Silicon: applikazzjoni, kimiċi u fiżiċi proprjetajiet

Wieħed mill-aktar elementi komuni fin-natura - huwa silika, jew silikon. Dan it-tqassim wiesa tindika l-importanza u s-sinifikat tal-kwistjoni. Hija malajr mifhuma u tgħallmu nies li tgħallmu kif jisfruttaw il silikon. L-użu tiegħu huwa bbażat fuq il-proprjetajiet speċjali ta 'li aħna ser nitkellmu aktar.

Silikon - element kimiku

Jekk inti tagħti deskrizzjoni ta 'din il-partita dwar is-sitwazzjoni fis-sistema perjodika, huwa possibbli li jiġu identifikati l-punti importanti li ġejjin:

1. Serjali numru - 14.
2. Perjodu - it-tielet żgħir.
3. Grupp - IV.
4. Sottogrupp - dar.
5. L-istruttura tal-qoxra elettron 'barra hija espressa bil-formula ² 3s 3P ^2.
6. element kimiku silikon Si hija murija b'simbolu, li hija ppronunzjata bħala "Silicium".
7. istat ta 'ossidazzjoni li juri: -4; 2; 4.
8. Il-valenza tal-atomu huwa IV.
9. Silikon piż atomiku hija 28.086.
10. Fin-natura, hemm tliet iżotopi stabbli ta 'l-element bl-numri tal-massa 28, 29 u 30.

Għalhekk, atomi tas-silikon mill-punt kimika ta 'opinjoni - l-element studjat biżżejjed, deskritta varjetà ta' proprjetajiet differenti.

Storja ta 'skoperta

Peress li l-natura stess tal-kontenut popolari u l-massa kien komposti differenti ta 'l-element, minn żminijiet antiki, in-nies użati biex tkun taf dwar il-proprjetajiet u l-ismijiet ta' ħafna minnhom. silikon pur huwa twil baqa lil hinn mill-limiti ta 'għarfien tal-bniedem fil-kimika.

Il-komposti l-aktar popolari, li kienu użati fil-nazzjonijiet domestiċi u industrijali kulturi antiki (Egyptians, Rumani, rusichi Ċiniż, Persjan u oħrajn) kienu prezzjuż u ħaġar semi-prezzjuż bbażati fuq ossidu tas-silikon. Dawn jinkludu:

• opal;
• blat kristall;
• Topaz;
• chrysoprase;
• Onyx;
• chalcedony u oħrajn.

għamel ukoll użu ta 'kwarz qodma u ramel tal-kwarz fil-kummerċ tal-kostruzzjoni. Madankollu, is-silikon elementali baqa 'mhux solvut sas-seklu XIX, għalkemm ħafna xjentisti ppruvaw fil vain biex tiddistingwiha minn komposti differenti, bl-użu u katalisti, u temperaturi għoljin, u anke l-elettriku. Dawn huma l-imħuħ brillanti, bħal:

• Carl Scheele;
• Gay-Lussac;
• Tenar;
• Gemfri Devi;
• Antuan Lavuaze.

Timplimenta b'suċċess kisba silikon pur irnexxielu Jens Jacobs Berzelius fl-1823. Għal dan huwa qatta esperjenza fwar fluworidu liga silikon u potassju metalliku. Bħala riżultat, modifika amorfu tal-element. L-istess xjenzati kienu mistiedna l-isem Latin għall-atomu miftuħ.

Still wara, fl-1855, xjenzat ieħor - St Claire Deville - rnexxielhom sintetizzati varjetà ta allotropes differenti - silikon kristallin. Billi l-għarfien ta 'dan l-element u l-proprjetajiet tiegħu sar malajr ħafna rifuż. In-nies għandhom induna li għandu l-karatteristiċi uniċi li tista 'faċilment jintużaw biex jilħqu l-bżonnijiet tagħhom stess. Għalhekk, illum wieħed mill-iżjed imfittex oġġetti fil-elettronika u t-teknoloġija - huwa s-siliku. L-użu tiegħu huwa biss tespandi fruntieri tagħha kull sena.

isem Russu mogħti atomu xjenzat Hess fil 1831. Huwa dan u mwaħħla sal-lum.

