Metalloide

In chimica un metalloide è un elemento chimico della tavola periodica che mostra proprietà chimico-fisiche intermedie fra i metalli e i non metalli.^[1][2] Nonostante non abbia una definizione specifica (tanto che non esiste un elenco univoco di elementi metalloidi), questo termine è impiegato utilmente in chimica descrittiva.^[3] Per i metalloidi non c'è una singola proprietà che li definisce univocamente, ma un insieme di esse, principalmente comportamenti chimici di tali elementi, ma anche il loro stato fisico in condizioni standard.^[4]

Cristalli naturali di arsenico, un metalloide

Da notare che il termine "semimetallo" viene talvolta impropriamente usato come sinonimo di metalloide; un semimetallo, come anche i termini semiconduttore o isolante, non sono riferiti a un elemento chimico, ma indicano in realtà particolari stati fisici di un materiale in condizioni specificate di temperatura e pressione: nel semimetallo si hanno bande elettroniche (di valenza e di conduzione) parzialmente sovrapposte (come accade nei metalli), ma i cui estremi sono situati a valori diversi dei vettori d'onda (diversamente dai metalli).^[5]

Da notare inoltre, per evitare confusioni, che fino a poco oltre la prima metà del XX secolo il termine metalloide è stato usato in testi di chimica per indicare i non metalli.^[6]

Descrizione

Essi hanno proprietà intermedie fra quelle dei metalli e quelle dei non metalli; tra queste ci sono l'elettronegatività, le proprietà acido-base dei loro ossidi ed anche dei loro alogenuri. In base a tale definizione i metalli danno luogo ad ossidi basici (es: Na₂O, CaO), i non metalli ad ossidi acidi (es: SO₂, SO₃, CO₂), i metalloidi danno ossidi per lo più anfoteri (As₂O₃, Sb₂O₃), gli alogenuri metallici formano generalmente cristalli ionici, mentre quelli non metallici formano composti molecolari volatili.

Nel caso specifico di elementi puri, nel loro stato elementare in condizioni di temperatura e pressione standard (STP), il modo per distinguere un metallo da un metalloide o da un non metallo consiste nel verificare il loro comportamento riguardo alla conducibilità elettrica (quella termica, meno): i metalli sono buoni conduttori, i metalloidi in condizioni ambiente (qualora in forma cristallina estremamente pura o lievemente drogata con atomi di elementi accettori o donatori di elettroni) sono o semiconduttori (e non dei conduttori di tipo metallico), oppure sono semimetalli, che conducono (sebbene poco) anche a partire dallo zero assoluto (diversamente dai semiconduttori),^[7] mentre i non metalli sono isolanti.

Nella tavola periodica, i metalloidi stanno principalmente lungo la grande diagonale che va dal boro all'astato, ma comprendono anche alcuni elementi posti sulla diagonale adiacente a sinistra, con il germanio, l'antimonio e il polonio: per gli elementi a destra della diagonale principale crescono le proprietà non metalliche, mentre per quelli a sinistra quelle metalliche. Gli elementi per lo più generalmente riconosciuti come metalloidi, sono i seguenti 8:^[1]

• boro (B)
• silicio (Si)
• germanio (Ge)
• arsenico (As)
• antimonio (Sb)
• tellurio (Te)
• polonio (Po)
• astato (At)

Raramente alcune fonti considerano metalloidi l'alluminio (anfotero, AlCl₃ è covalente^[8]) e lo stagno (lo stagno alfa è semiconduttore a band-gap nullo,^[9] Sn(II) forma anioni stannito^[10]), a sinistra della diagonale principale e, a destra, il carbonio (la grafite, suo allotropo più stabile, è semimetallica,^[11] il poliacetilene è semiconduttore^[12]), il fosforo e il selenio (l'allotropo più stabile per entrambi, P nero^[13] e Se "metallico",^[14] è un semiconduttore).^{[15][16][17][18]}