Đánh bóng công nghiệp
Á kim – Định nghĩa, Tính chất & Ứng dụng
Á kim là những nguyên tố tự nhiên độc đáo, sở hữu các đặc điểm của cả kim loại và phi kim. Những đặc tính riêng biệt của chúng khiến á kim trở nên không thể thay thế trong nhiều trường hợp khác nhau. Bài viết này sẽ khám phá nhóm nguyên tố này, thảo luận về các đặc tính, ứng dụng và vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn. Chúng tôi cũng sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về từng á kim thường được công nhận.
Á kim là gì?
Á kim là những nguyên tố đặc biệt sở hữu các tính chất trung gian giữa kim loại và phi kim. Các tính chất trung gian này bao gồm độ âm điện, khối lượng riêng, năng lượng ion hóa, độ bền, độ dẫn nhiệt, nhiệt độ nóng chảy và độ dẫn điện.
Các tính chất vật lý, hóa học và cơ học đặc trưng của á kim khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng chuyên biệt, chẳng hạn như chất bán dẫn và sản xuất điện mặt trời. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng chung, bao gồm thuốc men, thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu.
Một trong những lý do cho tính chất trung gian của á kim là số electron hóa trị ở lớp vỏ ngoài cùng của chúng. Kim loại thường có từ một đến ba electron ở lớp vỏ ngoài cùng, trong khi phi kim có từ bốn đến bảy. Á kim chứa từ ba đến sáu electron trong lớp vỏ hóa trị, cho phép chúng tạo thành hợp chất liên kim với kim loại (liên kết ion) và liên kết cộng hóa trị với phi kim.
Một số nguồn xác định sáu nguyên tố á kim, trong khi những nguồn khác xác định tới tám. Các nguyên tố thường được công nhận trong nhóm á kim bao gồm bo (B), asen (As), silic (Si), antimon (Sb), polonium (Po), tellurium (Te), germanium (Ge) và atatine (At).
Á kim trong Bảng tuần hoàn
Các á kim tạo thành một đường zíc zắc trong khối p của bảng tuần hoàn, tức là phần nhô lên ở phía bên phải của bảng. Đường zíc zắc này bắt đầu từ bo trong nhóm 13, di chuyển chéo đến silic, rồi tiếp tục theo kiểu bậc thang đến astatin trong nhóm 17. Nhóm đề cập đến cách đánh số các cột trong bảng tuần hoàn.
Ở phía bên trái của đường zíc zắc á kim, chúng ta tìm thấy các kim loại (trừ hydro). Ở phía bên phải, chúng ta có các phi kim. Do đó, các á kim tạo thành một ranh giới phân chia giữa kim loại và phi kim trong bảng tuần hoàn.
Tính chất chung của á kim
Á kim thể hiện sự kết hợp độc đáo các tính chất không có ở các nguyên tố khác. Một số tính chất này bao gồm:
Độ dẫn điện thay đổi
Độ dẫn điện của á kim nằm ở mức trung gian, nằm giữa kim loại và phi kim. Điều này là do cấu trúc vùng điện tử của chúng, tương tự như bán kim loại hoặc chất bán dẫn.
Tuy nhiên, chúng ta có thể tăng cường độ dẫn điện của chúng thông qua việc pha tạp . Quá trình này cho phép tạo ra các linh kiện điện tử thiết yếu, chẳng hạn như điốt, bóng bán dẫn và mạch tích hợp, vốn là nền tảng của máy tính hiện đại.
Vẻ bề ngoài
Á kim loại có vẻ ngoài giống kim loại và ở trạng thái rắn ở nhiệt độ phòng. Bề mặt sáng bóng, phản chiếu của chúng thường khiến người ta nhầm lẫn chúng là kim loại. Ánh kim loại này cũng là lý do đằng sau nguồn gốc tên gọi của chúng; á kim trong tiếng Latin/Hy Lạp có nghĩa là giống kim loại.
Độ dẫn nhiệt
Á kim có độ dẫn nhiệt vừa phải, cao hơn phi kim nhưng thấp hơn kim loại. Ngay cả giữa tám á kim, độ dẫn nhiệt cũng khác nhau đáng kể. Một số á kim là chất dẫn nhiệt hiệu quả, trong khi một số khác lại hoạt động như chất cách điện gần như hoàn hảo. Tính chất này cho phép một số á kim được sử dụng trong các thiết bị nhiệt điện.
Độ giòn
Không giống như kim loại, á kim không có các đặc tính vật lý như độ dẻo và tính dễ uốn. Chúng dễ gãy và thiếu độ bền cần thiết cho các ứng dụng kết cấu.
Phản ứng hóa học
Á kim phản ứng khá mạnh với kim loại và phi kim. Chúng thường được sử dụng trong hợp kim kim loại như phụ gia để tăng cường tính chất của kim loại chuyển tiếp, mang lại những lợi ích như tăng cường độ bền và cải thiện khả năng chống ăn mòn .
