13141516172 BBoro CCarbono NNitrógeno OOxígeno FFlúor3 AlAluminio SiSilicio PFósforo SAzufre ClCloro4 GaGalio GeGermanio AsArsénico SeSelenio BrBromo5 InIndio SnEstaño SbAntimonio TeTelurio IIodo6 TlTalio PbPlomo BiBismuto PoPolonio AtAstato Como con los metales y los no metales, los semimetales (también conocidos como metaloides) comprenden una de las tres categorías de elementos químicos siguiendo una clasificación de acuerdo con las propiedades de enlace e ionización.Greenwood NN & Earnshaw A 2002, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 Se caracterizan por presentar un comportamiento intermedio entre los metales y los no metales, compartiendo características de ambos. Por norma general y en la mayoría de los casos, tienden a reaccionar químicamente con no metales, aunque hay ciertos compuestos formados por metal y semimetal como por ejemplo el boruro de magnesio. Pueden ser tanto brillantes como opacos, y su forma puede cambiar fácilmente. Generalmente, los metaloides son mejores conductores de calor y de electricidad que los no metales, pero no tanto como los metales. No hay una forma unívoca de distinguir los metaloides de los metales verdaderos, pero generalmente se diferencian en que los metaloides son semiconductores antes que conductores. A diferencia de los metales, los cuales al aumentar la temperatura disminuye su conductividad eléctrica, en los semimetales aumentar la temperatura supone lo contrario, aumenta su conductividad eléctrica. Los no metales son opacos y de varios colores. Suelen ser utilizados en ocasiones para formar aleaciones. Pueden ser anfóteros o levemente ácidos.
Son considerados metaloides los siguientes elementos:
Boro (B) Silicio (Si) Germanio (Ge) Arsénico (As) Telurio (Te) Polonio (Po) Antimonio (Sb)
Dentro de la tabla periódica los metaloides se encuentran en línea diagonal desde el boro al astato (este último no suele estar incluido). Los elementos que se encuentran encima a la derecha son no metales, y los que se encuentran debajo a la izquierda son metales.
Todos estos elementos poseen tres electrones de valencia o más en su última órbita (B 3, Si 4, Ge 4, As 5, Sb 5, Te 6, Po 6). El silicio, por ejemplo, es un metaloide ampliamente utilizado en la fabricación de elementos semiconductores para la industria electrónica, como rectificadores, diodos, transistores, circuitos integrados y microprocesadores.
Definiciones Basado en el juicio Un metaloide es un elemento que posee una preponderancia de propiedades intermedias, o que son una mezcla de las de los metales y los no metales, y que, por tanto, es difícil de clasificar como metal o como no metal. Se trata de una definición genérica que se basa en los atributos de los metaloides que se citan sistemáticamente en la literatura
Siguen las definiciones y los extractos de diferentes autores, que ilustran aspectos de la definición genérica: "En química un metaloide es un elemento con propiedades intermedias entre las de los metales y las de los no metales"Cusack 1987, p. 360 "Entre los metales y los no metales de la tabla periódica encontramos elementos ... [que] comparten algunas de las propiedades características tanto de los metales como de los no metales, lo que hace difícil situarlos en cualquiera de estas dos categorías principales"Kelter, Mosher & Scott 2009, p. 268 "Los químicos a veces utilizan el nombre de metaloide ... para estos elementos que son difíciles de clasificar de una manera u otra"Hill & Holman 2000, p. 41 "Dado que los rasgos que distinguen a los metales de los no metales son cualitativos, algunos elementos no caen inequívocamente en ninguna de las dos categorías. Estos elementos ... se llaman metaloides ..."King 1979, p. 13