Kontenut fin-natura

Prevalenza fin-natura, silikon huwa t-tieni biss għall-ossiġnu. persentaġġ tagħha meta mqabbla ma 'atomi oħra jikkonsistu qoxra - 29.5%. Barra minn hekk, karbonju u silikon - żewġ elementi speċjali li jista jifforma pista ta 'konnessjoni ma' xulxin. Dan huwa għaliex għall-aħħar huma aktar minn 400 minerali naturali differenti, bħala parti minnhom sab fil-litosfera, idrosfera u l-bijomassa.

Fejn eżattament tinsab silikon?

1. Fis-saffi aktar profonda tal-ħamrija.
2. Il blat, ġibjuni u matriċi.
3. Fil-qiegħ ta 'korpi ta' ilma, speċjalment l-oċeani u l-ibħra.
4. Fil-pjanti u ħajja tal-baħar fil-renju annimal.
5. Fil-bnedmin u annimali art.

Inti jista 'trade mark xi wħud mill-minerali u blat aktar komuni bħala parti minnha hija preżenti f'ammonti kbar ta' silikon. Kimiċi minnhom hija tali li l-kontenut ta 'piż tal-element pur fih jilħaq 75%. Madankollu, il-figura eżatta tiddependi fuq it-tipi ta 'materjal. Allura, blat u minerali b'kontenut tas-silikon:

• feldspars;
• majka;
• amfibolu;
• opals;
• chalcedony;
• silikati;
• sandstones;
• silikati tal-aluminju;
• tafal u oħrajn.

Jakkumula-qxur u exoskeletons ta 'annimali tal-baħar, silikon eventwalment tifforma depożiti silika qawwija fuq il-qiegħ tal-għadajjar. Din hija waħda mis-sorsi naturali ta 'dan l-element.

Barra minn hekk, instab li Silicium jistgħu jeżistu fil-forma indiġeni pura - fil-forma ta 'kristalli. Iżda dawn id-depożiti huma rari ħafna.

Il-proprjetajiet fiżiċi ta 'silikon

Jekk inti tagħti karatterizzazzjoni 'l-element tas-sett ta' proprjetajiet fiżiċi u kimiċi, qabel kollox hemm bżonn li jinnomina l-parametri fiżiċi. Hawn taħt hawn ftit bażika:

1. Hija jeżisti f'żewġ modifiki allotropic - amorfu u kristallin, li huma differenti fil-proprjetajiet kollha.
2. Il kannizzata kristall hija simili ħafna għal dak ta 'djamant, għaliex karbonju u silikon f'dan ir-rigward huma prattikament identiċi. Madankollu, id-distanza bejn l-atomi ta 'differenti (aktar minn dak ta' silikon), għalhekk l-djamant aktar diffiċli u aktar b'saħħitha. tip kannizzata - kubi ċċentrata wiċċ.
3. Il-prodott huwa fraġli ħafna, isir plastik f'temperaturi għoljin.
4. It-temperatura tat-tidwib hija 1415˚S.
5. Togħlija punt - 3250˚S.
6. Sustanza Densità - 2.33 g / ^cm3.
7. Kulur Konnessjoni - griż fidda, espress il tleqqija metallika karatteristika.
8. Hija għandha proprjetajiet semikunduttur tajba, li huma kapaċi li jvarjaw biż-żieda ta 'aġenti varji.
9. Insolubbli fl-ilma, solventi organiċi u l-aċidi.
10. Speċifikament solubbli fl alkali.