Với phi kim, á kim tạo thành liên kết cộng hóa trị bằng cách chia sẻ electron. Phản ứng của chúng với halogen tạo thành các hợp chất như bo triflorua, antimon trioxit và silic tetrahalogenua.
Các á kim phổ biến và ứng dụng của chúng
Tất cả các á kim đều có chung một số tính chất; tuy nhiên, không giống như các nhóm nguyên tố khác như halogen, kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ, mỗi á kim cũng sở hữu những đặc điểm riêng biệt. Sự đa dạng này cho phép á kim được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Bo (B)
Boron là một á kim màu đen, sáng bóng, chiếm khoảng 0,001% trọng lượng vỏ Trái Đất. Đây là á kim cứng nhất trong tất cả các á kim và có khả năng chịu nhiệt tuyệt vời. Độ cứng Mohs của nó là 9,3, so với 10 của kim cương, vật liệu cứng nhất được biết đến.
Boron là một nguyên tố đa năng với nhiều ứng dụng. Một trong số đó là sản xuất thủy tinh borosilicate, một loại thủy tinh đặc biệt có khả năng chịu nhiệt và hóa chất cao. Nó cũng được sử dụng để sản xuất chất chống cháy, mỹ phẩm, thuốc trừ sâu và chất tẩy rửa.
Hợp kim niken-bo được sử dụng làm hợp kim chính để tạo thành các hợp kim như siêu hợp kim gốc niken, thép đặc biệt và hợp kim hàn.
Bo cũng đóng vai trò quan trọng trong việc pha tạp silicon. Pha tạp cho phép chúng ta sản xuất các chất bán dẫn gốc silicon, vốn không thể thiếu trong ngành điện toán hiện đại.
Silic (Si)
Silic là á kim được biết đến nhiều nhất và là nguyên tố phổ biến thứ hai trên Trái Đất , sau oxy. Nó chiếm khoảng 27% trọng lượng vỏ Trái Đất.
Nhìn chung, nó trơ ở nhiệt độ môi trường, tuy nhiên, khả năng phản ứng của nó tăng theo nhiệt độ. Nó kết hợp với oxy để tạo thành silica (silicon dioxide), có trong hầu hết các loại đất sét, đá, cát và đất. Nó kết hợp với hầu hết các kim loại và hợp kim kim loại, mang lại các đặc tính như tính lưu động, khả năng chống ăn mòn, độ bền và khả năng chịu nhiệt.
Silica và silicon nguyên chất là những vật liệu thiết yếu trong ngành điện toán hiện đại. Silica được sử dụng để sản xuất tụ điện lưu trữ năng lượng điện trong mạch. Silicon, được sử dụng để sản xuất các linh kiện chip điện tử quan trọng, cho phép chúng ta tạo ra các thiết bị điện tử nhỏ hơn, nhanh hơn và mạnh hơn.
Germani (Ge)
Ngay dưới silicon trong bảng tuần hoàn, chúng ta có nguyên tố á kim germani với số hiệu nguyên tử là 32.
Germani phổ biến hơn các á kim khác, chẳng hạn như asen và antimon. Tuy nhiên, do tính phản ứng cao với các nguyên tố khác, germani không tồn tại ở dạng nguyên tố trong tự nhiên. Ở nhiệt độ phòng, germani có cấu trúc cứng và giòn, không phản ứng với không khí. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng, tính phản ứng của nó cũng tăng theo, dẫn đến sự hình thành oxit ở nhiệt độ khoảng 600-700 độ C (1000-1100 độ F).
Germanium cũng được sử dụng trong các ứng dụng bán dẫn, mặc dù ít hơn silicon. Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong y học và sản xuất tiền xu.
Asen (As)
Nguyên tố hóa học asen, thuộc nhóm 15 và có số nguyên tử là 33, là một á kim được biết đến với bản chất độc hại. Ở nhiệt độ phòng, asen ổn định và không phản ứng với không khí. Tuy nhiên, khi tiếp xúc với hơi ẩm, nó bị oxy hóa tạo thành lớp xỉn màu vàng đồng, cuối cùng chuyển sang màu đen.
Tiếp xúc lâu dài với asen qua thực phẩm và nước có thể dẫn đến các bệnh nghiêm trọng, bao gồm cả ung thư. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng asen là một nguyên tố vi lượng thiết yếu đối với một số sinh vật. Nó đóng vai trò trực tiếp và gián tiếp trong việc sản sinh ra cả các tác nhân sinh học có lợi và có hại.
Asen cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác như sản xuất thủy tinh, sản xuất chất bán dẫn, hóa chất nông nghiệp và khai thác mỏ.
Antimon (Sb)
Antimon, với số hiệu nguyên tử 51, nằm trong nhóm 15 của bảng tuần hoàn, ngay dưới asen. Nó có cấu trúc cứng và giòn , đặc trưng bởi vẻ ngoài ánh bạc.
