Metalloidit (puolimetallit): määritelmä, ominaisuudet ja esimerkit

Metalloidi tai puolimetalli on kemiallinen alkuaine. Metalloidit ovat alkuaineita, joilla on sekä metallien että epämetallien ominaisuuksia. Ne voivat olla kiiltäviä, mutta hauraita. Ne voivat olla tylsiä, mutta johtaa sähköä paremmin kuin tyypilliset epämetallit.

Perusominaisuudet

Metalloidien ominaisuudet sijoittuvat metallien ja epämetallien väliin. Tyypillisiä piirteitä ovat:

• Puolimetallinen tai hieman kiiltävä ulkonäkö.
• Kohtalainen kovuus ja haurautta — ne eivät ole sitkeitä kuten monet metallit.
• Sähkön- ja lämmönjohtavuus, joka on yleisesti metallien ja epämetallien välinen; monet metalloidit toimivat puolijohteina.
• Kemiallisesti ne voivat muodostaa sekä metalli- että epämetalliluonteisia yhdisteitä; niiden oksidit voivat olla amfoteerisia (reagoivat sekä happojen että emästen kanssa).

Pii ja muut tunnetut metalloidit

Yleisin puolimetalli on pii. Piillä on metallien ja epämetallien välinen sähkönjohtavuus ja sen johtavuus voidaan muuttaa antamalla siihen epäpuhtauksia, minkä vuoksi se on keskeinen puolijohde elektroniikassa ja aurinkokennoissa. Muita yleisesti luetteloituja metalloideja ovat boori, germanium, arseeni, antimoni ja telluuri. Joissain luokituksissa myös raskaat alkuaineet kuten polonium ja atatiini sijoitetaan lähelle metalloidien aluetta; niiden metalloidiominaisuudet ovat kuitenkin kiistanalaisia ja usein riippuvat tarkasteltavasta ominaisuudesta.

Sijainti jaksollisessa järjestelmässä ja määrittelyn haasteet

Metalloidit voidaan luokitella likimääräisesti tarkastelemalla alkuaineiden jaksollista järjestelmää. Katso kaksinkertainen vinoviiva: vasemmalla ylhäällä boori ja alumiini, oikealla alhaalla polonium ja atatiini. Näiden diagonaalien läheisyydessä olevat alkuaineet näyttävät usein puolimetallisten ja metallisten tai epämetallisten ominaisuuksien sekoitusta. Luokittelu ei ole aina yksiselitteinen: eri lähteet saattavat laskea eri alkuaineita metalloidien joukkoon riippuen siitä, painotetaanko fysikaalisia vai kemiallisia ominaisuuksia.

Käyttökohteet ja merkitys

• Elektroniikka: Pii ja germanium ovat keskeisiä puolijohteita mikroelektroniikassa.
• Lasit ja keraamit: Booria käytetään esimerkiksi lasin ja lasikuitujen valmistuksessa sekä lujittavissa yhdisteissä.
• Metalliseokset ja katodimateriaalit: Telluuria ja antimonia käytetään tiettyjen metalliseosten ja termoelektristen materiaalien valmistuksessa.
• Erikoissovellukset: Arseeni on historiallisesti ollut osa joitakin puolijohdekomponentteja; polonium on voimakkaasti radioaktiivinen ja käytetään vain tarkoin rajatuissa sovelluksissa.

Yhteenveto

Metalloidit ovat joukko alkuaineita, joilla on sekä metallien että epämetallien piirteitä. Niitä on hyödyllisissä teknisissä sovelluksissa, erityisesti elektroniikassa, ja niiden luokittelu on osin tulkinnanvaraista. Kun puhutaan metalloideista, kannattaa huomioida, että kyse on pikemminkin jatkumosta kuin tiukasta luokasta — eri elementit voivat käyttäytyä eri olosuhteissa eri tavoin.
 

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Mikä on metalloidi?

K: Mikä on yleisin puolimetalli?

K: Miten metalloidit voidaan luokitella?

Kysymys: Onko pii sähkönjohtavuus?

K: Ovatko kaikki puolimetallit myös metalloideja?

Hae kirjaimella