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I Metalli non Metalli - Caratteristiche

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Metalli, non metalli e semimetalli.

I Metalli non Metalli e i semimetalli - Le caratteristiche. 

Quali sono i "non metalli"? Sono "non metalli" i seguenti elementi: idrogeno (H), carbonio (C), azoto (N), ossigeno (O), fluoro (F), fosforo (P), zolfo (S), cloro (Cl), selenio (Se), bromo (Br), iodio (I), astato (At). Fanno parte dei  "non metalli" anche i gas nobili, che però fanno gruppo a se. Quali sono le differenze tra metalli e  "non metalli"? I  "non metalli"sono gli elementi costituenti della chimica organica e soprattutto della biochimica. Cosa sono i semimetalli?

Contenuti:

I "non metalli" appartengono ad una categoria che possiede pochi elementi della tavola periodica, accomunati da una serie di caratteristiche fisiche particolari fra cui la pessima conduttività termica e elettrica. La suddivisione effettiva, comunque avviene in base alle proprietà di ionizzazione e legame.
I  "non metalli" sono molto importanti e decisivi per quanto riguarda la nostra vita sulla terra, così come i metalli sono indispensabili per la nostra tecnologia più moderna. I  "non metalli" (a parte i gas nobili) formano legami covalenti e molto spesso aggrediscono i metalli formando composti (come ossidi, cloruri, fluoruri carburi ecc.)

Caratteristiche dei metalli

I Metalli sono identificabili da alcune caratteristiche fisiche particolari:

  • solidi a temperatura ambiente (tranne il mercurio, cesio e gallio che sono liquidi);
  • lucenti, infatti si parla di lucentezza metallica;
  • duttili e cioè si possono ridurre in fili sottili;
  • malleabili, quindi si possono ridurre in fogli sottili martellandoli;
  • buoni conduttori sia di elettricità(tutti i fili elettrici sono metallici e si usano soprattutto il rame e l’alluminio) che di calore.
  • I metalli reagiscono facilmente con l’ossigeno, formando gli ossidi.

Tra i metalli troviamo quelli alcalini come il litio, sodio e potassio, poi ci sono gli alcalino-terrosi, i più importanti sono il magnesio e il calcio. Altri metalli che si trovano al centro della tavola periodica sono il ferro, il rame, l’oro ecc.

I non metalli

Nella parte destra della tavola ad eccezione dell’ultima colonna che comprende i gas nobili che non sono reattivi avendo l’ottetto completo, si trovano i non metalli. Le caratteristiche sono le seguenti:

  • a temperatura ambiente possono essere solidi, liquidi (bromo) e gassosi (la maggior parte);
  • sono opachi;
  • non sono duttili e non sono malleabili, infatti sono fragili, quindi se si piegano si rompono;
  • sono cattivi conduttori di calore e di elettricità (fa eccezione il carbonio sotto forma di grafite);

I  "non metalli" più importanti per gli organismi viventi sono il carbonio, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo, cloro.

I "non metalli" che si trovano nella penultima colonna si chiamano alogeni e sono il fluoro, cloro, bromo e iodio. Gli elementi che si trovano lungo la linea di separazione tra metalli e  "non metalli" hanno delle caratteristiche intermedie fra i due e vengono chiamati semimetalli e sono il silicio(Si) e l’arsenico(As)

I non metalli sono quegli elementi chimici che presentano un aspetto opaco e sono cattivi conduttori di elettricità e di calore.
Sono situati a destra della tavola periodica (tranne l'idrogeno che è in alto a sinistra) e presentano caratteristiche fisiche opposte a quelle dei  metalli.  A temperatura e pressione ambiente esistono in tutti gli stati di aggregazione della materia: possono essere allo stato gassoso> (come l'ossigeno e l'azoto), allo stato liquido (come il bromo) e allo stato solido (come il carbonio e lo zolfo). Sono fragili  e hanno solitamente bassi punti di fusione.

Quali sono i metalli non metalli e i semimetalli?

Infine, a cavallo di una linea a scalini che separa metalli e "non metalli", che va dal boro all'astato, si trovano alcuni elementi chiamati semimetalli, in quanto hanno proprietà intermedie tra quelle dei metalli e dei  "non metalli": essi sono il boro, il silicio, il germanio, l'arsenico, l'antimonio, il tellurio, il polonio.

Che cosa sono i Semimetalli?

Generalità e proprietà dei semimetalli (metalloids): hanno proprietà intermedie fra quelle dei metalli e dei "non metalli".
Nella tavola periodica i semimetalli si trovano a cavallo tra i metalli e i non-metalli lungo una linea immaginaria che unisce il boro con il polonio. A sinistra dei semimetalli ci sono i metalli mentre a destra ci sono i non-metalli. I semimetalli sono conduttori particolari, perché con opportune forme cristalline e drogaggi di contaminanti diventano semiconduttori o semi-isolanti. I semimetalli, in natura si comportano però da soli come "non metalli".

I Semimetalli e chi li produce

I semimetalli sono elementi che hanno caratteristiche intermedie tra i metalli e i "non metalli". In determinate condizioni i semimetalli si comportano come metalli mentre in altre come non metalli. Nella tavola periodica occupano una diagonale che separa i metalli dai "non metalli".

