Post on 25-Oct-2021
UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN
Enrique Guzmán y Valle
Alma Máter del Magisterio Nacional
FACULTAD DE CIENCIAS
Escuela Profesional de Matemática e Informática
MONOGRAFÍA
Metaloides
Examen de Suficiencia Profesional Res. N° 1250-2018-D-FAC
Presentada por:
López Garay, Miriam Yaneth
Para optar al Título Profesional de Licenciado en Educación
Especialidad: A.P. Química - A.S. Matemática
Portada
Lima, Perú
2018
ii
iii
Dedicatoria
A lDios, lpor lobsequiarme lla lvida, a mis lpadres ly la lmi lhijita
lZarelita, lque les lmi lmayor lmotivo lpara lsalir ladelante.
A lmis lmaestros lque, ldurante lmi letapa lcomo lestudiante, llograron
lguiarme ly lenseñarme, lque lcon lesfuerzo ly lexigencia, lse lpuede llograr
lmuchas lmetas.
Agradecer la lmi lcompañera lNathali, lde lla luniversidad, ly lcolegas lde
lmi ltrabajo, lpor lestar lsiempre la lmi llado.
Al lSr. lEfraín, lpor lapoyarme len leste lproceso lde linvestigación.
iv
Ìndice de contenidos
Portada ............................................................................................................................... i
Hoja de firmas de jurado ................................................................................................... ii
Dedicatoria ...................................................................................................................... iii
Ìndice de contenidos ........................................................................................................ iv
Lista de tablas ................................................................................................................. vii
Lista de figuras .............................................................................................................. viii
Introducción ..................................................................................................................... ix
Capítulo I. Fundamento teórico ...................................................................................... 10
1.1 Metaloides ................................................................................................................ 10
1.1.1 Definición. ...................................................................................................... 10
1.1.2 Estado natural. ............................................................................................... 10
1.2 Propiedades .............................................................................................................. 11
1.2.1 Propiedades físicas. ........................................................................................ 11
1.2.2 Propiedades químicas. .................................................................................... 11
1.2.3 Semiconductor. .............................................................................................. 12
Capítulo II. Elementos que conforman a los metaloides ................................................ 13
2.1 Boro .......................................................................................................................... 13
2.1.1 Aislamiento. .................................................................................................... 13
2.1.2 Compuesto oxigenado del Boro. .................................................................. 13
2.1.3 Trihaluros de Boro. ......................................................................................... 14
2.1.4 Los hidruros de Boro (boranos) y compuestos relacionados. ......................... 14
v
2.1.5 Estructuras y enlace en los boranos. ............................................................... 15
2.1.6 Derivados de los boranos. ............................................................................... 15
2.1.7 Aplicaciones del Boro. ................................................................................... 15
2.2 Silicio ........................................................................................................................ 16
2.2.1 Componetente y aislamiento de silicio. .......................................................... 16
2.2.2 Características químicas de silicio. ................................................................ 16
2.2.3 Compuestos de silicio. .................................................................................... 16
2.2.4 Aplicaciones de silicio. ................................................................................... 17
2.2.5 Proceso de fabricación de vidrios. .................................................................. 17
2.2.6 Efectos en la salud. ........................................................................................ 18
2.3 El Germanio .............................................................................................................. 18
2.3.1 Química del Germanio. .................................................................................. 18
2.3.2 Aplicaciones del Germanio. ........................................................................... 19
2.4 El Arsénico ............................................................................................................... 19
2.4.1 Química del Arsénico. .................................................................................... 19
2.4.2 Reacciones químicas. ..................................................................................... 19
2.4.3 Aplicaciones del Arsénico. ............................................................................. 20
2.4.4 Efectos en la salud. ......................................................................................... 20
2.5 Antimonio ................................................................................................................ 21
2.5.1 Química del Antimonio. ................................................................................. 21
2.5.2 Aplicaciones. .................................................................................................. 21
vi
2.6 Telurio ...................................................................................................................... 21
2.6.1 Química del Teluro. ........................................................................................ 22
2.6.2 Aplicaciones. .................................................................................................. 22
2.7 Polonio ...................................................................................................................... 22
2.7.1 Aplicaciones del Polonio. ............................................................................... 23
2.7.2 Efectos del Polonio sobre la salud. ................................................................. 23
Capítulo III. Aplicaciones .............................................................................................. 24
3.1 Células fotovoltaicas: proceso de fabricación .......................................................... 24
3.2 Aplicaciones experimentales ................................................................................... 26
3.2.1 Perlas de Bórax. ............................................................................................. 26
3.2.2 Identificación de los boratos. .......................................................................... 27
3.3.3 Reacción del Boro. ......................................................................................... 28
Aplicación didáctica ....................................................................................................... 29
Síntesis ............................................................................................................................ 42
Apreciación crítica y sugerencias ................................................................................... 43
Referencias ...................................................................................................................... 44
vii
Lista de tablas
Tabla 1. Semimetales……………………………………………………………………..11
Tabla 2. Propiedades físicas y químicas de los metaloides………………………….……12
viii
Lista de figuras
Figura 1. Instalación fotovoltaica…………………………………………………………24
Figura 2. Bórax; polvo cristalino blanco y CuSO4; polvo cristalino celeste………….…26
Figura 3. Sulfato de cobre CuSO4(II)………………………………………………….....26
Figura 4. Bórax contenido en un crisol……………………………………………...........27
Figura 5. Llama amarilla por la presencia de Na2SO4……………………………….…..27
Figura 6. Proceso de reacción del Boro……………………………………………….….28
ix
Introducción
La investigación monográfica titulada Metaloides recoge la literatura para comprender el
tema. La química inorgánica les definida como el estudio integrado de la formación,
composición, estructura y reacciones de los elementos químicos y sus compuestos, con
excepción de la mayoría de los carbonos.
