Waar Zitten Metalloïden in het Periodiek Systeem? Een Duidelijk Overzicht

Wat zijn metalloïden?

Een metalloïde is een element dat eigenschappen heeft die tussen die van metalen en niet-metallen in liggen. Metalloïden worden ook halfmetalen genoemd. In het periodiek systeem worden de elementen die groen gekleurd zijn en die doorgaans de trap-lijn begrenzen, als metalloïden beschouwd.

Let op dat aluminium aan de lijn grenst, maar als metaal wordt gezien omdat al zijn eigenschappen die van metalen zijn.

Er is geen standaarddefinitie van een metalloïde en geen volledige overeenstemming over welke elementen metalloïden zijn. Ondanks de gebrek aan specificiteit blijft de term in gebruik in de chemische literatuur.

De zes algemeen erkende metalloïden zijn boor, silicium, germanium, arsenic, antimoon en tellurium. Vijf elementen worden minder frequent zo geclassificeerd: koolstof, aluminium, selenium, polonium en astatine.

In een standaard periodiek systeem liggen al elf elementen in een diagonaal gebied van de p-blok, lopende van boor linksboven tot astatine rechtsonder. Sommige periodieke systemen tonen een scheidingslijn tussen metalen en niet-metallen, en de metalloïden liggen dicht bij deze lijn.

Sommige allotropen van elementen vertonen meer uiting van metaal-, metalloïde- of niet-metaalgedrag dan andere. Koolstof: de diamant-allotroep is niet-metallisch; de grafit-allotroep is elektrisch geleidend en vertoont meer metalloïde kenmerken. Fosfor, tin, selenium en bismuth hebben ook allotropen met grensgedrag.

Metalloïden neigen een metallische uiterlijk te hebben, maar gedragen zich in de meeste chemische reacties meer als niet-metallen. Alle metalloïden zijn vast bij kamertemperatuur. Ze zijn veel brozer dan metalen, maar veel slechtere elektrische geleiders. De hybride eigenschappen bieden een breed scala aan praktische toepassingen zoals metaallegeringen, vlamvertragers en halfgeleiders/elektronica.

Waar Zitten Metalloïden in het Periodiek Systeem?

Metalloïden liggen aan weerskanten van de scheidingslijn tussen metalen en niet-metallen. Deze lijn is in wisselende configuraties op sommige periodieke systemen te vinden. Elementen linksonder de lijn tonen toenemend metaalgedrag; elementen rechtsboven tonen toenemend niet-metaalgedrag. Wanneer de lijn als een regelmatige trap wordt getoond, liggen elementen met de hoogste kritische temperatuur voor hun groepen (Li, Be, Al, Ge, Sb, Po) net onder de lijn.

Metalloïden bevinden zich tussen metalen en niet-metallen. De oranje kleur in het periodiek systeem vertegenwoordigt metalloïden. Ze vormen een scheidende grens tussen metalen en niet-metallen.

Met andere woorden: metalloïden (halfmetalen) liggen aan de rechterkant van de post-transitie metalen en aan de linkerkant van niet-metallen. Ook kunnen we zeggen dat metalloïden in het diagonale gebied van de p-blok in het periodiek systeem aanwezig zijn.

Gemeenschappelijke Eigenschappen van Metalloïden

Metalloïden hebben eigenschappen die tussen die van niet-metallen en metalen in liggen. De meeste metalloïden hebben:

• Een uiterlijk dat lijkt op metalen.
• Ze zijn minder geleidend dan metalen.
• Ze zijn brozer dan metalen.
• Metalloïden hebben over het algemeen niet-metallische chemische eigenschappen.
• De elektronegativiteiten van metalloïden liggen tussen die van niet-metallen en metalen.
• Ionisatie-energieën van metalloïden liggen ook tussen die van niet-metallen en metalen.
• Halfmetalen/metalloïden hebben kenmerken van zowel niet-metallen als metalen.
• De reactiviteit van metalloïden hangt af van de eigenschappen van de elementen waar ze mee interacteren.
• Metalloïden zijn doorgaans goede halfgeleiders.
• Metalloïden kunnen een metallische glans hebben, maar ook allotropen met een niet-metallische uitstraling.
• Metalloïden zijn meestal broos en doorgaans vast, alleen onder ongewone omstandigheden niet-vast.
• Metalloïden gedragen zich in chemische reacties typisch als niet-metallen en kunnen legeringen vormen met metalen.