Más ampliamente, los metaloides han sido denominados como: "elementos que ... son una especie de cruce entre metales y no metales";Moore 2011, p. 81 o "elementos extraños intermedios".Gray 2010
La dificultad de categorización es un atributo clave. La mayoría de los elementos tienen una mezcla de propiedades metálicas y no metálicas,Hopkins & Bailar 1956, p. 458 y pueden clasificarse en función de qué conjunto de propiedades sea más pronunciado.Glinka 1965, p. 77
El oro, por ejemplo, tiene propiedades mixtas pero sigue siendo reconocido como el "rey de los metales". Además del comportamiento metálico (como la alta conductividad eléctrica, y la formación de cationes), el oro muestra un comportamiento no metálico: Tiene el más alto potencial de electrodo Tiene la tercera mayor energía de ionización entre los metales (después del zinc y el mercurio) Posee la mayor afinidad de electrón Su electronegatividad de 2.54 es la mayor entre los metales y supera a la de algunos semimetales y no metales (hidrógeno 2.2; fósforo 2.19; y radón 2.2) Forma el anión aururo Au−, donde en este caso actúa como un halógeno A veces presenta una tendencia, denominada "aurofilicidad", a vincularse consigo mismo.Wiberg 2001, p. 1279 Sobre su naturaleza de halógeno ver Belpassi et al.,Belpassi et al. 2006, pp. 4543–44 quién indica que en los aururos MAu (M = Li–Cs) el oro "se comporta como un halógeno, intermedio entre el Br y el I"; sobre aurofilicidad ver Schmidbaur and Schier.Schmidbaur & Schier 2008, pp. 1931–51
Solo los elementos en o cerca de los márgenes, que carecen de una preponderancia suficientemente clara de propiedades metálicas o no metálicas, se clasifican como metaloides..Tyler Miller 1987, p. 59
El boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio y telurio normalmente son identificados como metaloides.Goldsmith 1982, p. 526; Kotz, Treichel & Weaver 2009, p. 62; Bettelheim et al. 2010, p. 46 Dependiendo del autor, a veces se añaden a la lista uno o más de selenio, polonio o astato.Hawkes 2001, p. 1686; Segal 1989, p. 965; McMurray & Fay 2009, p. 767 A veces se excluye el boro, solo o con silicio.Bucat 1983, p. 26; Brown c. 2007 A veces el telurio no se considera un metaloide.Swift & Schaefer 1962, p. 100 Se ha cuestionado la inclusión del antimonio, el polonio y el astato como metaloides..Hawkes 2001, p. 1686; Hawkes 2010; Holt, Rinehart & Wilson c. 2007
Otros elementos se clasifican ocasionalmente como metaloides. Estos elementos incluyenDunstan 1968, pp. 310, 409. Dunstan enumera como metaloides a Be, Al, Ge (quizás), As, Se (quizás), Sn, Sb, Te, Pb, Bi y Po (pp. 310, 323, 409, 419). hidrógeno,Tilden 1876, pp. 172, 198-201; Smith 1994, p. 252; Bodner & Pardue 1993, p. 354 berilio,Bassett et al. 1966, p. 127 nitrógeno,Rausch 1960 fósforo,Thayer 1977, p. 604; Warren & Geballe 1981; Masters & Ela 2008, p. 190 azufre,Warren & Geballe 1981; Chalmers 1959, p. 72; Buró de Personal Naval de EE. UU. 1965, p. 26 zinc,Siebring 1967, p. 513 galio,Wiberg 2001, p. 282 estaño, yodo,Rausch 1960; Friend 1953, p. 68 plomo,Murray 1928, p. 1295 bismuto, y radón.Hampel & Hawley 1966, p. 950; Stein 1985; Stein 1987, pp. 240, 247-48 El término metaloide también se ha utilizado para los elementos que presentan brillo metálico y conductividad eléctrica, y que son anfóteros, como el arsénico, el antimonio, el vanadio, el cromo, el molibdeno, el tungsteno, el estaño, el plomo y el aluminio.Hatcher 1949, p. 223; Secrist & Powers 1966, p. 459 El metales de bloque p,Taylor 1960, p. 614 y los no metales (como el carbono o el nitrógeno) que pueden formar aleacións con los metalesConsidine & Considine 1984, p. 568; Cegielski 1998, p. 147; The American heritage science dictionary 2005, p. 397 o modificar sus propiedadesWoodward 1948, p. 1 también han sido considerados ocasionalmente como metaloides.