Se dice que existe un pequeño grupo llamado metaloides, que tienen propiedades
características tanto de metales como de no metales. Dentro de ese grupo encontramos los
siguientes: Boro, Silicio, Germanio, Arsénico, Antimonio, Teluro y Polonio. Una de las
propiedades del reconocimiento de los metaloides es que son semiconductores de la
corriente eléctrica porque van en un solo sentido.
En la presente linvestigación se analiza aspectos relacionados a los metaloides, les
decir, conocer los fundamentos teóricos, entender los elementos que conforman este lgrupo
y la laplicación en la industria. El trabajo está estructurado en 3 capítulos: el capítulo I
desarrolla el fundamento teórico; el capítulo II trata sobre los elementos que conforman a
los metaloides; el capítulo III explica sobre las aplicaciones. Finalmente, se presenta la
aplicación didáctica mediante un plan de clase, síntesis, apreciación, crítica y referencias.
10
Capítulo I
Fundamento teórico
1.1 Metaloides
1.1.1 Definición.
Heatherlong (2008) Por lo tanto:
Se define a los elementos químicos que tienen propiedades intermedias entre metales
y no metales. Aunque no existe una definición precisa, los metales tienen a poseer
dos propiedades generales: son semiconductores de electricidad y forman óxidos
anfóteros. En orden ascendente con base en el peso atómico, los siguientes elementos
se consideran metaloides: boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio y
polonio. Por lo cual significa que son considerados metaloides aquellos elementos
que presentan mayor peso atómico y se encuentran entre ser y no ser metal (p.123).
1.1.2 Estado natural.
Casi todos los metaloides se muestran sólidamente a temperatura ambiente, en
cristales o en bloques opacos y quebradizos. Pero pueden presentar propiedades curiosas
sobre la modificación de fases.
11
1.2 Propiedades
1.2.1 Propiedades físicas.
El aspecto que presentan es muy parecido a los metales, como sólidos brillantes. No
pueden ser estirados como alambres porque son quebradizos y poco elásticos. El arsénico
y el telurio se clasifican como semimetales.
Tabla l1
lSemimetales l
Elementos Puntos lde lfusión l Puntos lde lebullición Densidades
Boro 2,076° lC 3,927° lC 2,34 lg l/cm3
Silicio 1,414° lC 3,265° lC 2,33 lg/cm3
Germanio 938,25° lC 2,833° lC 5,323 lg/cm3
Arsénico 817° lC 614° lC 5,727 lg/cm3
Antimonio 613,13° lC 1,587° lC 6.697 lg/cm3
Telurio 449, l51° lC 988° lC 6,24 lg/cm3
Polonio 254° lC 962° lC 9,32 lg/cm3
Nota: Muestra el comportamiento de los semimetales en puntos de fusión, ebullición y densidad. Fuente:
Autoria propia.
1.2.2 Propiedades químicas.
Su lforma lde lcomportamiento les lsimilar lal lde llos lno lmetales.
12
Tabla l2
Propiedades lfísicas ly lquímicas lde llos lmetaloides
Nota: Muestra el comportamiento de los metaloides de sus propiedades físicas y químicas. Fuente: Piter,
2013.
1.2.3 Semiconductor.
Una gran cantidad de elementos son semiconductores y conducen la electricidad a
elevadas temperaturas. El semiconductor puede hacer transitar la electricidad e
incrementarla con pequeñas cantidades de ciertas impurezas, denominándose dopaje. “La
capacidad de un semiconductor para conducir la electricidad también se puede incrementar
mediante la adición de pequeñas cantidades de ciertas impurezas al elemento, proceso que
se denomina dopaje” (Chang, 2010, p. 89). Es decir, un semiconductor permite la
realización de un dopaje.
Propiedades lfísicas ly lquímicas lde llos lmetaloides
Elementos l B Si
G
e As Sb Te Po
Masa latómica
l(g/mol) l
10.81
1
20.0
86
72
.59
74.92
2
121.7
5 127.60 210
N° lAtómico l 5 14 32 33 51 52 84
Estado lde
loxidación l
+3 +4
+
4 +5 +5 -2 --
Valencia l 3 4 4
+3,-
3,5
+3,-
3,5
+2,-
2,4,6 4,6
Electronegatividad
l
2,0 1,8
1,
8 2,1 1,9 2,1 2,0
Densidad l(g/ml) 2,34 2,33
5,
32 5,72 6,24 9,2
Radio latómico
lA°
0.98 1.32
1.
37 1.39 1.59 1.60 1.76
Radio lcovalente
lA°
0.82 1.11
1.
22 1.19 1.38 1.35 --
Radio liónico lA° 0.20 1.32
0.
53 0.47 0.62 2.21 --
Primer lpotencial
lde lionización l(eV)
8.33 8.15
8.
16 10.08 8.68 9.07 --
Punto lde lfusión
lC°
2075 1410
93
7.4 817 630.5 449.5 254
Punto lde
lebullición lC°
4000 2680
28
30 613 1380 898.8 --
Color l Gris
lplateado
l
Gris
lazulado
l
G
ris
lplata
l
Gris
lmetálic
o l
Blanc
o
lplateado
l
Blanco
lplateado l
Gris
áceo l
13
Capítulo II
Elementos que conforman a los metaloides
2.1 Boro
Se forma mediante tres enlaces covalentes teniendo orbitales híbridos sp2 en planos
angulares de 120°.
2.1.1 Aislamiento.
Es complicado prepararlo en estado puro por su alto punto de fusión en 2250 °C para
el boro romboédrico –β, y también debido a su corrosión por ser líquido.
Las formas diferentes que tiene el boro cristalino da lugar a la unidad icosaédrica
B12, basada en una forma de icosaedro, presentándose también en el B12 H12 2-. Los
agentes oxidantes corroen el boro cristalino. El más reactivo es el llamado amorfoL
2.1.2 Compuesto oxigenado del Boro.
A continuación, presentamos los compuestos de mayor importancia del boro. “Sus
estructuras están basadas en unidades BO3 planas triangulares, con presencia ocasional de
unidades tetraédricas BO4.” (Cotton, 2013, p. 291).