Irreferi għall-proprjetajiet fiżiċi tal silikon jippermettu lin-nies biex tiġi ġestita u jużaha biex joħolqu varjetà ta 'prodotti. Per eżempju, proprjetajiet ibbażata fuq l-użu semiconductivity elettronika silikon pur.

proprjetajiet kimiċi

proprjetajiet kimiċi ta 'silikon jiddependu ħafna fuq il-kondizzjonijiet ta' reazzjoni. Jekk nitkellmu dwar is-sustanza pura ta 'ssettjar standard, inti għandek bżonn biex tindika attività baxxa ħafna. Kemm kristallin u silikon amorfu huma inerti ħafna. M'għandekx jinteraġixxu ma 'xi ossidanti qawwija (għajr fluworin) jew ma' aġenti tat-tnaqqis qawwi.

Dan huwa dovut għall-fatt li l-wiċċ tal-film ossidu materjal SiO ₂ hija ffurmata immedjatament, li jipprevjeni aktar interazzjonijiet. Huwa kapaċi li jiġu ffurmati taħt l-influwenza ta 'ilma, arja u fwar.

Jekk il-kondizzjonijiet standard bidla u jagħmlu tisħin tal-silikon għal temperatura ogħla 400s, reattività tiegħu se tiżdied b'mod qawwi. F'dan il-każ, se jirreaġixxu ma:

• ossiġnu;
• kull tip ta 'aloġenu;
• idroġenu.

Bil aktar żieda fit-temperatura, il-formazzjoni ta 'prodotti b'reazzjoni ma boron, nitroġenu u tal-karbonju. Ta 'importanza partikolari hija l-karbur tas-silikon - SiC, peress li huwa materjal li joborxu tajba.

Ukoll, il-proprjetajiet kimiċi ta 'silikon jidhru b'mod ċar fir-reazzjonijiet ma' metalli. Kontrihom hu ossidant, sabiex il-prodotti huma msejħa siliċjur. Tali komposti huma magħrufa għal:

• alkalin;
• alkalin;
• metalli ta 'transizzjoni.

Kompost għandha proprjetajiet mhux tas-soltu miksubin meta liga ta 'ħadid u tas-silikon. Dan iġorr l-isem ta 'ċeramika ferrosilicon u kien applikat b'suċċess fl-industrija.

Bil sustanzi kumplessi reazzjoni silikon ma jidħolx, sabiex kollha ta 'speċi tagħhom jistgħu jinħall biss:

• regia akkwa (taħlita ta 'nitriku u aċidi idrokloriku);
• alkali kawstika.

Għalhekk it-temperatura soluzzjoni għandha tkun mhux inqas minn 60 ° C Dan kollu jikkonferma l-bażi fiżiku materjal - kannizzata kristallina-djamant stabbli, tagħtiha saħħa u inertness.

Metodi għall-preparazzjoni

Preparazzjoni ta 'silikon fil-forma pura - il-proċess huwa pjuttost għoli ekonomikament. Barra minn hekk, bis-saħħa tal-proprjetajiet jew metodu tagħha tagħti biss 90-99% tal-prodott pur, filwaqt li l-impuritajiet fil-forma ta 'metalli u karbonju jibqgħu xorta. Hekk biss jiksbu l-għalf mhuwiex biżżejjed. Hija għandha wkoll kwalitattiv ċar ta 'elementi barranin.

B'mod ġenerali, il-produzzjoni ta 'silikon titwettaq f'żewġ modi ewlenin:

1. ramel abjad, li huwa ossidu tas-silikon pur SiO _2. Kalċinazzjoni ma 'metalli attivi (normalment manjeżju) hija ffurmata element ħielsa fil-forma ta' modifika amorfu. Il-purità ta 'dan il-metodu huwa għoli, il-prodott huwa miksub bi produzzjoni ta' 99.9 fil-mija.
2. Metodu aktar komuni fuq skala industrijali - ramel jdub tgħaqqid bis-sħana bl-kokk fi fran termali speċjalizzati. Dan il-metodu kien żviluppat minn xjenzjati Russi Beketovym N. N.