I semimetalli sono:

  • Boro
  • Silicio
  • Germanio
  • Arsenico
  • Antimonio
  • Tellurio
  • Polonio
I semimetalli si trovano in natura sotto forma di minerali o composti chimici con altri elementi. Per ottenere il semimetallo puro si devono sottoporre le sostanze a processi di estrazione e purificazione. Alcune aziende che si occupano di produzione e commercio di semimetalli sono: Intel, Samsung Electronics, Texas Instruments, Umicore, tutte società quotate in borsa. Il più popolare e noto tra i semimetalli è certamente il silicio.

Silicio: il semimetallo che ha rivoluzionato l’informatica e l’elettronica

Il silicio è un elemento chimico che appartiene alla categoria dei semimetalli, cioè sostanze che hanno caratteristiche intermedie tra i metalli e i non metalli. Il silicio è il secondo elemento più abbondante sulla crosta terrestre, dopo l’ossigeno, ed è presente in molti minerali come il quarzo, la sabbia, il granito.

Appartiene alla categoria dei semiconduttori; è infatti un semiconduttore, cioè una sostanza che può cambiare la sua capacità di condurre la corrente elettrica in base a diversi fattori, come la temperatura, il campo elettrico, il campo magnetico o la presenza di altre sostanze. Questo materiale è fondamentale ed indispensabile nell'elettronica.
Il silicio è un semimetallo che ha rivoluzionato l’informatica e l’elettronica grazie alle sue proprietà di semiconduttore. Il silicio è il materiale base per la realizzazione di transistor e circuiti integrati, che hanno permesso lo sviluppo di tecnologie avanzate in diversi settori. Il silicio è anche il materiale principale per la produzione di energia solare, una fonte rinnovabile e sostenibile. Il silicio è quindi un elemento fondamentale per la società moderna e per il progresso scientifico e tecnologico.

Il silicio e l’elettronica

Il silicio tra i semimetalli è quello più usato nell’elettronica perché permette di realizzare dispositivi che possono amplificare, commutare o memorizzare segnali elettrici. Questi dispositivi sono chiamati transistor e sono i componenti fondamentali dei circuiti integrati, cioè dei microchip che contengono milioni o miliardi di transistor collegati tra loro.

I transistor sono utilizzati in molti campi dell’elettronica, come le telecomunicazioni, l’informatica, l’automazione, la robotica, la medicina, l’aerospaziale. Grazie al silicio si è potuto realizzare una continua miniaturizzazione dei circuiti integrati, aumentando le prestazioni e riducendo i costi e i consumi energetici. 
Questo semimetallo che ha rivoluzionato l’informatica e l’elettronica grazie alle sue proprietà di semiconduttore. Materiale base per la realizzazione di transistor e circuiti integrati, che hanno permesso lo sviluppo di tecnologie avanzate in diversi settori il silicio è anche il materiale principale per la produzione di energia solare; una fonte rinnovabile e sostenibile. Elemento fondamentale per lo sviluppo tecnologico di una società moderna e soprattutto per i microchip. 

Il silicio e l’energia rinnovabile

Le fonti di energia rinnovabile sono al centro dell'interesse mondiale. Il silicio ha un ruolo chiave in questo settore in particolare per l’energia solare. Il silicio può essere usato per costruire dei dispositivi che trasformano la luce solare in energia elettrica. Questi dispositivi sono chiamati celle fotovoltaiche e sono composti da due strati di silicio drogato con impurezze che creano una differenza di potenziale elettrico quando sono esposti alla luce.

Le celle fotovoltaiche sono collegate tra loro per formare dei pannelli solari, che possono essere installati su tetti, facciate, terreni o altre superfici per produrre energia pulita ed economica. L’energia solare è una delle fonti rinnovabili più promettenti per il futuro, perché è abbondante, inesauribile e non produce emissioni nocive.

Quali sono le caratteristiche dei metalli e dei  "non metalli" ?

I "non metalli" sono quegli elementi chimici che presentano un aspetto opaco e sono cattivi conduttori di elettricità e di calore. Sono situati a destra della tavola periodica (tranne l'idrogeno che è in alto a sinistra) e presentano caratteristiche fisiche opposte a quelle dei metalli.
Le Proprietà fisiche e chimiche dei metalli sono riferite alla natura del metallo stesso, ovvero si tratta di proprietà insite nel materiale. Tra queste proprietà ricordiamo la conduttività termica ed elettrica, la sua massa volumica, il calore specifico, a dilatazione termica e la temperatura di fusione.
Alcuni metalli, come il rame, l'oro e l'argento, si trovano sulla Terra sotto forma di metalli puri. I metalli si trovano nelle rocce di tutto il mondo. Il metallo più abbondante è l'alluminio; poi c'è il ferro e, a seguire, altri metalli. che aspetto hanno? I metalli sono elementi che hanno alcune caratteristiche comuni:
  • Sono solidi a temperatura ambiente (tranne il mercurio che è liquido);
  • Hanno una superficie lucida;
  • Facili da trasformare (si possono trasformare in lamine) e duttili (si possono trasformare in fili);
  • Conducono molto bene sia calore che elettricità;
  • Tendono a perdere elettroni formando ioni positivi (cationi).
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