ลักษณะและการประยุกต์ใช้ของธาตุกึ่งโลหะทั้งเจ็ดชนิดทั่วไป

กลุ่มธาตุกึ่งโลหะมีขนาดเล็กแต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยทั่วไปแล้วธาตุกึ่งโลหะมี 7 ชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันทั้งแบบโลหะและอโลหะ ลองมาสำรวจคุณสมบัติเฉพาะและการใช้งานที่สำคัญของแต่ละธาตุกัน

กลุ่มธาตุกึ่งโลหะมีขนาดเล็กแต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยทั่วไปแล้วธาตุกึ่งโลหะมี 7 ชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันทั้งแบบโลหะและอโลหะ ลองมาสำรวจคุณสมบัติเฉพาะและการใช้งานที่สำคัญของแต่ละธาตุกัน

1. โบรอน (B)

คุณสมบัติ:โบรอนเป็นโลหะกึ่งตัวนำที่แข็ง ทนความร้อนสูง มีจุดหลอมเหลวสูง และมีความหนาแน่นต่ำ เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีที่อุณหภูมิห้อง แต่จะกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่อุณหภูมิสูง คุณสมบัติทางเคมีที่โดดเด่นที่สุดคือบทบาทของมันในฐานะสารกึ่งตัวนำ

การใช้งาน:โบรอนใช้เป็นหลักในแก้วโบโรซิลิเคต (เช่น ไพเร็กซ์) ซึ่งทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญในผงซักฟอก เซรามิก และเป็นสารเจือปนในสารกึ่งตัวนำ สารประกอบโบรอนมีความสำคัญในแท่งควบคุมสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

2. สารหนู (As)

คุณสมบัติ:สารหนูเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความเป็นพิษ ในรูปที่เสถียรที่สุด สารหนูเป็นโลหะกึ่งโลหะสีเทาอมเหล็กที่เปราะและหมองเมื่อสัมผัสกับอากาศ มันนำไฟฟ้าได้ แต่การนำความร้อนไม่ดี และสามารถเกิดสารประกอบกับธาตุอื่นๆ ได้ง่าย

การใช้งาน:แม้ว่าสารหนูจะมีพิษ แต่ก็มีการใช้งานเฉพาะด้านที่สำคัญ การใช้งานที่สำคัญที่สุดในอดีตคือการใช้ในสารกันเชื้อราสำหรับไม้ (ปัจจุบันเลิกใช้แล้วในหลายพื้นที่) นอกจากนี้ยังใช้ในสารกึ่งตัวนำ (แกลเลียมอาร์เซไนด์) สำหรับ LED และไดโอดเลเซอร์ และในแบตเตอรี่ตะกั่วกรดบางชนิด

3. ซิลิคอน (Si)

คุณสมบัติ:ซิลิคอนเป็นโลหะกึ่งตัวนำและสารกึ่งตัวนำที่สำคัญที่สุด มันแข็ง เปราะ และมีประกายโลหะสีเทาอมฟ้าเป็นมันเงา ความสามารถในการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนสูงทำให้พบซิลิคอนในรูปอิสระในธรรมชาติได้ยาก ความสามารถในการควบคุมกระแสไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติที่มีค่าที่สุดของมัน

การใช้งาน:ซิลิคอนเป็นวัสดุพื้นฐานของยุคดิจิทัล เป็นวัสดุตั้งต้นหลักที่ใช้ในสารกึ่งตัวนำและวงจรรวมสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทั้งหมด นอกจากนี้ยังเป็นองค์ประกอบสำคัญในเซลล์แสงอาทิตย์และในซิลิโคน ซึ่งเป็นกลุ่มของพอลิเมอร์สังเคราะห์

4. แอนติโมนี (Sb)

คุณสมบัติ:แอนติโมนีเป็นของแข็งสีเงินขาวเป็นมันเงา เปราะง่าย เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ไม่ดี และไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ง่าย มีคุณสมบัติพิเศษคือจะขยายตัวเมื่อเย็นตัวลงจากสถานะหลอมเหลว นอกจากนี้ยังมักช่วยเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงของวัสดุอื่นๆ อีกด้วย

การใช้งาน:การใช้งานหลักคือใช้เป็นสารหน่วงไฟในพลาสติก สิ่งทอ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังเป็นธาตุผสมที่สำคัญในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ทำให้แผ่นโลหะแข็งและทนทานมากขึ้น และยังใช้ในสารกึ่งตัวนำและเซรามิกบางชนิดด้วย

5. โพโลเนียม (Po)

คุณสมบัติ:โพลonium เป็นโลหะกึ่งโลหะหายาก มีกัมมันตรังสีสูง และระเหยง่าย เป็นโลหะสีเงินเทาอ่อนนุ่ม และเป็นพิษร้ายแรงแม้ในปริมาณเพียงเล็กน้อยเนื่องจากมีกัมมันตรังสีสูงมาก มันปล่อยอนุภาคอัลฟาและสร้างความร้อนสูง

การใช้งาน:การใช้งานของมันมีความเฉพาะทางอย่างมากเนื่องจากมีความอันตรายสูง มันถูกใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรมเพื่อกำจัดไฟฟ้าสถิต และเป็นแหล่งความร้อนน้ำหนักเบาในดาวเทียมอวกาศ ในอดีตมันถูกใช้ในอุปกรณ์ "จุดระเบิด" สำหรับอาวุธนิวเคลียร์

6. เทลลูเรียม (Te)

คุณสมบัติ:เทลลูเรียมเป็นโลหะกึ่งโลหะสีเงินขาว เปราะ และเป็นพิษเล็กน้อย เมื่อบริสุทธิ์จะมีลักษณะเป็นมันวาวคล้ายโลหะ เป็นสารกึ่งตัวนำ และการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อสัมผัสกับแสง มักนำไปผสมกับโลหะอื่นๆ

การใช้งาน:การใช้งานหลักคือใช้เป็นสารเติมแต่งในโลหะผสมเหล็กและทองแดงเพื่อปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญในแผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางแคดเมียมเทลลูไรด์ (CdTe) และยังใช้ในชิปหน่วยความจำแบบเปลี่ยนเฟสและเป็นสารวัลคาไนซ์ในการผลิตยางอีกด้วย

7. เจอร์เมเนียม (Ge)

คุณสมบัติ:เจอร์มาเนียมเป็นโลหะกึ่งตัวนำสีเทาขาว แข็ง และมีลักษณะเป็นมันเงา มีโครงสร้างผลึกคล้ายเพชร เป็นสารกึ่งตัวนำโดยธรรมชาติ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมกระแสไฟฟ้า และโปร่งใสต่อแสงอินฟราเรด

การใช้งาน:เจอร์มาเนียมเป็นวัสดุที่ใช้ในทรานซิสเตอร์รุ่นแรกๆ ปัจจุบันใช้ในระบบใยแก้วนำแสง เลนส์มองกลางคืนอินฟราเรด และขวดพลาสติก PET ในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์ นอกจากนี้ยังเป็นวัสดุสำคัญในเซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายชั้นประสิทธิภาพสูงอีกด้วย