Kortom, laten we snel kijken naar zowel de fysieke als chemische eigenschappen van metalloïden.

Fysieke Eigenschappen van Metalloïden

Fysieke eigenschappen zijn kenmerken die waargenomen of gedocumenteerd kunnen worden zonder de stof van het element te veranderen, zonder de groep moleculen in stoffen om te zetten. Fysieke eigenschappen omvatten dingen als bevriezingspunt en dichtheid.

De fysieke eigenschappen van metalloïden zijn als volgt:

• Metalloïden hebben een vaste toestand.
• Over het algemeen hebben metalloïden een metallische glans. Metalloïden hebben lage elasticiteit; ze zijn zeer broos.
• Halfmetalen zijn halfgeleidende elementen en laten gemiddelde warmtegeleiding toe.

Chemische Eigenschappen van Metalloïden

Chemische eigenschappen definiëren hoe een stof reageert met andere stoffen of van de ene stof in de andere overgaat. Chemische reacties zijn de enige momenten dat chemische eigenschappen gekwantificeerd kunnen worden. Chemische reacties omvatten roesten, verbranden, vervagen, ontploffen, enz.

De chemische eigenschappen van metalloïden zijn als volgt:

• Metalloïden vormen gemakkelijk gassen bij oxidatie.
• Metalloïden kunnen met metalen gecombineerd worden om legeringen te creëren.
• Metalloïden hebben verschillende metallische en niet-metallische allotropen.
• Bij smelten van sommige metalloïden treedt krimp op.
• Metalloïden kunnen reageren met halogenen om verbindingen te vormen.

Kenmerkende Eigenschappen van Metalloïden

• Metalloïden zijn vastestoffen.
• Ze hebben een metallische glans en zien er doorgaans uit als metalen.
• Ze zijn broos en breken gemakkelijk.
• Metalloïden kunnen elektriciteit geleiden, maar niet zo goed als metalen.
• Chemisch gedragen ze zich meer als niet-metallen: ze vormen gemakkelijk anionen, hebben meerdere oxidatietoestanden en vormen covalente bindingen.
• Hun ionisatie-energieën en elektronegativiteiten liggen tussen de waarden van metalen en niet-metallen.

Metalloïden zijn verreweg de kleinste groep elementen, met slechts zes elementen die definitief als metalloïden geclassificeerd worden. Ze kunnen drie tot zes valentie-elektronen in hun buitenste energieschil hebben. Dit drijft hun reactiviteit/chemisch gedrag.

Boor, met slechts drie valentie-elektronen, gedraagt zich in chemische reacties meer als metaal door elektronen af te geven. De andere metalloïden, met vier of meer valentie-elektronen, neigen ertoe zich meer als niet-metallen te gedragen, elektronen te winnen tijdens reacties.

Laten we enkele feiten over de individuele metalloïden leren, beginnend met boor.

Voorbeelden van Metalloïden in het Periodiek Systeem

1. Boor

Boor is een veelzijdig element dat in diverse verbindingen geïntegreerd kan worden. Borosilicaatglas is extreem bestendig tegen thermische schok. Extreme temperatuursveranderingen van objecten met borosilicaat creëren geen schade, in tegenstelling tot andere glazensamenstellingen die barsten of bersten.

Vanwege hun sterkte worden boorvezels gebruikt als lichte, hoogsterke materialen voor vliegtuigen, golfclubs en visstokken. Natriumtetraboraat wordt veel gebruikt in glasvezel als isolatie en ook in veel detergenten en reinigers.

