Semimetais

Os semimetais compõem um grupo de elementos com caracaterísticas físicas e químicas intermediárias entre os metais e os ametais. Em geral, são considerados como semimetais o boro, o silício, o germânio, o arsênio, o antimônio, o telúrio e o polônio. Entre as propriedades marcantes dos semimetais, a que chama mais atenção é a semicondutibilidade, muito empregada na confecção de dispositivos eletrônicos.

Os semimetais, como os metais, apresentam-se no estado sólido em temperatura ambiente, além de terem brilho característico, além disso, como os ametais, são quebradiços. Seu uso se iniciou no início do século XIX, por meio do termo “metalóide”. Contudo, atualmente, algumas organizações já defendem o seu desuso, dividindo os elementos participantes entre metais e ametais.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre os semimetais
• 2 - Quais são os semimetais?
• 3 - Propriedades dos semimetais
• 4 - Características dos semimetais
• 5 - Diferenças entre metais e semimetais
• 6 - Descoberta dos semimetais
• 7 - Exercícios resolvidos sobre os semimetais

Resumo sobre os semimetais

• Os semimetais são elementos químicos com propriedades físicas e químicas intermediárias entre metais e ametais.

• Geralmente são atribuídos como semimetais o boro, o silício, o germânio, o arsênio, o antimônio, o telúrio e o polônio.

• A propriedade mais marcante dos semimetais é a semicondutibilidade.

• Os semimetais possuem eletronegatividade próximo a 2,0, valor este que é a metade da escala de Pauling.

• Fisicamente lembram os metais no que diz respeito ao fato de serem sólidos em temperatura ambiente e terem brilho, e lembram os ametais por serem quebradiços.

• Antes de serem chamados de semimetais, os elementos desse grupo eram chamados de metalóides, termo que começou a ser utilizado no começo do século XIX.

Quais são os semimetais?

São comumente atribuídos como semimetais os seguintes elementos químicos:

• boro (B);

• silício (Si);

• germânio (Ge);

• arsênio (As);

• antimônio (Sb);

• telúrio (Te);

• polônio (Po).

Importante: Algumas vezes o elemento astato (At) é citado como um semimetal também, e, muito raramente, ou em situações muito específicas, alumínio (Al), berílio (Be), carbono (C), estanho (Sn), selênio (Se) e bismuto (Bi) podem ser citados como semimetais.

Propriedades dos semimetais

Os semimetais, estando na fronteira dos metais e ametais, apresentam propriedades intermediárias entre esses dois grandes grupos. A mais marcante, sem dúvida alguma, é a semicondutibilidade. Boa parte dos semimetais é semicondutora, o que os coloca como bons elementos para a fabricação de dispositivos eletrônicos, pequenos e de baixo consumo energético. Os semicondutores, a depender das condições, podem ser isolantes ou condutores, e toda essa maleabilidade de seu comportamento é que os torna tão especiais e úteis.

Alguns semimetais podem formar ligas com outros metais. É o caso do antimônio, que faz uma liga com o chumbo que, ainda, recebe traços de arsênio, empregado também nas baterias de chumbo-ácido automotivas. Arsênio também pode ser adicionado em ligas de cobre para se aumentar a resistência à corrosão.

A eletronegatividade dos semimetais também chama a atenção pelo fato de estar praticamente na metade da escala de Pauling (que varia de 0 a 4,0):

O comportamento químico intermediário, ora metal, ou ora ametal, também se mostra na variedade dos estados de oxidação de alguns semimetais. O arsênio e o antimônio, por exemplo, podem ter NOx igual a -3, 0, +3 e +5, ou seja, podem ter um caráter positivo ou negativo no composto final, a depender do elemento ao qual estejam se ligando.

Características dos semimetais

Fisicamente os semimetais podem apresentar brilho que remete bastante aos metais quando na sua forma pura. Assim como os ametais, são quebradiços e não são maleáveis nem são dúcteis. Também não são bons condutores de calor. Ainda, como quase todos os metais, são sólidos em temperatura ambiente.

Diferenças entre metais e semimetais

Os metais e semimetais, embora possuam pontos de interseção, apresentam diferenças bem claras no comportamento:

• Metais: de modo geral, são dúcteis, maleáveis, bons condutores térmicos e bons condutores elétricos no estado sólido. Além disso, possuem baixa eletronegatividade, baixa energia de ionização e baixa afinidade eletrônica, indicando alta tendência a formarem espécies catiônicas quando se ligam em compostos.