Aktar trattament huwa l-espożizzjoni għall-tindif metodi prodotti. Għal dan il-għan, aċidi jew aloġeni (chloro, fluoro).

silikon amorfu

karatteristika silikon se tkun kompluta jekk aħna ma eżaminax b'mod separat kull waħda minn tiegħu modifiki allotropic. L-ewwel minnhom - huwa amorfu. F'dan il-materjal ta 'kuntatt istat meqjus huwa kannella trab kannella, fin mxerrda. Huwa igroskopiku ħafna, ikun juri b'reattività għolja biżżejjed malli jisħnu. Taħt kundizzjonijiet standard, huwa kapaċi jinteraġixxu biss bil-qawwi ossidant - fluworin.

silikon amorfu Imsejħa huwa tip ta 'kristall mhuwiex kompletament korretta. kannizzata tiegħu turi li s-sustanza - hija forma ta 'silikon diviż b'mod fin eżistenti fil-forma ta' kristalli. Għalhekk, bħala tali, dawn il-modifiki --istess kompost.

Madankollu, il-proprjetajiet tagħhom ivarjaw, biex ngħidu hekk ta 'allotropes. Minnu nnifsu, il silikon amorfu għandu abbiltà għolja li svetopoglotitelnoy. Barra minn hekk, taħt ċerti ċirkostanzi, dan l-indikatur huwa ħafna aktar mgħaġġla minn minn forma kristallina simili. Għalhekk, huwa użat għal skopijiet industrijali. F'dan il-forma (trab) kompost huwa faċilment applikat għal kwalunkwe wiċċ, kemm jekk huwa plastik jew ħġieġ. Għalhekk, huwa xieraq għall-użu huwa s-siliku amorfu. L-applikazzjoni hija bbażata fuq il-manifattura ta 'ċelluli solari ta' daqsijiet differenti.

Għalkemm l-xedd ta 'batteriji ta' dan it-tip pjuttost malajr, minħabba l-brix tal-materjal film irqiq, iżda l-użu u d-domanda qed jikber biss. Wara kollox, anki fil-ħajja tas-servizz qasir ta 'ċelluli solari bbażati fuq silikon amorfu huma kapaċi jipprovdu l-enerġija għall-impriża kollha. Barra minn hekk, il-produzzjoni ta 'materjal bħal mingħajr skart, li jagħmilha ħafna ekonomiku.

Ippreparat minn tnaqqis ta 'modifika ta' komposti metalli attivi, eż, sodju jew manjesju.

silikon kristallin

Tleqq modifika griż fidda tal-element. Huwa f'din il-forma huwa l-aktar komuni u l-aktar popolari. Dan huwa spjegat minn sett ta 'proprjetajiet kwalitattivi posseduti mill-sustanza.

Karatteristiċi tal-kannizzata kristall silikon jinkludi tipi ta 'klassifikazzjoni tiegħu, kif huma bosta minnhom:

1. Elettronika ta 'kwalità - l-aktar nodfa u l-aktar għolja. Dan hu t-tip użat fl-elettronika biex jibnu strumenti sensittivi ħafna.
2. grad solari. L-isem innifsu jiddefinixxi l-qasam ta 'użu. Huwa wkoll silikon purità pjuttost għoli, l-użu tagħhom huwa meħtieġ li jinħoloq pannelli solari ta 'kwalità għolja u fit-tmexxija. konvertituri fotoelettrika li huma bbażati fuq l-istruttura tal-kristall huwa aktar kwalitattiv u jilbsu-reżistenti minn dawk magħmula billi jkun hemm modifika amorfu mill sputtering fuq tipi varji ta 'sottostrat.
3. silikon tekniku. F'dan it-tip ta 'sustanzi huma inklużi dawk il-kampjuni, li fihom madwar 98%-element pur. L-bqija jmur għal tipi varji ta 'impuritajiet:

• boron;
• aluminju;
• kloro;
• karbonju;
• fosfru u oħrajn.