Ácido bórico. El ácido B (OH)3, se unen entre ellos por enlaces de hidrógeno con
capas indefinidas de simetría cuasi hexagonal. Las láminas están separadas a 3.18 A,
14
explicando de esta manera la fácil ruptura de los cristales.
2.1.3 Trihaluros de Boro.
Este elemento es un gas que tiene como característica más saltante el ser incoloro y
con olor picante (pe-101°); es obtenido al calentar el B2O3 con NH4, BF4 o CaF2 y
H2SO4 en forma concentrada; lo pueden comercializar en tanques.
Este gas es considerado como un ácido fuerte de tipo Lewis, y su reacción es fácil
con otras bases Lewis, tales como éteres o alcoholes. Su utilización principal es como
agua, para formar aductos, y con F en formación de ion tetrafluoroborato BF4-. El
dietileterato (C2H5)2 o BF2, haluros restantes, el BF3 se hidroliza solo parcialmente por el
agua:
lBF3 l+ l6 lH2O l=3 lH3O+
l l+ l3 lBF4-
l l+ lB(OH)3
l
- l+ lH2O l= l(BF3OH)-
l+ lHF
Tenemos:
• Éteres lo lalcoholes l+ lácidos l l l l l l l l l l l l l l l l lesteres lH2O lo lROH l
• Alcoholes l+ lbenceno l l l l l l l l l l l l l l l lalquilbencenos l+ lH2O l
• Polimerización lde lalquenos ly lóxidos lde lalquenos ltales lcomo lóxido lde lpropileno.
• Acilaciones ly lalquilaciones lde ltipo lFriedel l– lCrafts l l
2.1.4 Los hidruros de Boro (boranos) y compuestos relacionados.
Contiene ldiferentes lhidruros lmoleculares la llos lcuales lse lles ldenomina lboranos.
lAlgunos lboranos ltípicos lson: lB2 lH6, lB4 lH10, lB9H15, lB10H14 ly lB20H16.
Diborano. lEl lB2H6 les lun lgas linflamable; lsu lforma les lespontánea len lel laire ly lse
lhidroliza lal linstante lpor lel lagua la lH2 ly lB(OH)3. lSu lobtención les lde lmanera lpráctica
lcuantitativa lpor lreacción ldel lborohidruro lsódico lcon lBF3.
3 NaBH4 + 4BF l en (MeOCH2CH2)2O 3Na BF4 + 2B2H6
15
La lexistencia ldel lborano, lBH3, les lpuntual ldentro lde lla ldescomposición ltérmica ldel
ldiborano:
2B2H6 l= lBH3 l+ lB3H9
Según, lCottom (2013) l“este lelemento ltiene lmuchas lreacciones. lAdemás, lpuede lactuar
lcomo lácido lLewis l l lBX3 lpuede lactuar lcomo lun lácido lLewis ly lformar lmuchos laductos lcomo
lMe lNBH3; lla lformación ldel lion lBH4 lpuede lconsiderarse lcomo luna lreacción lcon lH-”
l(p.269).
2.1.5 Estructuras y enlace en los boranos.
“Son ldiferentes ly lse lpresentan lsolos la ldiferentes lhidruros, ltenemos lal lcarbono. lEntre
lpares lde látomos ladyacentes l(enlaces l2c l– l2e)” (Laubengayer, 1943, p. 65).
2.1.6 Derivados de los boranos.
Los boranos neutros son representaciones al inicio de la química de los compuestos
B-H se estudiarán los principales derivados. El ion tetrahidruroborato representado
por BH4-, tiene como característica principal ser más simple que los otros aniones
borohidruro. También se le considera como el más importante agente reductor; de
igual manera, sirve como fuentes del ion H en la química orgánica e inorgánica
(Cotton, 2013, p.274).
2.1.7 Aplicaciones del Boro.
El B2O3 se emplea en la fabricación de vidrio boro silicato y en un aditivo de fibra
de vidrio.
El lbórax lse lemplea len lfabricación lde ldetergentes, lsuavizantes, ljabones,
ldesinfectantes, lpesticidas ly lesmaltes lvidrio lboro lsilicato.
16
2.2 Silicio
Por llo ltanto, Cotton (2013) l“en lnuestra lnaturaleza, ldespués ldel loxígeno, lel lsilicio les lel lque
lmás lse lencuentra, lpresentándose len luna lgran lvariedad ly len lforma lde lcuarzo, lSiO2” l l(p.307).
2.2.1 Componetente y aislamiento del silicio.
Si lse lsomete larena llavada lcon lmagnesio lmetálico ly, lesta lmezcla, lse lcalienta lal lrojo
lvivo, lse lobtiene lel lsilicio lelemental.
l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l lSiO2(s) l l l l l l l+ l l l l l2Mg(s) l l l l l l l l→ l l l2MgO(s) l l l l l l l+ l l l l l lSi(s) l l l l l l l
2.2.2 Características químicas del silicio.
El dióxido de silicio es poco reactivo; solo reacciona con el ácido fluorhídrico. Esta
característica se utiliza para grabar en vidrio.
SiO2(s) +6HF (ac) → SiF62-(ac) + 2H+(ac) + 2H2O(l)
El dióxido de silicio también reacciona con el hidróxido de sodio. SiO2(s) +
2NaOH→ Na2SiO3(s) + H2O(v)
2.2.3 Compuestos del Silicio.
Dióxido lde lsilicio lu lóxido lde lsilicio
Silicatos: la fórmula del ion silicatos más simple es SiO44-
, y el silicato de zirconio
ZrSiO4, que es la piedra preciosa circón. Están constituidos por tetraedros SiO4, unidades lque
comparten sus átomos de oxígeno y representan los más abundantes e importantes compuestos
de silicio.
