Las propiedades de los semimetales o metaloides

Los metaloides o semimetales son elementos con propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Como grupo, los metaloides tienen al menos un alótropo brillante de aspecto metálico. Los sólidos son frágiles, con propiedades químicas no metálicas. Aunque los metaloides no son buenos conductores eléctricos o térmicos, son excelentes semiconductores y forman óxidos anfóteros.

Metaloides en la tabla periódica

Hay 70 metales o metaloides, y se encuentran entre los no metales en la tabla periódica de los elementos. Los elementos de esta categoría tienen propiedades intermedias entre los no metales y los metales. Los elementos exactos que se consideran metaloides son objeto de debate, ya que diferentes sistemas de clasificación consideran que diferentes elementos son metaloides.

Sin embargo, los siguientes elementos se consideran generalmente metaloides o semimetales: boro (5), silicio (14), germanio (32), arsénico (33), antimonio (51), teluro (52) y astato (85).

Estructura de los metaloides

Los metaloides tienen una estructura cristalina que resulta de un enlace covalente. El silicio elemental, el antimonio, el arsénico, el germanio y el telurio tienen un brillo intenso, por lo que parecen metales. Al cristalizarse, el germanio y el silicio tienen una estructura similar al diamante. Los átomos del cristal tienen enlaces covalentes que los anclan a cuatro átomos vecinos en las esquinas de un tetraedro. Los monocristales de germanio y silicio están formados por enormes moléculas tridimensionales.

El arsénico tiene varios alótropos diferentes, siendo el más estable el que tiene una estructura en capas de láminas de átomos de arsénico. Los átomos de arsénico están unidos a otros tres átomos que los rodean. Tanto el antimonio como el arsénico tienen estructuras similares a las del grafito dispuestas en una red. El telurio contiene cristales con cadenas interminables de átomos de telurio en forma de espiral.

El boro forma un icosaedro con átomos de boro en cada esquina, y la estructura cristalina es transparente. La disposición más común de los átomos es aquella en la que están extremadamente cerca unos de otros, con enlaces boro-boro que tienen una longitud de unos 176 µm. También hay otras formas de icosaedros, que tienen una disposición diferente de los átomos de boro.

El metaloide de silicio forma fácilmente compuestos con el oxígeno, creando enlaces en el formato Si-O-Si. Estos enlaces son extremadamente importantes en la formación de los minerales, al igual que los enlaces de carbono que son tan importantes en la formación de los compuestos orgánicos en las plantas y los animales.

Propiedades físicas y químicas de los metaloides

Las propiedades físicas son características que se pueden documentar u observar sin alterar la sustancia del elemento, sin cambiar el grupo de moléculas en sustancias. Por su parte, las propiedades físicas incluyen aspectos como el punto de congelación y la densidad. Las propiedades físicas de los metaloides son las siguientes:

• Los metaloides tienen un estado de materia sólido.
• En general, los metaloides tienen un brillo metálico.
• Los metaloides tienen poca elasticidad, son muy frágiles.
• Los pesos intermedios son elementos semiconductores y permiten una transmisión de calor media.

Las propiedades químicas son las que definen cómo una sustancia interactúa o reacciona con otras sustancias o transforma una sustancia en otra. Las reacciones químicas son el único momento en el que se pueden cuantificar las propiedades químicas de un elemento. Por otra parte, las reacciones químicas incluyen fenómenos como la precipitación, la combustión, el empañamiento, la explosión, etc. Las propiedades químicas de los metaloides son las siguientes:

• Los metaloides forman fácilmente gases cuando se oxidan.
• Para crear aleaciones, los metaloides pueden combinarse con los metales.
• Los metaloides tienen diferentes alótropos metálicos y no metálicos.
• Cuando los metaloides se funden, algunos se contraen.
• Los metaloides pueden reaccionar con los halógenos para formar compuestos.

Usos comunes de los metaloides

Los metaloides son más frágiles y no tienen ninguna utilidad estructural en su forma pura. Estos compuestos pueden utilizarse como:

1. Aleaciones. Al principio de la historia de los compuestos intermetálicos, el metalúrgico británico Cecil Desch observó que ciertos elementos no metálicos son capaces de formar compuestos de carácter netamente metálico con los metales, por lo que estos elementos concretos pueden entrar en la composición de las aleaciones.
2. Agentes biológicos. En general, los seis elementos se reconocen como metaloides con propiedades dietéticas, medicinales o tóxicas. Los compuestos de antimonio y arsénico son especialmente tóxicos; el silicio, el boro y posiblemente el arsénico son los principales oligoelementos. El silicio, el boro, el antimonio y el arsénico tienen aplicaciones médicas. Al mismo tiempo, se cree que el telurio y el germanio tienen potencial.
3. Catalizadores. El tricloruro y el trifluoruro de boro pueden utilizarse como catalizadores en electrónica y síntesis orgánica; el tribromuro puede utilizarse en la fabricación de diborano. Además, los ligandos de boro no tóxicos podrían sustituir a los ligandos de fósforo tóxicos en algunos catalizadores de metales de transición.

Datos interesantes sobre algunos metaloides

• El metaloide más abundante en la corteza terrestre es el silicio, que es el segundo elemento más abundante en general (el oxígeno es el primero).
• El metaloide natural menos abundante es el telurio.
• Los metaloides son valiosos en la industria electrónica, por ejemplo, el silicio se usa para fabricar los chips que se encuentran en teléfonos y computadoras.
• El arsénico y el polonio son metaloides altamente tóxicos.
• El antimonio y el telurio se utilizan principalmente en aleaciones de metales para agregar propiedades deseables.

Fuente

López, M. (2018). Metaloides. Monografía.