2. Silicium

Silicium is een typisch metalloïde. Het heeft glans als een metaal maar is broos als een niet-metaal. Silicium wordt uitgebreid gebruikt in computertchips en andere elektronica omdat de elektrische geleiding tussen die van een metaal en een niet-metaal in zit.

Het is een krachtige halfgeleider, wat betekent dat het elektriciteit efficiënter geleidt bij hogere temperaturen. Siliciumverbindingen genaamd silicaten vormen bijna 90% van de aardkorst; zuiver silicium is zeldzaam. Het is echter redelijk algemeen in asteroïden, manen en kosmische stof. Silicaten worden vaak gebruikt in de productie van cement, porselein en keramiek.

In de 21e eeuw heeft silicium een enorme invloed gehad op de wereldeconomie door zijn belang voor de ontwikkeling van halfgeleiderelektronica. Zuiver silicium was cruciaal voor de ontwikkeling van geïntegreerde circuits en transistors, beide cruciale componenten van moderne elektronische apparaten zoals mobiele telefoons, televisies en huishoudelijke apparaten.

3. Germanium

Germanium is een glanzend grijs-wit vast stof. Het heeft een dichtheid van 5,323 g/cm³ en is hard en broos. Het is bij kamertemperatuur meestal onreactief, maar wordt langzaam aangevallen door heet geconcentreerd zwavelzuur of salpeterzuur. Germanium reageert ook met gesmolten kaustisch soda tot natriumgermanaat (Na₂GeO₃) en waterstofgas. Het smelt bij 938 °C.

Het is ook een goede halfgeleider en wordt zelden in zuivere elementaire vorm op aarde aangetroffen. Germanium kristalliseert vaak in een diamantstructuur. Germanium werd door Dmitri Mendeleev voorspeeld jaren voordat het daadwerkelijk ontdekt werd. Hij kon ook veel van zijn eigenschappen voorspellen met behulp van zijn begrip van periodieke trends en kennis van andere metalloïden en naburige elementen.

Net als silicium is germanium cruciaal voor moderne technologie, hoewel het voornamelijk in andere toepassingen gebruikt wordt dan zijn metalloïde familieleden. Germanium wordt vaak gebruikt voor infraroodoptica, zonne-energie en talloze metaallegeringen.

4. Arsenic

Arsenic is een grijs, metallisch lijkend vast stof. Het heeft een dichtheid van 5,727 g/cm³, is broos en matig hard (meer dan aluminium; minder dan ijzer). Het is stabiel in droge lucht, maar ontwikkelt een gouden bruine patina in vochtige lucht, die na verdere blootstelling zwart wordt.

Arsenic wordt aangevallen door salpeterzuur en geconcentreerd zwavelzuur. Het reageert met gesmolten kaustisch soda tot arsenaat (Na₃AsO₃) en waterstofgas. Arsenic sublimeert bij 615 °C. De damp is citroengeel en ruikt naar knoflook. Arsenic smelt alleen onder een druk van 38,6 atm, bij 817 °C.

Het vormt gemakkelijk covalente bindingen met niet-metallen. Arsenic heeft toepassingen op het gebied van legeringen, elektronica en bestrijdingsmiddelen/herbiciden, maar het gebruik daartoe neemt af door de toxiciteit.

De effectiviteit als insecticide heeft ertoe geleid dat arsenic als houtconserveringsmiddel werd gebruikt. Het is geclassificeerd als Groep-A carcinogeen. Ondanks de toxiciteit zijn heel kleine hoeveelheden arsenic nodig voor de menselijke stofwisseling, maar het mechanisme is onbekend.

5. Antimoon

Antimoon is een zilverwit vast stof met een blauwe tint en een schitterende glans. Het heeft een dichtheid van 6,697 g/cm³ en is een broos, matig hard materiaal dat een slechte geleider van elektriciteit is. Het is stabiel in lucht en vocht bij kamertemperatuur. In combinatie met lood verhoogt antimoon de hardheid en sterkte van de mengsel. Dit materiaal speelt een belangrijke rol in de fabricage van elektronische en halfgeleiderapparaten.

