Propriétés des métalloïdes : guide informatif

Les métalloïdes sont des éléments très courants du tableau périodique, situés entre les métaux et les non-métaux. Ces matériaux sont utilisés dans de nombreuses applications et possèdent des caractéristiques uniques.

Si vous envisagez de les utiliser dans vos applications et souhaitez en savoir plus sur les propriétés des métalloïdes, le guide ci-dessous peut vous aider. Poursuivez votre lecture.

Que sont les métalloïdes ?

Les métalloïdes sont définis comme des éléments chimiques dont les propriétés chimiques et physiques se situent entre celles des métaux et des non-métaux.

Il existe différents types de métalloïdes aux caractéristiques uniques. Les métalloïdes se trouvent dans le bloc p du tableau périodique, entre les métaux et les non-métaux.

Quels sont les éléments typiques des métalloïdes ?

Les différents éléments qui appartiennent à la catégorie des métalloïdes sont les suivants :

Bore (B)

Le bore est un métalloïde dont le numéro atomique est 5, largement utilisé dans les composés chimiques. Le bore se présente sous forme cristalline et de couleur noire ; c'est un métal très dur.

Il est utilisé pour durcir le verre et l'acier. Les composants à base de bore, comme les engrais et les insecticides, servent à la croissance des plantes.

Arsenic (As)

L'arsenic est un élément dangereux qui peut perturber le processus respiratoire chez l'humain. Son numéro atomique est 33.

Il peut former 3 liaisons covalentes avec les métaux et est toxique pour les plantes comme pour les animaux. Il est utilisé pour durcir les alliages métalliques et le plomb. Il sert également d'insecticide.

Silicium (Si)

Le silicium est un métalloïde polyvalent, très courant dans l'industrie de la construction ainsi que dans les semi-conducteurs.

Son numéro atomique est 14 et il est très réactif, couramment présent dans les sols, le sable et les roches. C'est un mauvais conducteur électrique ; il est utilisé dans la fabrication d'émaux, de verre, de céramiques et de semi-conducteurs.

Antimoine (Sb)

L'antimoine a pour numéro atomique 51 et est utilisé dans les peintures et les alliages. Il présente un aspect métallique blanc argenté. Il est cassant et dur par nature. C'est un mauvais conducteur électrique ; il est utilisé dans les semi-conducteurs comme dopant ainsi que pour la fabrication d'émaux et de verre.

Tellure (Te)

Le tellure est un élément d'alliage dont le numéro atomique est 52. On le trouve dans les minerais extraits et il est de nature cassante. Il se dissout dans l'acide nitrique et reste insoluble dans l'eau. Il rend les alliages résistants à la corrosion.

Germanium (Ge)

Le germanium est utilisé dans les transistors et a pour numéro atomique 32. Il a un aspect métallique et est cassant par nature. Il offre une faible conductivité électrique et améliore la résistance à la corrosion des alliages. Il est également utilisé dans les détecteurs, fabriqués à partir d'infrarouge, et même dans les semi-conducteurs.

Propriétés physiques des métalloïdes

Les propriétés physiques des métalloïdes sont présentées dans la section ci-dessous.

Aspect à éclat métallique

Les métalloïdes ont un aspect similaire à celui des métaux : leur surface est réfléchissante et métallique.

Points d'ébullition et de fusion

Les métalloïdes sont solides à température ambiante.

Métalloïdes	Points de fusion
Germanium	938.3
Silicium	1410
Arsenic	817
Bore	2079
Antimoine	631
Tellure	449.5

Densité

La densité des métalloïdes varie d'un élément à l'autre, mais elle est inférieure à celle des métaux et supérieure à celle des non-métaux.

Conductivité électrique

Les métalloïdes peuvent se comporter comme des isolants ou des conducteurs. Ils peuvent être modifiés selon les besoins.

Par exemple, lorsqu'ils sont utilisés pour des semi-conducteurs, ils passent par le processus de dopage. Il s'agit du processus par lequel des impuretés sont ajoutées aux métalloïdes pour modifier leurs propriétés. Cependant, ils restent moins conducteurs d'électricité que les métaux.

Allotropes

La plupart des métalloïdes peuvent présenter différentes formes allotropiques, car ils possèdent des propriétés physiques différentes. Les trois allotropes courants de l'arsenic sont le gris, le jaune et le noir.

Conductivité thermique

La conductivité thermique des métalloïdes varie d'un élément à l'autre. Elle est généralement inférieure à celle des métaux et supérieure à celle des non-métaux.

Fragilité

Les métalloïdes sont sujets à la fissuration et à la déformation en raison de leur nature fragile.

Dureté

La dureté des métalloïdes est variable : l'arsenic a une dureté de 3,5, tandis que le bore a une dureté de 9,3.

Propriétés chimiques des métalloïdes

Les propriétés chimiques des métalloïdes comprennent les éléments suivants :

Réactivité avec les non-métaux

Les métalloïdes sont réactifs et peuvent facilement gagner et perdre des électrons pour former des ions chargés négativement ou positivement. Ils se combinent également avec les non-métaux pour former des composés.