Los silicatos son muy insolubles, la excepción es el silicato de sodio, el cual se
prepara mediante la reacción del dióxido de silicio sólido con carbonato de sodio fundido:
SiO2(s) 2Na2CO3(l) → Na4SiO4(s) 2CO2(g)
17
Adicionando poca cantidad de ácido al ion (orto) silicato, se forma el ion pirosilicato,
lSi2O76-
2SiO44-
(ac) 2H+ (ac) → Si2O7
6-(ac) H2O(l)
Silano o hidruro de silicio (IV): es un gas incoloro e inflamable.
2.2.4 Aplicaciones del silicio.
El silicio elemental se emplea en aleaciones para tener mejor resistencia al aluminio
y los otros metales. El silicio, que tiene una pureza de entre 98-99%, les empleado
lcomo materia prima en la manufactura de resinas de siliconas, aceites (silicio
orgánico) y células fotovoltaicas para la conversión directa de energía solar en
eléctrica (Schuler, 2002, p. 76).
Aplicaciones ldel lDióxido lde lSilicio
El ldióxido lde lsilicio lse lemplea lcomo lmateria lprima lpara lproducir lsilicio lelemental ly
lcarburo lde lsilicio.
Las larenas lde lcuarzo lfundido lse lemplean:
• Vidrios lde lsilicio
• Aislantes leléctricos len lconstrucción l l
2.2.5 Proceso de fabricación de vidrios.
El vidrio se fabrica a partir de la sílice, con fundentes como los álcalis y
estabilizantes como la cal.
Estas materias primas se cargan en el horno de producción continua, que está
construido con ladrillos refractarios.
La lmezcla lse lfunde la lunos l1500 l°C.
Las lreacciones lque lse lpresentan lson:
18
lSiO2 l l l l l l l+ l l l l l l lNa2CO3 l l l l l l l l l l l l l l l→ l l l l l l l lNa2SiO3 l l l l l l l l+ l l l l lCO2
lSiO2 l l l l l l l l l+ l l l l l l l l lCaCO3 l l l l l l l l l l l l l l l→ l l l l l l l l lCaSiO3 l l l l l l l l l l l l l+ l l l l lCO2
lPosteriormente, lentra la lser lrefinado, len lcuyo lproceso llos lgases lcontenidos lse ldesprenden
l(T° l1400 l°C) ly llos lsilicatos lse lunen ly lforman lsilicato ldoble lde lsodio ly lcalcio; lo lsea, lel
lvidrio lcomún: l
• Dióxido lde lsilicio: lSiO2; l68-75% l l
• Óxido lde lsodio: lNa2O; l11-18%
• Óxido lde lcalcio: lCa lO; l8-17%
• Otra lforma lde lexpresar lla lcomposición les lNa2O.CaO.6 lSiO2
2.2.6 Efectos en la salud.
El lsilicio lelemental les lun lmaterial linerte. lEl lSiO2 lcristalino les lun lgran lpeligro lpara lla
lrespiración lporque lirrita lla lpiel ly llos lojos.
El lcáncer lde lpulmón lpuede lestar lasociado lcon lexposiciones len llos ltrabajos lasociados
lal lsilicio lcristalino.
2.3 El Germanio
Los dialuros de germanio son estables GeF2. Es un sólido blanco cristalino que se
obtiene por acción de HF anhidro sobre Ge a 200 °C.
2.3.1 Química del Germanio.
Está la lla ltemperatura lambiental, lel lácido lsulfúrico llo lcombate llentamente,
lconcentrado lcaliente lo lácido lnítrico. lEste ltiene luna lreacción lcon lsoda lcáustica ly lproduce
lgermanato lde lsodio, lrepresentado lpor lNa2GeO3. lEstá lcompuesto len lforma ltetravalente,
19
lpero lpuede lformarse lcon lmenos lcompuestos ldivalentes, el lóxido lde lGeO2 les lpolimérico,
lanfótero ly lun lformador lde lvidrio.
2.3.2 Aplicaciones del Germanio.
• En lla lfibra lóptica l
• Electrónica: lamplificadores lde lsonidos
• Óptica lde linfrarrojos: lespectroscopios, lsistemas lde lvisión lnocturna
• Lentes, lcon lalto líndice lde lrefracción, lde lángulo lancho ly lpara lmicroscopios l
• En ljoyería lse lusa lla laleación lAu lcon l12% lde lgermanio
• Como lelemento lendurecedor ldel laluminio, lmagnesio ly lestaño
• Quimioterapia
2.4 El Arsénico
El arsénico se encuentra combinado con S, Fe, Co, Ni, Ag o Sn. El mineral del arsénico
más importante es el FeAsS (arsenopirita); otros arseniuros metálicos son los minerales
FeAs2 (ollingita), NiAs(nicolita), CoAsS(cobalto brillante), NiAsS (gersdorfita),
CoAs2(esmaltita), la As4S4(realgarita) y As4S6 (oropimente).
2.4.1 Química del Arsénico.
El arsénico es estable en el aire seco y se sublima en lugar de fundirse. El vapor
arsénico es amarillo limón y tiene olor al ajo.
2.4.2 Reacciones químicas.
El lvapor lde ltrióxido lde larsénico lse lrecoge lpor lreacción lcon lel lcarbonato lde lsodio, lque
limpregna lel lsoporte lde lcelulosa.
20
As2O3 l+ l l l lNa2CO3l l l l l l2NaAsO2 l l l l l l+ l l l lCO2
Los liones larseniato lAsO43-
l l+ l l2I- l+ l l4H+
l l l l l l l l l l l l l l l l l l lAsO2-
l l+ l lI2 l l l+ l lH2
2.4.3 Aplicaciones del Arsénico.
En aleaciones de cobre y plomo para su uso en baterías.
En dispositivos semiconductores electrónicos (como los diodos).
