sa više od dva atributa“. Masterton i Slovinski list B, Si, Ge, As, Sb, and Te as metalloids, and comment that Po and At are ordinarily classified as metalloids but add that this is arbitrary as so little is known about them. su koristili tri kriterijuma da opišu šest elemenata koji se obično prepoznaju kao metaloidi: metaloidi imaju energiju jonizacije oko 200 kcal/mol (837 kJ/mol) i vrednosti elektronegativnosti blizu 2,0. Takođe su rekli da su metaloidi tipično poluprovodnici, iako antimon i arsen (polumetali iz perspektive fizike) imaju električnu provodljivost približnu provodljivosti metala. Sumnja se da selen i polonijum nisu u ovoj šemi, dok je status astata neizvesna.
U tom kontekstu, Vernon je predložio da je metaloid hemijski element koji, u svom standardnom stanju, ima (a) elektronsku trakastu strukturu poluprovodnika ili polumetala; i (b) srednji prvi jonizacioni potencijal "(recimo 750-1.000 kJ/mol)"; i (c) srednju elektronegativnost (1,9–2,2).
Teritorija periodnog sistema
Status distribucije i priznavanjaelemenata klasifikovanih kao metaloidi 1 2 12 13 14 15 16 17 18 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og style="padding-left:0.5em; background:#f8f8f8;" |
Linija razdvajanja metal-nemetal: između , , , , , , i Ekstrakt periodnog sistema koji prikazuje grupe 1–2 i 12–18, i liniju razdvajanja između metala i nemetala. Procenti su srednje učestalosti pojavljivanja na listi metaloida. Sporadično prepoznati elementi pokazuju da je metaloidna mreža ponekad bačena veoma široko; iako se ne pojavljuju na listi metaloida, u literaturi se mogu naći izolovane reference na njihovu oznaku kao metaloida (kao što je citirano u ovom članku).
Lokacija
Metaloidi leže sa obe strane linije podele između metala i nemetala. Ovo se može naći, u različitim konfiguracijama, na nekim periodnim tabelama. Elementi dole levo od linije generalno pokazuju sve veće metalno ponašanje; elementi u gornjem desnom uglu prikazuju povećanje nemetalnog ponašanja. Kada se predstave kao obične stepenice, elementi sa najvišom kritičnom temperaturom za svoje grupe (Li, Be, Al, Ge, Sb, Po) leže odmah ispod linije.
Dijagonalno pozicioniranje metaloida predstavlja izuzetak od zapažanja da elementi sa sličnim svojstvima imaju tendenciju da se javljaju u vertikalnim grupama. Srodni efekat se može videti u drugim dijagonalnim sličnostima između nekih elemenata i njihovih donjih desnih suseda, posebno litijum-magnezijum, berilijum-aluminijum i bor-silicijum. Rejner-KanamRayner-Canham 2011 su tvrdili da se ove sličnosti protežu na ugljenik-fosfor, azot-sumpor i na tri serije d-blokova.
Ovaj izuzetak nastaje zbog suprotstavljenih horizontalnih i vertikalnih trendova u nuklearnom naboju. Idući duž periodu, nuklearni naboj raste sa atomskim brojem, kao i broj elektrona. Dodatno povlačenje spoljašnjih elektrona kako se nuklearno naelektrisanje povećava generalno nadmašuje efekat skrininga posedovanja više elektrona. Uz neke nepravilnosti, atomi stoga postaju manji, energija jonizacije se povećava i dolazi do postepene promene karaktera, tokom perioda, od jako metalnih, do slabo metalnih, do slabo nemetalnih, do jako nemetalnih elemenata.Cox 2004, ; Silberberg 2006, Spuštajući se niz glavnu grupu, efekat povećanja nuklearnog naboja je generalno nadjačan efektom dodatnih elektrona koji su dalje od jezgra. Atomi generalno postaju veći, energija jonizacije opada, a metalni karakter se povećava.Cox 2004, ; Silberberg 2006, Neto efekat je da se lokacija prelazne zone metal–nemetal pomera udesno pri spuštanju niz grupu, a analogne dijagonalne sličnosti se vide na drugim mestima u periodičnoj tabeli, kao što je navedeno.Rodgers 2011, ; 240–41
Alternativni tretmani
Elementi koji se graniče sa linijom razdvajanja metal-nemetal nisu uvek klasifikovani kao metaloidi, uz napomenu da binarna klasifikacija može olakšati uspostavljanje pravila za određivanje tipova veze između metala i nemetala.Roher 2001, U takvim slučajevima, dotični autori se fokusiraju na jedan ili više atributa od interesa kako bi doneli svoje odluke o klasifikaciji, umesto da budu zabrinuti zbog marginalne prirode dotičnih elemenata. Njihova razmatranja mogu ili ne moraju biti eksplicitna i ponekad mogu izgledati proizvoljno. Metaloidi se mogu grupisati sa metalima;Reilly 2002, ili smatrati nemetalima; ili tretirati kao potkategorija nemetala.The Chemical News 1897, ; Hérold 2006, Drugi autori su predložili da se neki elementi klasifikuju kao metaloidi „naglašava da se svojstva menjaju postepeno, a ne naglo kako se krećemo preko ili niz periodni sistem“. Neki periodični sistemi razlikuju elemente koji su metaloidi i ne pokazuju formalnu liniju razdvajanja između metala i nemetala. Umesto toga, metaloidi su prikazani kao dijagonalni pojasSimple Memory Art c. 2005 ili difuzni region.Chedd 1969, Ključno razmatranje je da se objasni kontekst za taksonomiju koja se koristi.
Svojstva