POLOKOVY
Polokovy
 Mezi polokovy se zařazují prvky přechodných vlastností
mezi kovy a nekovy.
 Jejich oxidy jsou kyselinotvorné, tím se podobají
nekovům.
 Za určitých podmínek jsou elektricky vodivé, tím se
podobají kovům.
 Některé polokovy mají vlastnosti polovodičů, jejich
elektrická vodivost významně roste s teplotou.
 K polokovům patří: bor, křemík, germanium, arsen,
selen, antimon, tellur (? polonium, astat? )
Společné vlastnosti polokovů
 Vlastnosti polokovů tvoří přechod mezi kovy a nekovy.
 Jsou většinou křehké a nejsou kujné.
 Mají velice malou elektrickou vodivost. Tu lze zvětšit
zahřátím nebo příměsí jiného prvku.
 Polokovy jsou pevné prvky.
 Polokovy se používají k výrobě polovodičových
součástek, integrovaných obvodů, čipů i jiných
elektronických součástek.
Bor (B – Borum)
 Elementární bor se v přírodě prakticky nevyskytuje a
setkáváme se s ním pouze ve sloučeninách.
 Největší světová naleziště surovin boru leží v USA,
Peru, Tibetu a Turecku. Sloučeniny boru jsou v malém
množství obsaženy i v mořské vodě (v koncentraci
přibližně 5 mg/l) a v některých minerálních pramenech.
Kyselina boritá je obvykle přítomna v sopečných
plynech, z nichž může být získávána.
 Čistý se vyskytuje se ve dvou modifikacích – amorfní a
krystalické.
 Krystalický bor je černošedá, velmi tvrdá látka, amorfní
bor je hnědá, práškovitá látka.
Použití - bor
 Ve sklářství jako přísada do skelných vláken a
borokřemičitanových skel - vysoce tepelně odolná, tzv.
varná skla,
 V keramice k výrobě emailů a glazur,
 V metalurgii neželezných kovů a žáruvzdorných
materiálů.
 K výrobě tzv. řídicích tyčí v jaderných reaktorech.
 Bor a jeho sloučeniny barví plamen intenzivně zeleně.
Tento jev se uplatňuje při přípravě směsí pro
pyrotechnické účely
Použití – sloučeniny boru
 Boridy jsou sloučeniny boru s kovy.
Tyto sloučeniny jsou mimořádně vodivé, tvrdé,
žáruvzdorné a chemicky netečné.
Boridy se používají jako materiál na lopatky turbín,
vnitřní povrchy spalovacích komor a raketových trysek.
 Velmi tvrdým materiálem je také karbid boru  ,
používaný jako brusivo a leštič kovů. Dále ho najdeme
v obložení brzd a spojek, v neprůstřelných vestách a
ochranných štítech.
 Nitrid boritý BN je velmi stálá látka, která se používá
pro pokrytí kovových povrchů kovoobráběcích nástrojů
aby byly výrazně tvrdší a dlouhodobě odolnější.
Křemík (Si – Silicium)
 Slouží jako základní materiál pro výrobu polovodičových
součástek, jako základní surovina pro výrobu skla a
významná součást keramických a stavebních materiálů.
 V čisté podobě se křemík v přírodě nevyskytuje,
setkáváme se pouze s jeho sloučeninami.
 Je po kyslíku druhým nejvíce zastoupeným prvkem v
zemské kůře. Tvoří 26 – 28 % zemské kůry.
 Křemík je základní složkou většiny hornin tvořících
zemskou kůru. Mineralogicky je nejvýznamnějším
zástupcem křemen, chemicky oxid křemičitý 2
Použití - křemík
 Čistý křemík má vlastnosti polovodiče. Používá se k
výrobě polovodičových součástek jako jsou diody,
tranzistory, fotovoltaické články a další.
Použití – sloučeniny křemíku
 Oxid křemičitý
je nejvýznamnější anorganickou sloučeninou křemíku.
Minerály na bázi 2 se ve formě polodrahokamů
vyskytují v nejrůznějších barevných odstínech po celém
světě.
Podle zbarvení: fialová – ametyst, hnědá – záhněda,
žlutá – citrin, bez barvy – křišťál
Ve velkém množství hornin je křemen přítomen ve
formě žil.
 Sklo
je podchlazená tekutina – nemá krystalickou strukturu.
Základní surovinou pro výrobu skloviny je směs o
přibližném složení:
- 50% písek (křemen nebo oxid křemičitý),
16% soda (uhličitan sodný),
12% vápenec (uhličitan vápenatý),
18% odpadní sklo (drcené střepy).
Tato směs se taví při teplotě kolem 1 500 °C a dále
zpracovává především na výrobu lahví litím nebo
foukáním.
Přídavkem dalších látek vznikají speciální skla:
tabulové, olovnaté, laboratorní, optické…
Chemicky nejjednodušší je křemenné sklo, tavený čistý
oxid křemičitý.
 Křemičitany
jsou podstatnou součástí vyvřelých hornin, jílů,
cihlářských hlín, které mají uplatnění při výrobě
keramiky a stavebních materiálů.
Nejvíce ceněnou keramickou hmotou je porcelán, jehož
vstupní suroviny tvoří směs, která obsahuje průměrně
50 % nejčistšího kaolínu, 25 % křemenného písku a
25 % živce.
Cihlářské hlíny slouží pro výrobu cihel, střešních tašek ,
potrubí, dlaždic, nebo jemné bílé kameniny (talíře,
umyvadla, kachlíky, sošky).