Basado en criterios Elemento EI(kcal/mol) EI(kJ/mol) ENEstructura de banda electrónica Boro 191 801 2.04 semiconductor Silicio 188 787 1.90 semiconductor Germanio 182 762 2.01 semiconductor Arsénico 226 944 2,18 semimetal Antimonio 199 831 2.05 semimetal Telurio 208 869 2,10 semiconductor promedio 199 832 2.05Los elementos comúnmente reconocidos como metaloides, y sus energías de ionización (IE);NIST 2010. Los valores mostrados en la tabla anterior se han convertido a partir de los valores del NIST, que se dan en eV. electronegatividades (EN, escala de Pauling revisada); y estructuras de banda electrónicaBerger 1997; Lovett 1977, p. 3 (formas más estables termodinámicamente en condiciones ambientales). No existe ninguna definición ampliamente aceptada de metaloide, ni ninguna división de la tabla periódica en metales, metaloides y no metales;Goldsmith 1982, p. 526; Hawkes 2001, p. 1686 HawkesHawkes 2001, p. 1687 cuestionó la viabilidad de establecer una definición específica, señalando que se pueden encontrar anomalías en varias construcciones intentadas. La clasificación de un elemento como metaloide ha sido descrita por SharpSharp 1981, p. 299 como "arbitraria".
El número y las identidades de los metaloides dependen de los criterios de clasificación que se utilicen. EmsleyEmsley 1971, p. 1 reconoció cuatro metaloides (germanio, arsénico, antimonio y telurio); James et al.James et al. 2000, p. 480 enumeraron doce (los de Emsley más el boro, el carbono, el silicio, el selenio, el bismuto, el polonio, el moscovio y el livermorio). Por término medio, se incluyen siete elementos en las listas de metaloides; los arreglos individuales de clasificación tienden a compartir un terreno común y varían en el mal definidoChatt 1951, p. 417 "El límite entre metales y metaloides es indefinido ..."; Burrows et al. 2009, p. 1192: "Aunque los elementos se describen convenientemente como metales, metaloides y no metales, las transiciones no son exactas ..." márgenes.
Se suele utilizar un único criterio cuantitativo como la electronegatividad,Rochow 1966, pp. 1, 4-7 los metaloides tienen valores de electronegatividad de 1,8 o 1,9 a 2,2.Rochow 1977, p. 76; Mann et al. 2000, p. 2783 Otros ejemplos incluyen el eficiencia de empaquetamiento (la fracción de volumen en una estructura cristalina ocupada por átomos) y la relación del criterio Goldhammer-Herzfeld.Askeland, Phulé & Wright 2011, p. 69 Los metaloides comúnmente reconocidos tienen eficiencias de empaquetamiento de entre el 34 % y el 41 %.Van Setten et al. 2007, pp. 2460-61; Russell & Lee 2005, p. 7 (Si, Ge); Pearson 1972, p. 264 (As, Sb, Te; también P negro) Estos valores son más bajos que en la mayoría de los metales (el 80 % de los cuales tienen una eficiencia de empaquetamiento de al menos el 68 %),Russell & Lee 2005, p. 1 pero más altos que los de los elementos normalmente clasificados como no metales. (El galio es inusual, para un metal, al tener una eficiencia de empaquetamiento de sólo el 39 %)Russell & Lee 2005, pp. 6-7, 387 Otros valores notables para los metales son 42. 9 para el bismutoPearson 1972, p. 264 y 58,5 para el mercurio líquido.Okajima & Shomoji 1972, p. 258) Eficiencias de empaquetamiento para nometales son: grafito 17 %,Kitaĭgorodskiĭ 1961, p. 108 azufre 19.2,Neuburger 1936 iodo 23.9, selenio 24.2, y fósforo negro 28.5. La relación de Goldhammer-Herzfeld, aproximadamente igual al cubo del radio atómico dividido por el columen molar,Edwards & Sienko 1983, p. 693 is a simple measure of how metallic an element is, the recognised metalloids having ratios from around 0.85 to 1.1 and averaging 1.0.Edwards & Sienko 1983, p. 695; Edwards et al. 2010{refn|1=Como la relación se basa en argumentos clásicosEdwards 1999, p. 416 no da cabida al hallazgo de que el polonio, que tiene un valor de ~0,95, adopta una estructura metálica (en lugar de covalente) cristalina, por motivos relativista.Steurer 2007, p. 142; Pyykkö 2012, p. 56 Even so it offers a first order rationalization for the occurrence of metallic character amongst the elements.Edwards & Sienko 1983, p. 695|group=n}}