Phần lớn antimon được chiết xuất từ khoáng chất sulfide stibnite, với Trung Quốc, Nga, Bolivia và Kyrgyzstan nắm giữ phần lớn trữ lượng antimon. Bên cạnh đó, Trung Quốc là quốc gia sản xuất antimon lớn nhất thế giới.
Antimony từ lâu đã được sử dụng trong y học và mỹ phẩm. Theo thời gian, nó cũng trở nên có giá trị trong sản xuất vật liệu chống cháy, sơn, pin, thủy tinh, đồ gốm, phương tiện lưu trữ quang học và các thiết bị bán dẫn như điốt và máy dò hồng ngoại.
Đối với châu Âu và Hoa Kỳ, antimon là một nguyên tố quan trọng, vì 100% lượng antimon này phải nhập khẩu. Sự gián đoạn nguồn cung có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến các ngành công nghiệp thiết yếu như ô tô, xây dựng và quốc phòng.
Telua (Te)
Tellurium là một loại á kim hiếm, màu trắng bạc, được phát hiện lần đầu tiên trong các mỏ vàng dưới dạng vàng telluride (còn gọi là calaverite). Với hàm lượng 1 phần tỷ (1 microgam trên kilogam), tellurium hiếm ngang với bạch kim .
Cho đến nay, chưa có ứng dụng quy mô lớn nào của tellurium được xác định. Trong công nghiệp, tellurium chủ yếu được sử dụng làm nguyên tố hợp kim và trong sản xuất tấm pin mặt trời và thiết bị nhiệt điện.
Polonium (Po)
Polonium là một kim loại phóng xạ, đôi khi được phân loại là á kim. Nó có 42 đồng vị, không có đồng vị nào ổn định và tất cả đều phóng xạ. Chu kỳ bán rã của các đồng vị Polonium dao động từ 115 nano giây (một phần tỷ giây) đối với Po-205m4 đến 124 năm đối với Po-209.
Polonium có nhiều ứng dụng, tất cả đều sử dụng tính chất phóng xạ của nó. Một số ứng dụng bao gồm:
- Là máy phát nhiệt điện cho chuyến bay vũ trụ
- Là một thiết bị chống tĩnh điện để loại bỏ điện tích tĩnh
- Là nguồn neutron kết hợp với berili
Astatine (At)
Astatine thường được phân loại là á kim, tuy nhiên, một số phân loại lại xếp nó vào phi kim. Nó là nguyên tố áp chót trong nhóm halogen, đứng trước flo, clo, brom và iốt, và nó thể hiện một số tính chất chung với các nguyên tố này.
Astatine có tính phóng xạ cao, và các đặc tính của nó vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết, vì nó chưa bao giờ được tổng hợp với số lượng đủ để phân tích kỹ lưỡng. Hơn nữa, nó thăng hoa rất nhanh đến mức bạn có thể mất một nửa trong vòng một giờ.
Astatine có ứng dụng hạn chế do tính phóng xạ và thời gian bán hủy ngắn. Tuy nhiên, nó vẫn được sử dụng trong nghiên cứu, chủ yếu như một chất đánh dấu phóng xạ và trong điều trị ung thư tuyến giáp.
Phần kết luận
Á kim là một nhóm nguyên tố quan trọng, đóng vai trò cầu nối giữa kim loại và phi kim. Sự kết hợp giữa các tính chất kim loại và phi kim của chúng cho phép chúng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ nông nghiệp đến lưu trữ quang học và quang điện tử.
Đặc biệt, tính chất bán dẫn của chúng đã thúc đẩy đáng kể công nghệ và máy tính hiện đại. Một số á kim, chẳng hạn như asen, có độc tính, tuy nhiên, việc sử dụng chúng một cách có kiểm soát mang lại những lợi ích vô song trong nhiều lĩnh vực.
Do những lý do trên, nhu cầu về á kim dự kiến sẽ tăng. Tuy nhiên, sự khan hiếm của một số á kim đã khiến chúng trở thành những nguyên tố quan trọng . Ví dụ, sản lượng antimon đang suy giảm do các nguồn tài nguyên hiện có đang cạn kiệt nhanh chóng mà không có nguồn thay thế mới nào được phát hiện.
Điều này khiến việc xác định các nguồn á kim bền vững ngày càng trở nên quan trọng . Nhiều nỗ lực đang được tiến hành để nghiên cứu, bảo tồn và tái chế á kim.
Tìm thiết bị, vật tư đánh bóng ở đâu uy tín, chất lượng
Hiện nay thiết bị, vật tư đánh bóng được phân phối với nhiều nhà sản xuất và giá cả khác nhau. Nếu bạn cần tìm mua cho mình thiết bị, vật tư đánh bóng hãy liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới để nhận được ưu đãi tốt nhất cũng như được tư vấn bởi những kỹ sư đánh bóng của chúng tôi:
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