Ongeveer de helft van het industriële antimoon wordt gebruikt in de productie van batterijen, kogels, legeringen, kabels en sanitair. In lijn met andere metalloïden kan hoog zuiver antimoon in halfgeleidertechnologieën worden gebruikt.

Het komt in de natuur voor met ongeveer ⅕ van de abundantie van arsenic. Antimoon heeft een vergelijkbare atoomsstructuur als arsenic, met drie half-gevulde elektronschillen in de buitenste schil. Het vormt typisch covalente bindingen en is hoog reactief met halogenen, zoals zwavel, en produceert een schitterende blauwe vlam bij verbranding.

6. Tellurium

Tellurium is een zilverwit glanzend vast stof. Het heeft een dichtheid van 6,24 g/cm³, is broos en het zachtste van de algemeen erkende metalloïden, net iets harder dan zwavel. Grote stukken tellurium zijn stabiel in lucht. De fijn gestoffeerde vorm oxideert door lucht in aanwezigheid van vocht. Tellurium reageert met kookwater, of wanneer net geprecipiteerd zelfs bij 50 °C, tot dioxide en waterstof.

Tellurium is een metalloïde met een vergelijkbare beschrijving als antimoon. Tellurium is hoog reactief met zwavel en selenium en toont een groen-blauwe vlam bij verbranding. Tellurium wordt industriëel gebruikt als staaltoevoeging en kan gelegeerd worden met aluminium, koper, lood of tin.

Net als antimoon kan tellurium andere metalen versterken, maar ook corrosie verminderen bij toevoeging aan bovengenoemde metalen. Daarnaast fungeert tellurium als sterke halfgeleider, met name bij blootstelling aan licht. In de natuur wordt de meeste tellurium in steenkool gevonden, hoewel sporen in sommige planten voorkomen.

7. Polonium

Polonium is op sommige manieren "duidelijk metallisch". Beide allotrope vormen zijn metallische geleiders. Het is oplosbaar in zuren, vormend de rooskleurige Po²⁺ kation en verdringend waterstof: Po + 2 H⁺ → Po²⁺ + H₂. Veel poloniumzouten zijn bekend. Het oxide PoO₂ is predoinant basisch van aard.

Polonium is een onwillige oxidatiemiddel, in tegenstelling tot zijn lichtste congener zuurstof: sterk reducerende omstandigheden zijn vereist voor de vorming van het Po²⁻ anion in waterige oplossing.

Of polonium smeedbaar of broos is, is onduidelijk. Het wordt voorspeld als smeedbaar op basis van berekende elastische constanten. Het heeft een eenvoudige kubische kristalstructuur. Zo'n structuur heeft peu glijssystemen en "leidt tot zeer lage smeedbaarheid en dus lage breukweerstand".

Polonium vertoont niet-metallisch karakter in zijn halogeniden en door het bestaan van poloniden. De halogeniden hebben eigenschappen die kenmerkend zijn voor niet-metaal halogeniden. Veel metaal-poloniden, verkregen door de elementen samen te verwarmen bij 500–1.000 °C, en bevattend het Po²⁻ anion, zijn ook bekend.

8. Astatine

Als halogeen neigt astatine ertoe als niet-metaal geclassificeerd te worden. Het heeft echter opvallende metallische eigenschappen en wordt soms in plaats daarvan als metalloïde (of minder vaak) als metaal geclassificeerd. Onmiddellijk na de productie in 1940 beschouwden vroege onderzoekers het als een metaal.

In 1949 werd het genoemd het meest edele (moeilijk te reduceren) niet-metaal alsook een relatief edel (moeilijk te oxideren) metaal. In 1950 werd astatine beschreven als halogeen en (daarom) reactief niet-metaal. In 2013, op basis van relativistische modellering, werd astatine voorspeld als een monatomaal metaal met een vlakgecentreerde kubische kristalstructuur.

