Semimetais (metaloides)

A escada na tabela periódica

Os semimetais formam uma faixa diagonal pelo bloco p: o boro no grupo 13, o silício e o germânio no grupo 14, o arsênio e o antimônio no grupo 15 e o telúrio no grupo 16. Têm de três a seis elétrons externos em orbitais s e p, do boro ([He] 2s² 2p¹) ao telúrio ([Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴). O caráter metálico aumenta ao descer em cada grupo e diminui ao longo de cada período, por isso a fronteira corre na diagonal.

Não há uma lista única consensual. Algumas tabelas também incluem o polônio, o astato, o selênio ou até o carbono; neste site, o polônio é um metal pós-transição, o astato um halogênio e o selênio um não metal reativo.

Em parte metal, em parte não metal

A maioria dos semimetais tem aparência metálica, com uma superfície brilhante cinza ou preta, mas são quebradiços. O boro, o silício, o germânio e o telúrio são semicondutores: conduzem melhor que os não metais, mas muito pior que os metais, e sua condutividade aumenta com a temperatura. O arsênio e o antimônio conduzem mais como metais pobres e muitas vezes são chamados de semimetais.

Quimicamente, comportam-se mais como não metais. Geralmente formam ligações covalentes, seus óxidos são fracamente ácidos ou anfóteros, e formam ligas com metais. O boro e o silício fundem a 2076 °C e 1414 °C porque seus átomos estão ligados em gigantescas redes covalentes.

Reações típicas

O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, depois do oxigênio, mas na natureza está sempre combinado com oxigênio, na areia, no quartzo e em minerais silicatos. O silício puro é obtido aquecendo sílica com carbono em um forno elétrico: SiO₂ + 2C → Si + 2CO. Os semimetais também reagem com halogênios e formam compostos covalentes, como o tetracloreto de silício líquido (Si + 2Cl₂ → SiCl₄), usado para fabricar o vidro ultrapuro das fibras ópticas.

Semicondutores e outros usos

O primeiro transistor, construído em 1947, usava germânio, e hoje quase todos os chips de computador e células solares são feitos de silício. Sua condutividade é controlada por dopagem: a adição de uma quantidade minúscula de boro, que tem um elétron externo a menos que o silício, ou de fósforo ou arsênio, que têm um a mais.

O boro entra no vidro borossilicato, resistente ao calor, e em ímãs de neodímio-ferro-boro. O germânio é usado em fibras ópticas e lentes de infravermelho, o arsênio em LEDs de arseneto de gálio, o antimônio em retardantes de chama e em ligas de baterias de chumbo, e o telúrio em painéis solares de telureto de cádmio. O arsênio e seus compostos são altamente venenosos.