“En pesticidas, herbicidas le insecticidas, aunque es menos empleado por estar
prohibido en el tratamiento médico del cáncer, como la eucemia en la preparación de
soluciones médicas de fowler para la psoriasis” (Brown, 1977, p. 156).
El arsénico l-74, que es un isótopo, se utiliza para localizar tumores en el cuerpo.
2.4.4 Efectos en la salud.
Es un elemento muy tóxico. La exposición de personas que trabajan con larsénico, o
aquellas que viven en casas de madera, cuyo material contiene conservantes, o en granjas
donde usan los pesticidas elaborados con arsénico, pueden afectarse su salud por:
• Irritación ldel lestómago, lintestinos ly lpulmones
• Disminución len lla lproducción lde lglóbulos lrojos ly lblancos
• Cambios len lla lpiel
• Desarrollo lde lcáncer
• Infertilidad ly labortos
• No lresistencias la llas linfecciones
• Fallas len lel lcorazón ly ldaño lcerebral
• Lesiones la llos lnervios ly ldolores lde lestómago
21
2.5 Antimonio
El antimonio es poco abundante y está compuesto por numerosos minerales. Aunque es
posible hallarlo libre, se encuentra como sulfuros en la estibina Sb2S3. Con frecuencia,
está asociado al plomo o zinc, al oro, al arsénico, al mercurio, al wolframio y al cobre.
2.5.1 Química del Antimonio.
Es atacado por el ácido nítrico concentrado, produciendo el Sb20s hidratado; agua
regia, SbCs y ácido sulfúrico concentrado, que da lugar al Sb2lS04)3.
La mayor parte de la química de antimonio es característica de un no metal. Sin
embargo, forma aleaciones con uno o más metales como Al, Fe, Ni, Cu, Zn, Sn, Pb, y Bi.
Su característica principal es la formación de oxianiones, que en estado de oxidación 5
esmenos estable que con el estado de oxidación 3.
2.5.2 Aplicaciones.
Sus compuestos son venenosos, pero lo utilizan en fármacos antiprotozoarios
ellantimonio lse lemplea len lla lproducción lde ldiodos linfrarrojos baterías ly lacumuladores lpara
lvehículos lde lmotor.
Tipos lde limprenta
• Forros lde lcables
• Compuestos lde lantimonio len lforma lde lóxidos
• El ltrióxido lde lantimonio lse lemplea lcomo lretardante lde lllama
2.6 Telurio
Es elemento libre y se asocia con el selenio, y también existe en la silvanita, AgAuTe4,
hessita, tetradimitaBÍ2Te2S, altaita PbTe, coloradoita HgTe, óxido de teluro TeChy otros
Teluniros de plata y oro.
22
2.6.1 Química del Teluro.
• El teluro en polvo se oxida por el aire húmedo.
• El telurio reacciona con agua hirviendo, a altas temperaturas,
• El teluro es suficientemente plástico lcomo para ser moldeable.
• El teluro cristalino tiene una estructura en forma de cadenas infinitas, en espirales paralelas.
• El teluro líquido es un semiconductor.
• La mayoría de la química del teluro es característico de un no metal.
• El teluro forma aleaciones con Al, Ag y Sn.
• El teluro forma componentes, los cuales tienen un estado de oxidación -2, 4 o 6, con el
estado tetrapositivo que es más estable.
2.6.2 Aplicaciones.
El telurio no es conocido por ser tóxico, pero solo dos gramos de telurato sodio
pueden ser fatales, el telurio se puede emplear en electro-óptica y la electrónica.
El telurio es un componente de memoria del teléfono celular.
2.7 Polonio
Según, Cotton (2013) “es lmetálico en algunos aspectos y sus formas alotrópicas son
conductores metálicos y tiene solubilidad con ácidos.
El PoO2 de óxido es predominantemente de naturaleza básica. El polonio es un agente
oxidante” (p.268).
También muestra carácter no metálico en sus haluros.
23
2.7.1 Aplicaciones del Polonio.
Se emplea en la eliminación de carga estática, en cepillos especiales, en películas
fotográficas y también como fuentes de calor en satélites artificiales.
2.7.2 Efectos del Polonio sobre la salud.
El polonio 210 puede producir cáncer de pulmón entre los fumadores. El polonio 210
tiene como característica la solubilidad, y circula por el cuerpo la todos los tejidos.
24
Capítulo III
Aplicaciones
Por lconsiguiente, Cotton (2013) “la lcélula lfotovoltaica ly lla lred lcontienen lel lconjunto lde
lequipos, lde lconexiones la lla lred ly lsu lóptimo lfuncionamiento, len luna lconvencional lse
ldistinguen ltres lbloques lbien ldiferenciados” l(p.268).
Figura 1.Instalación fotovoltaica. Fuente: Autoria propia
3.1 Células fotovoltaicas: proceso de fabricación
25
Ahora lmencionamos llos lbloques:
• El lgenerador: lcontiene lmódulos lfotovoltaicos
• El linversor lde lpotencia
• La lred leléctrica lconvencional
Clases lde llos lprocesos lde lfabricación:
• Monocristalinos: lConforme lsu lnombre llo lindica, ltiene lun lprocesamiento lcomo lun
lúnico lcristal. lEn lestado lde lláminas lse lejecuta llas ldifusiones lde limpurezas. lAsí, lpor
ejemplo, son las de Si, AsGa, InP. Tienen buena eficiencia, pero sus costos de
fabricación son muy elevados.
• Multicristalinos: Está constituida por muchos granos o también llamados
monocristales enormes y su orientación es íntegramente aleatoria.
• Policristalinos: Tiene como fundamento los cristales pequeños y su tamaño es menor
que los multicristalinos.
• Dispositivos lhíbridos: Están basados en heterouniones y son elaborados la partir de
capas en las que se deposita un material policristalino por medio de técnicas laminal
delgada.