Verschillende auteurs hebben gecommentarieerd op de metallische aard van sommige eigenschappen van astatine. Aangezien jodium een halfgeleider is in de richting van zijn vlakken, en halogenen meer metallisch worden met toenemend atoomnummer, is aangenomen dat astatine metaal zou zijn als het een gecondenseerde fase kon vormen.

Astatine zou metallisch kunnen zijn in de vloeibare toestand, op basis dat elementen met een verdampingsentalpie groter dan ~42 kJ/mol metallisch zijn als vloeistof. Zulke elementen zijn boor, silicium, germanium, antimoon, selenium en tellurium.

Veelgestelde Vragen

Wat zijn metalloïden?

Een metalloïde is een element dat eigenschappen heeft die tussen die van metalen en niet-metallen in liggen. Metalloïden kunnen ook halfmetalen heten. In het periodiek systeem worden de elementen geel gekleurd, die doorgaans de trap-lijn begrenzen, als metalloïden beschouwd.

Waar zitten metalloïden in het periodiek systeem?

Metalloïden liggen aan weerskanten van de scheidingslijn tussen metalen en niet-metallen. Elementen linksonder de lijn tonen toenemend metaalgedrag; elementen rechtsboven tonen toenemend niet-metaalgedrag.

Wat zijn jullie 8 metalloïden?

Boor, silicium, germanium, arsenic, antimoon en tellurium zijn algemeen erkend als metalloïden. Afhankelijk van de auteur worden er soms een of meer van selenium, polonium of astatine toegevoegd.

Wat zijn de kenmerken van een metalloïde?

Kenmerkende eigenschappen van metalloïden:

• Metalloïden zijn vastestoffen.
• Ze hebben een metallische glans en lijken doorgaans op metalen.
• Ze zijn broos en breken gemakkelijk.
• Metalloïden kunnen elektriciteit geleiden, maar niet zo goed als metalen.

Wat is het zeldzaamste element op aarde?

Een team onderzoekers die de ISOLDE kernfysica-faciliteit bij CERN gebruikte, heeft voor de eerste keer de zogenaamde elektronaffiniteit van het chemisch element astatine gemeten, het zeldzaamst van nature voorkomende element op aarde.

Waarom is polonium een metalloïde?

Polonium heeft een positie in het periodiek systeem die het een metaal, metalloïde of niet-metaal zou kunnen maken. Het wordt als metaal geclassificeerd omdat de elektrische geleiding afneemt bij temperatuursstijging.

Hoeveel metalloïden zitten er in het periodiek systeem?

Er zijn slechts zes metalloïden. Naast silicium zijn dat boor, germanium, arsenic, antimoon en tellurium. Metalloïden liggen tussen metalen en niet-metalen in het periodiek systeem. Ze liggen ook tussen metalen en niet-metalen qua eigenschappen.

Wat zijn 5 feiten over metalloïden?

Metalloïde Feiten:

• De meest voorkomende metalloïde in de aardkorst is silicium, het op een na meest voorkomende element overall (zuurstof is meest voorkomend).
• De minst voorkomende natuurlijke metalloïde is tellurium.
• Metalloïden zijn waardevol in de elektronica-industrie.
• Arsenic en polonium zijn hoog giftige metalloïden.

Wat zijn de 5 eigenschappen van metalloïden?

Vijf Hoofdeigenschappen van Metalloïden:

• Eigenschappen intermediair tussen metalen en niet-metallen.
• Fysieke uiterlijk lijkt op metalen.
• Halfgeleiders van elektriciteit.
• Broos.
• Chemische eigenschappen lijken meer op niet-metallen dan op metalen.

Zijn metalloïden goede geleiders?

De meeste metalloïden hebben een metallische glans maar zijn slechte geleiders van warmte en elektriciteit.

Is francium een metaal?

Francium (Fr), het zwaarste chemische element van Groep 1 (Ia) in het periodiek systeem, behoort tot de alkalimetallen.

Is polonium een metalloïde?

De elementen boor (B), silicium (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimoon (Sb), tellurium (Te), polonium (Po) en astatine (At) worden als metalloïden beschouwd.