États d'oxydation

Les états d'oxydation des métalloïdes varient et sont présentés dans le tableau ci-dessous :

Métalloïde	État d'oxydation
Silicium	+4, 0
Germanium	+2, +4
Arsenic	+3, +5
Bore	+3, +2, +1
Antimoine	+3, +5
Tellure	+4, +6

Énergie d'ionisation modérée

Les métalloïdes ont une énergie d'ionisation modérée, de l'ordre de 200 kcal/mol.

Électronégativités intermédiaires

Métalloïde	Électronégativité
Silicium	1.9
Germanium	2.01
Arsenic	2.18
Bore	2.04
Antimoine	2.05
Tellure	2.1

Liaisons covalentes

Les métalloïdes sont connus pour former des liaisons covalentes. Cependant, ils ne forment pas d'ions monoatomiques comme les métaux.

Formation d'alliages

Les métalloïdes sont très couramment mélangés à d'autres éléments pour former des alliages.

Réactivité avec les acides

Les métalloïdes sont peu réactifs avec les acides. Par exemple, le germanium et le silicium sont insolubles et ne réagissent pas avec les acides. L'arsenic et l'antimoine réagissent avec les acides forts.

Qualifiés d'amphotères

Les métalloïdes possèdent à la fois des propriétés des métaux et des non-métaux, ce qui leur vaut d'être qualifiés d'amphotères.

Applications des métalloïdes

Les métalloïdes ont diverses applications, dont certaines sont présentées ci-dessous :

Semi-conducteurs : Le germanium et le silicium sont utilisés dans les semi-conducteurs, et ils peuvent servir dans les puces informatiques, les circuits intégrés et même les cellules solaires. Ils possèdent des propriétés semi-conductrices, ce qui explique leur rôle crucial en électronique.

Céramiques et verre : L'arsenic, le bore et le silicium sont couramment utilisés dans les céramiques et le verre, car ils peuvent agir comme agent réfractaire. Le verre borosilicaté est également fabriqué à partir de ces éléments, car il résiste aux produits chimiques ainsi qu'aux chocs thermiques.

Alliages : De nombreux alliages contiennent également des métalloïdes pour améliorer leurs propriétés. Par exemple, le silicium est ajouté à l'aluminium pour améliorer sa coulabilité et sa résistance. Dans l'acier, le bore est ajouté pour accroître sa dureté.

Photovoltaïque : Les cellules solaires et certains métalloïdes, comme le germanium et le silicium, sont utilisés pour contribuer à convertir la lumière du soleil en électricité.

Ignifugeants : Les composés de bore, le trioxyde d'antimoine et le trihydrate d'aluminium sont utilisés comme ignifugeants dans de nombreux revêtements, plastiques et matériaux de construction. Ils contribuent à la sécurité incendie.

Propriétés distinctives et les plus utiles des métalloïdes

Les propriétés distinctives de chaque métalloïde et ses applications sont présentées ci-dessous :

Bore : Il est dur et résistant à la chaleur ; il est utilisé en combinaison avec le silicium pour créer un verre résistant aux chocs thermiques.

Germanium : Le germanium est fragile et dur et très rarement utilisé dans les semi-conducteurs.

Silicium : Le silicium est un métalloïde brillant et gris utilisé dans les semi-conducteurs.

Tellure : Il est de nature fragile et améliore l'usinabilité lorsqu'il est combiné à l'acier.

Arsenic : C'est un métalloïde toxique utilisé dans les insecticides.

Antimoine : Il est fragile et dur, s'allie au plomb et sert même à la fabrication de peintures.

Différences entre les métalloïdes, les métaux et les non-métaux

Propriétés	Métaux	Non-métaux	Métalloïdes
Ductilité	Ductile	Fragile	Fragile
Densité	Densité élevée	Faible densité	Densité modérée
Conductivité électrique	Conductivité électrique élevée	Faible conductivité électrique	Conductivité électrique intermédiaire
Aspect	Éclat métallique	Surface mate	Certains ont un éclat métallique
État à température ambiante	Solide	Solide	Solide

Réflexions finales

Lorsqu'il s'agit de choisir entre métaux, non-métaux et métalloïdes, il est essentiel de comprendre leurs propriétés. Le guide ci-dessus vous a certainement permis de tout comprendre sur les métalloïdes et leurs applications.

Si vous envisagez de faire fabriquer des pièces dans n'importe quel matériau, nous, chez DEK pouvons vous aider.

FAQ

De quoi sont composés les métalloïdes ?

Les métalloïdes ne sont ni des métaux ni des non-métaux, mais se situent entre les deux et possèdent des propriétés combinées.

Comment identifier les métalloïdes ?

Les métalloïdes peuvent être identifiés en observant leurs propriétés. Ils sont fragiles, ont un aspect lustré et restent solides à température ambiante.

Le mercure peut-il être classé comme métalloïde ?

Non, le mercure ne peut pas être classé comme métalloïde.

Quels éléments appartiennent au groupe des métalloïdes et comment sont-ils utilisés ?

Les éléments du groupe des métalloïdes comprennent l'arsenic, le bore, l'antimoine, le silicium, le tellure et le germanium. Ils sont utilisés dans diverses applications, telles que les engrais, les insecticides et les semi-conducteurs.