Metaloides
Los metaloides son elementos con propiedades intermedias entre metales y no metales, base de los semiconductores.
Los metaloides son elementos químicos con propiedades intermedias entre las de los metales y las de los no metales. Tienen aspecto metálico y son quebradizos como los no metales, conducen la electricidad solo de forma moderada y son la base de los semiconductores, de los que depende toda la electrónica actual. Los seis más aceptados son el boro, el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio y el telurio.
¿Qué son los metaloides?
También llamados semimetales, los metaloides ocupan en la tabla periódica una franja diagonal en forma de escalera que separa a los metales (a la izquierda) de los no metales (a la derecha), en el bloque p. No existe una definición única y oficial de la IUPAC, de modo que algunas listas incluyen también el astato o el polonio, o excluyen alguno de los seis.
El nombre procede del griego metron («medida») y eidos («forma»): «con aspecto de metal».
Lista de metaloides
| Elemento | Símbolo | Número atómico | Grupo |
|---|---|---|---|
| Boro | B | 5 | 13 |
| Silicio | Si | 14 | 14 |
| Germanio | Ge | 32 | 14 |
| Arsénico | As | 33 | 15 |
| Antimonio | Sb | 51 | 15 |
| Telurio | Te | 52 | 16 |
El número atómico indica la cantidad de protones de cada elemento.
Propiedades de los metaloides
- Aspecto: sólidos de brillo metálico en condiciones normales.
- Fragilidad: son quebradizos y no maleables ni dúctiles, a diferencia de los metales.
- Conductividad: son semiconductores; su conductividad eléctrica es menor que la de los metales y aumenta con la temperatura, al revés que en estos. Se puede modificar añadiendo impurezas (dopado). Revisa la conductividad eléctrica.
- Electronegatividad y energía de ionización intermedias.
- Comportamiento químico mixto: pueden formar enlaces covalentes como los no metales y sus óxidos suelen ser anfóteros o ligeramente ácidos.
- Enlaces: sus estructuras suelen ser redes covalentes, como la del silicio, similar a la del diamante.
Los seis metaloides, uno a uno
Boro (B)
Se usa en el vidrio borosilicatado (tipo Pyrex), en detergentes y en fibras de refuerzo. Su compuesto más conocido es el bórax. Los ácidos bóricos se emplean como antisépticos suaves e insecticidas.
Silicio (Si)
Es el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre, tras el oxígeno (aproximadamente un 28 % en masa), presente en la arena (SiO₂) y en los silicatos. Es la base de los chips, las células fotovoltaicas, el vidrio, la cerámica y las siliconas.
Germanio (Ge)
Mendeléyev predijo su existencia como «ekasilicio» y Clemens Winkler lo descubrió en 1886. Se emplea en fibra óptica, óptica infrarroja y electrónica.
Arsénico (As)
Muchos de sus compuestos son muy tóxicos. Pese a ello, el arseniuro de galio (GaAs) es un semiconductor clave en LED y células solares de alta eficiencia.
Antimonio (Sb)
Conocido desde la Antigüedad. Se usa en aleaciones con plomo para baterías, en retardantes de llama y en semiconductores.
Telurio (Te)
Se emplea en células solares de telururo de cadmio (CdTe), en aleaciones y en dispositivos termoeléctricos.
Comparación con metales y no metales
| Propiedad | Metales | Metaloides | No metales |
|---|---|---|---|
| Brillo | Metálico | Metálico | Apagado |
| Maleabilidad | Alta | Baja (quebradizos) | Baja (quebradizos o gases) |
| Conducción eléctrica | Muy buena | Semiconductora | Aislantes (salvo el grafito) |
| Tendencia química | Pierden electrones | Mixta | Ganan o comparten electrones |
Aplicaciones
La industria electrónica es su campo principal: transistores, diodos, circuitos integrados, sensores y células solares utilizan silicio, germanio o arseniuro de galio. También se emplean en vidrios especiales, aleaciones, fibra óptica, medicamentos, pigmentos y productos de uso doméstico.
Ejercicios resueltos
1. Escribe la configuración electrónica del silicio (Z = 14) y deduce su grupo y periodo.
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p². Tiene 4 electrones de valencia y su capa más externa es la tercera: grupo 14, periodo 3.
2. ¿Qué masa de silicio contiene 1 kg de sílice pura (SiO₂)? (Si = 28,1; O = 16,0.)
Masa molar del SiO₂ = 28,1 + 32,0 = 60,1 g/mol. Fracción de Si = 28,1/60,1 = 0,468. Para 1000 g: ≈ 468 g de silicio.
3. De los elementos con número atómico 5, 13, 32 y 52, ¿cuáles son metaloides?
Z = 5 es boro (metaloide), Z = 13 es aluminio (metal), Z = 32 es germanio (metaloide) y Z = 52 es telurio (metaloide). Resultado: 5, 32 y 52.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos metaloides hay?
Los más aceptados son seis: boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio y telurio. Algunas clasificaciones añaden astato y polonio.
¿Por qué los metaloides son semiconductores?
Porque su separación energética entre las bandas de valencia y de conducción es pequeña: con algo de energía o impurezas, algunos electrones pueden moverse y conducir corriente.
¿El aluminio es un metaloide?
No. Se encuentra junto a la frontera, pero se comporta como metal en casi todas sus propiedades, aunque forma óxidos anfóteros.
¿Cuál es el metaloide más importante?
El silicio, por su abundancia y por ser la base de la electrónica y la industria de materiales.
¿Son tóxicos los metaloides?
Depende: el arsénico y muchos de sus compuestos son muy tóxicos, mientras que el silicio es inocuo. El antimonio y el telurio requieren precaución.
Referencias
- Greenwood, N. N. y Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Butterworth-Heinemann.
- Housecroft, C. E. y Sharpe, A. G. Química inorgánica. Pearson.
- Atkins, P. et al. Química inorgánica. McGraw-Hill.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2023). «Metaloides». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/metaloides/