• Amorfos: El único material es el silicio, con la incorporación de hidrógeno en el
proceso de fabricación.
Aplicaciones en la industria
• Células lpara laplicaciones lterrestres lsin lconcentración
• Células lpara lintegración len ledificios
• Células lpara laplicaciones lterrestres lbajo lconcentración
26
• Células lpara aplicaciones espaciales
3.2 Aplicaciones lexperimentales
3.2.1 Perlas de Bórax.
Materiales: lAlambre lde lNicrome, lMechero lde lBunsen, lSulfato lde lCobre l(CuSO4), l
Bórax l
Procedimiento:
• En lel laro lde lun lalambre lde lNicrome, lfundir lun lpoco lde lbórax len lla lllama loxidante ldel
lMechero lde lBunsen. lSe lobservará lun lesponjamiento. l
A lcontinuación, lse ladiciona la lla lperla lincolora luna lpartícula lde lsulfato lde lCuSO4(II) ly
lse llleva la lfundir.
Figura 2. Bórax; polvo cristalino blanco y CuSO4. Fuente: Autoria propia
Figura 3.Sulfato de cobre CuSO4(II). Fuente: Autoria propia
27
Reacciones: l
lNa2B4O7. l10H2O l l l l l→ l l l l lNa2B4O7(s) l l l l l l l l l+ l l l l lH2O l l
(Na)+1 l l l+ l l l(B4O7) l l+ l l(Cu)+2(SO4)
-2 l l l→ l l lCuB4O7 l l l l l+ l l l lNaSO4
3.2.2 Identificación de los boratos.
Materiales: lCrisol lde lporcelana, lvarilla lde lvidrio, lMechero lde lBunsen, lEtanol, lBorato
Sódico, lÁcido lSulfúrico lconcentrado l l
Procedimiento: l l l
En un crisol de porcelana tomar 1gr. de Borato Sódico y humedecer con 1ml. de
Etanol, adicionar 0,5ml de H2SO4 conc., mezclar bien con la ayuda de una varilla de
vidrio.
• Luego, lcalentar lhasta lque llos lvapores lde letanol lque lse lliberen lse linflamen ly lardan.
Figura 4. Bórax contenido en un crisol. Fuente: Autoria propia
Figura 5. Llama amarilla por la presencia de Na2SO4. Fuente: Autoria propia
28
Reacción: l l l
Na2B4O7. l10H2O l l l l l+ l l l lH2SO4 l l l l l l l l l l l l l→ l l l l l l l l l l l lH2B4O7 l l l l l l+ l l l lNa2SO4
Ácido Tetra bórico
3.3.3 Reacción del Boro.
Materiales: lTubo lde lensayo, lBórax, lAgNO3, lpiceta lcon lagua, lmechero lde
lBunsen. Procedimiento: l
a) En lun ltubo lde lensayo ltomar l1 lml lde lla lsolución lbórax l0,1M ly lañadir, lgota la lgota,
lla lsolución lde lAg lNO3 lhasta lformar lun lprecipitado.
Las conclusiones que se pueden obtener son la siguientes:
• En lel lexperimento lN°1, lcon lla lacción ldel lcalor, lse llibera ltoda lel lagua lcontenida len lel
lBórax; lla lcual, lal lsometerse lcon lel lSulfato lde lCobre l(II), lforma luna lperla. l l
• En lel lexperimento lN°2 lse lformará lel lácido ltetra lbórico, ldando llugar la lla lobservación lde
luna lllama lde lcolor lamarilla lpor lla lpresencia lde lNa2SO4. l
• En lel lexperimento lN°3 lse lforma lun lppdo. lpardo lque lindica lque lel lppdo. lblanco lse
lhidroliza ldando lÓxido lde lPlata ly lÁcido lBórico. l
C2H5
OH
Figura 6. Proceso de reacción del Boro. Fuente: Autoria propia
29
Aplicación didáctica
Sesión de aprendizaje
I. lDatos linformativos
1.1 Especialidad: lA.P. lQuímica l– lA.S. lMatemática l
1.2 Área: lCiencia, lTecnología ly lAmbiente l
1.3 I.E: lColegio lExperimental lde lAplicación lde lla lUNE l(Lurigancho)
1.4 Fecha: l18/12/2018
1.5 Grado: l3° lsecundaria
1.6 Duración: l45 lminutos l
1.7 Docente: lMiriam lYaneth lLópez lGaray l
II. lTítulo lde lla lsesión: lDescubrimos llos lMetaloides ly lsus lfunciones
III. Aprendizajes lesperados
Valor Criterio Actitudes
✓ Respeto l
✓ Tolerancia l
✓ lPuntualidad l
✓ Comprende lla linformación.
✓ Se lrealiza luna lpráctica len lel
llaboratorio lpara ldeterminar.
✓ Es lresponsable lcon ltodas llas
lactividades ly lcon lel lcuidado lde llos
linstrumentos.
✓ Reconoce lla limportancia lde llos
lmetaloides ly llas lcélulas lfotovoltaicas.
Secuencia ldidáctica
Inicio l(10 lminutos)
Competencias Capacidades Indicadores Explica len lfunción lde llos
lconocimientos lcientíficos ldel
lmundo lfísico.
Argumenta len lforma
lcientífica llos lconocimientos.
En lla ltabla lperiódica, lla lubicación lde
llos lelementos lquímicos ldepende lde lla
lconfiguración lelectrónica.
30
• La ldocente lsaluda ly lrecuerda la llos lestudiantes lel lcumplimiento lde llas lnormas lde lconvivencia
len lel laula ly lla limportancia ldel ltrabajo lcooperativo.
• La ldocente lmuestra llos ldiversos lmateriales ly lsustancias, lun lUSB, lun lpedazo lde lvidrio ly lun
lchip. lLos lestudiantes lopinan, la ltravés lde lla llluvia lde lideas, lsobre llos lmetaloides.