• Semimetais: possuem propriedades físicas e químicas intermediárias entre os metais e os ametais. Alguns têm brilho que remete aos metais, mas são quebradiços, não maleáveis e não dúcteis, como os ametais. Alguns semimetais podem formar ligas com outros metais, mas são mais eletronegativos (em geral, na faixa de 2,0 na escala de Pauling). Em termos de condução de eletricidade, os semimetais são muito caracterizados pela semicondutibilidade, ou seja, embora tenham propriedades que remontam aos metais, como o brilho e a possibilidade de formação de ligas, outras características acabam fugindo do padrão de comportamento de um metal, lembrando mais um ametal.

Descoberta dos semimetais

Antes de serem chamados de semimetais, tais elementos eram chamados de metalóides, algo que significaria “comportamento de metal”. Ironicamente, o termo começou a ser utilizado com a descoberta de dois metais, sódio e potássio, em 1807, por Sir Humphry Davy. Tais elementos, por mais que compartilhassem diversas características dos metais, possuíam baixa densidade, estimulando, em 1808, a criação do termo metalóide por Erman e Simon, para indicar que eles lembravam metais de alguma forma.

Em 1811, Jacob Bezelius começou a utilizar metalóide para designar elementos não metálicos, tais como enxofre, carbono, oxigênio, os quais são distintos dos metais estanho, cobalto e cobre. Dessa forma, o termo passou a ser utilizado como sinônimo para ametal.

Até o fim do século XIX, os debates acerca do que seria de fato um metal, um ametal e um metalóide se prolongaram. Até mesmo Mendeleev, criador da Tabela Periódica, defendeu que seria impossível definir uma separação nítida entre os metais e os metalóides (ou não metais). Alguns autores defenderam a ideia de que existem elementos intermediários, como o arsênio, entre os metais e os não metais, como foi defendido pelo próprio Mendeleev.

Em 1898, G. S. Newth defendeu muito bem essa nova reclassificação ao perceber que os dois grupos (metais e não metais) gradualmente se misturam e que um dado elemento, a depender de suas propriedades físicas e químicas, poderia ser colocado em qualquer grupo. Portanto, elementos como o arsênio, que se comportam como os metais fisicamente, mas como os ametais quimicamente, são verdadeiros intermediários que poderiam ser descritos como metalóides. Foi nesse período que a ideia de um grupo intermediário surgiu, mesmo assim, o termo metalóide continuou a ser usado de diversas formas.

Nas décadas de 1920 a 1940, com a teoria de ácidos e bases de Arrhenius, muitos tentaram designar os metalóides como elementos de caráter anfótero, ou seja, que ora se comportam como ácidos, ora se comportam como bases, contudo, nem todos os metalóides tinham tal característica. Em 1970 a Iupac aboliu o termo metalóide, sugerindo a sua substituição por semimetal.

Por sua vez, a Sociedade Brasileira de Química (SBQ) não utiliza mais o termo em sua Tabela Periódica, preferindo dividir os elementos entre metais e ametais, apenas. Desde 2001, a SBQ classificou germânio, antimônio e polônio como metais, enquanto boro, silício, telúrio e arsênio foram classificados como ametais.

Saiba mais: Quais são todos os elementos químicos da Tabela Periódica?

Exercícios resolvidos sobre os semimetais

Questão 1

(Ufscar) Dos grupos de elementos químicos que compõem a Tabela Periódica, são semimetais (ou metaloides):

A) Ge, As e Sb.

B) B, Al e Ga.

C) P, Se e Sn.

D) Be, Mg e Ca.

E) Ar, Kr e Xe.

Resolução:

Alternativa A

Os semimetais são identificados como B, Si, Ge, As, Sb, Te e Po. Assim, entre as alternativas, a que contém elementos que possuem apenas semimetais é a A.

Questão 2

(UFRN) O elemento químico silício é usado na fabricação de ferramentas e de chips eletrônicos, dentre outras aplicações. Isso se deve ao fato de o silício

A) ser um metal e apresentar baixo potencial de ionização, isto é, poder ceder elétrons conforme a eletronegatividade do outro elemento com o qual forma uma ligação química.

B) ser um semimetal e sua última camada apresentar configuração eletrônica de 3s²3p¹3p¹3p¹.

C) ser um semimetal e apresentar eletronegatividade média, isto é, atrair ou ceder elétrons, conforme a eletronegatividade do outro elemento com o qual forma uma ligação química.

D) ser um não metal e sua última camada apresentar configuração eletrônica de 3s²3p²3p².

Resolução:

Alternativa C

O silício é um semimetal e a sua eletronegatividade média (muito próxima de 2,0) o coloca com propriedades intermediárias a um metal e a um ametal. Os semimetais têm como característica essencial serem semicondutores.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química