Is boor een metalloïde?

Boor is een chemisch element met symbool B en atoomnummer 5. Geklassificeerd als metalloïde, is boor vast bij kamertemperatuur. Ja, boor (B) is een metalloïde omdat het kenmerken van zowel metalen als niet-metalen heeft. Boor gedraagt zich als niet-metaal bij reactie met hoog electropositieve metalen als Na, K, enz. & Boor gedraagt zich als metaal bij reactie met F (om BF₃ te produceren). Ook, als niet-metalen, vormt het boorhydriden (niet als NaH/KH, maar als CH₄, PH₃, covalente hydriden). B³⁺ is een voorbeeld van grensgevallen zuur; B³⁺ toont "symbiose" (BF₃ is hard zuur & BH₃ zacht zuur), wat ook suggereert dat boor een metalloïde/halfmetaal is.

Is silicium een metalloïde?

In tegenstelling tot koolstof is silicium een metalloïde, eigenlijk de meest voorkomende metalloïde op aarde. "Metalloïde" is een term voor elementen die beter elektronenstroom geleiden dan niet-metallen, maar niet zo goed als metalen. Silicium wordt als metalloïde geclassificeerd omdat sommige eigenschappen lijken op metalen en sommige op niet-metalen. Bijvoorbeeld, silicium heeft een blauwgrijs metallische glans maar is geen geweldige geleider van elektriciteit.

Is aluminium een metalloïde?

Ondanks de gebrek aan specificiteit blijft de term in gebruik in de chemische literatuur. De zes algemeen erkende metalloïden zijn boor, silicium, germanium, arsenic, antimoon en tellurium. Vijf elementen worden minder frequent zo geclassificeerd: koolstof, aluminium, selenium, polonium en astatine. Aluminium is een smeedbaar en trekbaar metaal. Hoewel het enige ongewone eigenschappen heeft die het als metalloïde kunnen laten lijken, is het geen metalloïde omdat het in het periodiek systeem langs de lijn ligt die metalen, niet-metallen en metalloïden scheidt.

Is astatine (At) een metalloïde?

De elementen boor (B), silicium (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimoon (Sb), tellurium (Te), polonium (Po) en astatine (At) worden als metalloïden beschouwd. Metalloïden geleiden warmte en elektriciteit intermediair tussen niet-metallen en metalen en vormen over het algemeen oxiden. Bovendien, zoals Kozimor wijst, weerstaat astatine gemakkelijke chemische classificatie. Hoewel het in de kolom van halogenen zit, ligt het ook op een diagonaallijn met metalloïden als boor en silicium. In reacties gedraagt het zich soms als halogeen, soms als metaal.

Is antimoon (Sb) een metalloïde?

Antimoon is een chemisch element met symbool Sb en atoomnummer 51. Geklassificeerd als metalloïde, is antimoon vast bij kamertemperatuur.

Is germanium een metalloïde?

Germanium valt in dezelfde groep als koolstof en silicium, maar ook als tin en lood. Germanium zelf wordt als metalloïde geclassificeerd. Als metalloïde heeft germanium zowel metaal- als niet-metaalkwaliteiten. Het is ook een halfgeleider, wat betekent dat de elektrische geleiding tussen een isolator en een geleider in zit. Deze eigenschap heeft geleid tot gebruik in elektronica.

Is koolstof een metalloïde?

Koolstof is een niet-metaal, en de overige elementen in deze groep zijn metalen. Groep 15 heet de stikstofgroep. De metalloïden in deze groep zijn arsenic en antimoon. Groep 15 bevat ook twee niet-metallen en één metaal.

Hoeveel metalloïden zitten er in het periodiek systeem?

Er zijn slechts zes metalloïden. Naast silicium zijn dat boor, germanium, arsenic, antimoon en tellurium. Metalloïden liggen tussen metalen en niet-metalen in het periodiek systeem. Ze liggen ook tussen metalen en niet-metalen qua eigenschappen.