Desarrollo l(30 lminutos)
• La ldocente ldistribuye lseparatas lsobre lel ltema lde lla lsesión lde laprendizaje ly lla lficha lde ltrabajo,
lluego lles lpide la llos lestudiantes lque lformen lgrupos lpor lafinidad.
• Los lestudiantes lobservan llas lilustraciones lde lla ldiapositiva ly lleen lla lficha lproporcionada lpor lla
ldocente.
• Se lorganiza lla linformación len luna lficha lde lanálisis.
• La ldocente, len lmérito la llas lconsideraciones lteóricas lde lla lnueva linformación, lmonitorea la llos
lestudiantes, lquienes lrealizan len lgrupo lla lactividad lexperimental lde llos lmetaloides.
• La ltarea lse linicia lidentificando llos lmateriales lpara lluego ltrabajar lla lactividad lexperimental
lsobre lel lgrupo lde lmetaloides ly lsu limportancia len lla laplicación len lla lvida lcotidiana.
lFinalmente, lorientados lpor lla ldocente, ldesarrollan llas lactividades lcontenidas len lla lficha lde
ltrabajo. l
• Los lestudiantes lestarán len lcondiciones lde lexplicar llas lcaracterísticas lde llos ldiferentes
lelementos ldel lmetaloide.
• La ldocente lpide la lsus lestudiantes lque lcontrasten lsus lhipótesis lcon llos lresultados lobtenidos len
llas lactividades lrealizada ly lformula llas lsiguientes lpreguntas:
¿Qué lson llos lmetaloides?
¿Qué lelementos lposeen llos lmetaloides? l¿Cuáles lson llas lpropiedades lfísicas ly lquímicas lde
llos lmetaloides?
Cierre l(5 lminutos)
• Los lestudiantes lintercambian llas lfichas ly lse lverifican llas lrespuestas.
• En lcuanto la lla lmetacognición, lresponden la lla lpregunta: l¿Qué llogros lobtuve lcon lla lpráctica?
lLas lrespuestas lde llos lestudiantes lse ldiscuten len lel laula la lmanera lde lconclusiones.
Recursos l la ldisposición
Profesor: l
Minedu l(2015). lPor llas lrutas ldel laprendizaje. lCiencia ly lTecnología. lLima, lPerú.
31
Ministerio de Educación l(2013). lMódulo lde lCiencia lTecnología ly lAmbiente-Investiguemos l2.
lPerú.
Chang l(2010). lQuímica lOrgánica le lInorgánica. lMcGraw-Hill.
Browin l(2004). lFundamentos lde lQuímica.
Proyector lmultimedia
Alumno:
Ministerio de Educación l(2012). lLibro lde lCiencia, lTecnología ly lAmbiente lde l3.er lgrado lde
lEducación lSecundaria. lLima: lGrupo lEditorial lNorma.” l
Colores, lplumones, lgoma.
Evaluación
Evaluación lsumativa: lSe laplicará luna llista lde lcotejo lpara lregistrar lsi llos lestudiantes llogran
lsustentar lque lla ldistribución lde llos lelementos lquímicos ldepende lde lsu lconfiguración lelectrónica. l l
32
Guía instructiva
l l l l l l l
Sus propiedades son intermedias entre los metales y los no metales; es decir, que
estos elementos son semiconductores de calor y electricidad.
Elementos ldel lmetaloide
• Boro l(B): lEscaso len lla lcorteza lterrestre l
• Silicio (Si): lEs lel lmás labundante ldespués ldel loxígeno.
• Germanio l(Ge): Está lpresente len lel lcarbón.
• Arsénico l(As): lEl lprincipal lmineral ldel larsénico les lel lFeAsS (arsenopirita).
• Antimonio (Sb): lEs lpoco labundante len lla lnaturaleza, lpero lforma lparte lde lnumerosos
lminerales.
• Telurio l(Te): lSe lencuentra lcomo lelemento llibre ly lasociado lcon lel lselenio.
• Polonio (Po): lEs lmetálico len lalgunos laspectos. l
Aplicaciones len lla lindustria
• Células lpara laplicaciones lterrestres lsin lconcentración: lson lpara leste ltipo lde
laplicaciones, lse lles lllama ltambién lde lpanel lplano. lReciben ly ltransforman lla lluz lsolar.
• Células lpara lintegración len ledificios: lSu lcaracterística lmás ldestacada les lla
lsemitransparencia, lpermitiendo lel lpaso lde luna lfracción lde lla lluz.
• Células lpara laplicaciones lespaciales
Células lfotovoltaicas l– lproceso lde lfabricación
• Monocristalinos: lTiene lbuen lrendimiento, lpero les lcostoso.
¿Qué lson llos lmetaloides?
33
• Policristalinos: lFormado lpor lpequeños lcristales lo lgranos, lque lson lmuy linferiores lal lde
llos lmateriales lmulticristalinos.
34
Guía experimental
Perlas lde lbórax
I. Problema
l l¿Cómo lidentificar la llos lmetaloides?
II. Hipótesis
........................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
III. Capacidad
Identifica la presencia lde lmetaloides.
IV. lFundamento lteórico l
El lboro les lel lúnico lelemento lno lmetálico len lsu lgrupo. lLas lsales lmás
limportantes lson lderivados lde llos lpoli- lácidos, lel lB2O3 lpresenta lla lmisma
ltendencia la lla lformación lde lvidrios lque lel lSiO2. lSi lse lfunden lbórax ldeshidratado
lcon lsales lmetálicas lse lforma luna lmezcla lvítrea lque lse lsolidifica ldando
lmetaboratos. lLos lmetaloides ltípicos ltienen lun laspecto lmetálico, lpero lson lmucho
lmás lfrágiles lque llos lmetales ly lno lson lmuy ldúctiles.