 Další sloučeniny:
Halogenidy křemíku - využití v analytické chemii a při
přípravě čistého křemíku pro polovodiče.
Karbid křemíku - je tvrdý a používá se jako brusný
materiál – karborundum.
Silany - sloučeniny křemíku s vodíkem. Jsou mimořádně
reaktivní a na vzduchu samozápalné, slouží jako výchozí
sloučeniny pro výrobu složitějších křemíkatých látek.
Siloxany (silikony) - obsahují v molekule vazbu Si-O-Si,
odpuzují vodu a jsou prakticky neškodné pro živé
organizmy. Kapalné - silikonové oleje, pevné - silikonový
kaučuk.
 Fotovoltaika
Polovodičové vlastnosti křemíku se v poslední době
nejvíce využívají při konstrukci fotovoltaických solárních
elektráren.
Fotovoltaické články, vyrobené z plochých nebo
trubicových fotovoltaických modulů na křemíkovém
základě, efektivně využívají fotoelektrický jev.
Základním principem práce fotovoltaické elektrárny je
usměrnění toku volných elektronů, vzniklých při dopadu
fotonu na polovodičový přechod P-N.
Germanium (Ge – Germanium)
 Je šedobílá, lesklá a křehká látka.
 Velmi řídce se vyskytující polokov, nalézající se obvykle
jako příměs v rudách zinku a stříbra, stopově v uhlí.
 Germanium se průmyslově získává ze zbytků po
zpracování zinkových rud a z popele po spalování uhlí
s jeho zvýšeným obsahem.
 Veškerá tuzemská spotřeba germania je hrazena
dovozem, v roce 2010 činil import surového germania 7
kg, průměrná cena byla 14 300 Kč/kg.
 V pevném skupenství se germanium chová jako
polovodič, a to jak v krystalické tak v amorfní fázi, díky
tomu má značný význam v elektrotechnice.
Arsen (As – Arsenicum)
 Arsen je v zemské kůře značně vzácným prvkem.
 Je toxický polokovový prvek, známý již od starověku.
Jeho současné uplatnění se nachází v oblasti
metalurgie jako součást speciálních slitin a v
polovodičovém průmyslu.
 Elementární arsen se vyskytuje ve čtyřech barevných
modifikacích: žlutý, šedý, hnědý a černý arsen.
 V horninách se vyskytuje jako příměs v rudách niklu,
kobaltu, antimonu, stříbra, zlata a železa a bývá
obsažen jako stopová příměs v mnoha ložiscích uhlí.
Použití
• Dotováním krystalů superčistého křemíku přesným
množstvím atomů arsenu se vytváří polovodič typu N,
jedna ze základních součástí všech tranzistorů a všech
současných počítačových procesorů.
• Ze sloučenin je nejznámější oxid arsenitý 2 3 ,
známý jako arsenik, dobře rozpustný ve vodě. Už
odpradávna byl používán jako jed. Smrtelná dávka
arseniku pro člověka je 0,2 g.
• Některé organické sloučeniny arsenu jsou používány
jako chemoterapeutika (Salvarsan).
Selen (Se – Selenium)
 Selen je poměrně vzácný prvek.
 Elementární selen se vyskytuje v několika krystalických
formách, jejichž barva je buď šedá nebo tmavě
červená.
 Selen obvykle doprovází síru a tellur v jejich rudách. Je
proto také obvykle získáván z odpadů po spalování
síry.
 Selen se používá k výrobě fotočlánků, které po ozáření
světlem diky fotoelektrickému jevu přímo produkují
elektrickou energii.
 Snížený příjem selenu v potravě nepříznivě ovlivňuje
především kardiovaskulární systém a zvyšuje riziko
infarktu myokardu a cévních onemocnění.
 Selen je v potravě nejvíce obsažen v ořeších,
vnitřnostech a mořských rybách
Antimon (Sb – Stibium)
 Je stříbřitě bílý, lesklý, velmi křehký kovového vzhledu.
 Antimon se většinou vyskytuje jako doprovodný kov v
rudách olova, mědi a stříbra. Občas se nalézá také
antimon ryzí. Největší těžitelné zásoby antimonových
rud má Čína, Rusko, Bolívie, Tádžikistán a JAR.
 Největší množství, okolo 60 % produkce primárního
antimonu, se spotřebovává pro výrobu zpomalovačů
hoření některých druhů plastů.
 Dále k legování olova pro výrobu akumulátorů,
ochranných krytů kabelů a munice.
 Jako příměsový prvek do křemíku k výrobě polovodičů
typu N.
 Sloučeniny antimonu nalézají uplatnění např. jako
pigmenty a ve farmacii.
Tellur (Te – Tellurium)
 Tellur je vzácný, stříbřitě bílý, lesklý a velmi křehký
prvek.
 Obvykle doprovází síru a selen v jejich rudách. Často
se vyskytuje jako příměs v zlatých ložiscích.
 Průmyslově se získává nejčastěji z kalů po výrobě mědi
nebo ze zbytků po rafinaci zlata.
 V metalurgii složí tellur ke zlepšování mechanických a
chemických vlastností slitin.
 Sloučeniny telluru se používají při výrobě fotočlánků.
 Slitina telluru, stříbra, india a antimonu se používá ke
konstrukci aktivní vrstvy přepisovatelných disků CD-RW
Download

Polokovy.pdf