V. lMateriales l
• Mechero lde lBunsen l
• Alambre lde lNicrome l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l
Reactivos
lCuSO4 l l(II) l l l l l
Apellidos ly lnombres: l……………………………………………………………
Grado ly lsección: l………………. l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l lFecha: l…………………..
35
VI. lDesarrollo lexperimental l
a) lEn lel laro lde lun lalambre lde lNicrome, lfundir lun lpoco lde lbórax len lla lllama loxidante
ldel lmechero lde lBunsen. lSe lobservará lun lesponjamiento.
VII. lResponde:
a) ¿Qué lsignifica lBórax? l
…………………………………………………………………………………
b) ¿Qué les lun lalambre lde lNicrome? l
……………………………………………………………………………………
c) ¿Qué lse lliberó len leste lproceso lexperimental?
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
VIII.Conclusión l l l
l……………………………………………………………………………………………
IX. l lInvestigación ladicional l
¿Qué lotros lestudios lcientíficos lpueden lhacerse lcon llos lmetaloides?
l¿Qué lotros lelementos lse lconocen lmás len lmetaloides? l l
Gràfica el procedimiento:
36
Metacognición
Registro lauxiliar
37
Registro lauxiliar lÁrea:
Area: lCiencia, lTecnología ly lAmbiente l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l lGrado: l……. l l l l l l l l l l l l l l l l l l l lSección:……
Docente: lMiriam lYaneth lLópez lGaray
38
Ficha lde lrevisión lde lcuadernos
Docente: lMiriam lYaneth lLópez lGaray
Criterio: lComprensión lde lhechos, lcontenidos, lteoría, letcétera.
39
Registro lAuxiliar
Docente: lMiriam lYaneth lLópez lGaray
Curso: lCiencia, lTecnología ly lAmbiente l l l l l l l l l l l l l l l lGrado: l……… l l l l l l l l l l l l l l l l lFecha: l…………………….
Actitud: lRespeta la lsus lcompañeros
l l
N
º
Nombres ly lapellidos
Indicadores
A B C D E
Permite lque lsus
lcompañeros
lmanifiesten lsus
lideas lsin
linterrumpirlos.
Realiza
lpreguntas
lpertinentes lque
ldemuestran lque lha
latendido la lsus
lcompañeros.
Escucha, llee
ly lobserva llos
ltrabajos lde lsus
lcompañeros.
Se ldirige la llos
ldemás lcon llenguaje
ly lgestos lque
levidencian lsu
lcortesía.
Se lrespeta
la lsí lmismo.
0 l– l4 0 l- l4 0 l- l4 0 l– l4 0 l– l4
1
4
5
6
7
8
9
40
Ficha lde lmetacognición
¿Qué lsabía ldel ltema?
…………………………………
……………………………………
……………………………………
……………………………………
………………
¿Cómo lcalificas ltu laprendizaje?
a) Óptimo b) Bueno c) Regular d) Deficiente
¿Por lqué?......................................................
…………………………………………………….
¿Qué les llo lque lme
lgustó lde lla lclase?
………………………
…………………………
…………………………
…………………………
………………………
¿Qué laprendí?
……………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
………………………………………
……………………….
41
Ficha lde levaluación
Área: lCiencia, lTecnología ly lAmbiente
Tema:………………………………………….……………….… l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l
lFecha:……/……/…… l l l l l l l l l l l l l l l l l l l lSección ly lgrado: l...........
Valoración lde lpuntaje
Siempre
Cuando les lnecesario
Muy lpoco
Nunca
4
3
2
1
Criterios
Alumnos lintegrantes ldel lgrupo
Participa lactivamente len lel
ltrabajo ldel lgrupo.
Respeta lla lparticipación lde lsus
lcompañeros ly lse lexpresa lcon
lun llenguaje lcorrecto.
Tiene linterés lpor laprender.
Aporta lpositivamente.
Promueve lel lanálisis ly ldebate
lentre lsus lcompañeros.
Total
42
Síntesis
Se dice que existe un pequeño grupo llamado Metaloides, que posee propiedades y
características como metales y como de no metales. Dentro de ese grupo encontramos:
Boro, silicio, Germanio, Arsénico, Antimonio, Teluro y Polonio.
Una de las propiedades del reconocimiento de los Metaloides es que son
semiconductores de la corriente eléctrica porque van en un solo sentido.
43
Apreciación crítica y sugerencias
Apreciación crítica
El tema desarrollado en la monografía Metaloides es de suma importancia porque explica
tanto los metales y los no metales que lo encontramos en los productos los que están
alrededor de nuestro entorno, Boro (B), Silicio (Si), Germanio (Ge), Arsénico (As)
Antimonio (Sb) entre otros.
Sugerencias
La investigación bibliográfica permite recopilar información necesaria para realizar la
monografía, de manera que es un tema analítico porque son datos precisos. Para entender
mejor los Metaloides se tiene que comprender más ampliamente los conceptos básicos de
los metales, los metaloides y sus aplicaciones.
El aprendizaje tiene mucha trascendencia. El alumno, además de aprehender los
conceptos teóricos, debe conocer los contenidos prácticos para que también pueda ver en
su entorno los productos en los que están presentes los metaloides.
44
Referencias
Chang, R. (2010). Química (10ª. Edición). China: McGraw-Hill Interamericana
Editores, S.A de CV.
Cotton, F. (2013). Química Inorgánica Avanzada. Lima. Recuperado de
Hearther, L., Lewis, S., N. (2008). Tintinalli. Medicina de Urgencia (7 edic.)
Brown. (1977). Química cuantitativa. España: Reverte.
Laubengayer. (1943). Preparación y propiedades del boro cristalino puro (Revista de la
American Chemical Society ed.). (R. d. Society, Ed.) Estados Unidos de America.
Schuler. (2002). Electrónica, principios y aplicacione. España: Reverte.
Los metaloides de Interamericana. McGraw- Hill//Interamericana Editores.
Recuperado de http://www.cusiritati.com/VpBon9Vz