L-aħħar tip tas-sustanza in kwistjoni hija wżata biex jinkiseb polycrystals silikon. Biex tagħmel dan, iwettqu l-proċess ta 'recrystallization. Konsegwentement, il-purità miksub minn prodotti bħal dawn, li jistgħu jiġu attribwiti għall-gruppi ta 'kwalità solari u elettroniku.

Billi polisilikon natura - huwa intermedju bejn il-modifika amorfu u kristall. Ma 'inkarnazzjoni tali huwa aktar faċli li taħdem, huwa aħjar li jkun riċiklabbli u tindif fluworin u klorin.

Prodotti li huma r-riżultat tista 'tkun kategorizzata kif ġej:

• multisilicon;
• monokristallini;
• Kristalli forma;
• ruttam tas-silikon;
• silikon tekniku;
• produzzjoni ta 'skart fil-forma ta' frak u ruttam ta 'materjal.

Kull wieħed minnhom huwa użat fl-industrija u huwa użat minn persuna kompletament. Għalhekk, proċessi ta 'produzzjoni, fuq silikon, huma kkunsidrati li mhux skart. Dan inaqqas b'mod sinifikanti l-valur ekonomiku tagħha, mingħajr ma jaffettwa l-kwalità.

Jużaw siliku pur

industrija tal-manifattura tas-silikon huwa stabbilit sew, u l-iskala tiegħu huwa pjuttost goffa. Dan huwa dovut għall-fatt li l-element bħala vojta, u fil-forma ta 'komposti varji, hija mifruxa u d-domanda fl-oqsma varji tax-xjenza u t-teknoloġija.

Fejn huwa użat kristallin u silikon amorfu fil-forma pura tagħha?

1. Fil-metallurġija bħala żieda illigar, l-abbiltà li jibdlu l-proprjetajiet ta 'metalli u ligi tagħhom. Għalhekk, huwa użat fil-tidwib ta 'l-azzar u ħadid fondut.
2. Tipi differenti ta 'sustanzi li jħallu l-inkarnazzjoni manifattura aktar nodfa - polisilikon.
3. Komposti silikon bil -materja organika - hija industrija kimika, li kien partikolarment popolari llum. materjali tas-silikon huma użati fil-mediċina, fil-manifattura ta 'utensili, għodod u ħafna aktar.
4. Produzzjoni ta 'pannelli solari varji. Dan il-metodu tal-kisba enerġija huwa wieħed mill-aktar promettenti fil-futur. favur l-ambjent, kost-effettiv u hardwearing --vantaġġi ewlenin ta dan l-elettriku.
5. lajters silikon użati għal żmien twil ħafna. Anke fi żminijiet antiki nies użati l-ispark żniet għall-tqabbid ta 'nar. Dan il-prinċipju huwa l-bażi għall-produzzjoni ta 'tipi varji ta' lajters. Illum, hemm speċi li fiha l-żnied hu sostitwit liga ta 'kompożizzjoni partikolari, li jagħti riżultati aktar malajr (arki).
6. Elettronika u l-enerġija solari.
7. zerkalets produzzjoni fil tagħmir tal-laser gass.

Għalhekk, silikon pur għandha ħafna ta 'proprjetajiet vantaġġuża u speċjali li jippermettu li tużaha biex joħolqu prodotti importanti u neċessarji.

L-użu ta 'komposti silikon

Flimkien ma 'sustanza sempliċi huma komposti użati u diversi silikon li huma b'mod wiesa' ħafna. Hemm industrija sħiħa li tissejjaħ silikat. Hija bbażata fuq l-użu ta 'sustanzi varji, li jinkludu din il-partita tal-biża. X'inhi l-konnessjoni u li huma prodotti?

1. ramel kwarz jew xmara - SiO _2. Hija użata għall-manifattura ta 'bini u materjali dekorattivi, bħal siment u ħġieġ. Bl-użu dawn il-materjali hija magħrufa sew. L-ebda kostruzzjoni mhuwiex mingħajr komponenti tad-dejta, li jikkonferma l-importanza ta 'komposti silikon.
2. ċeramika silikat, li jinkludi materjali bħal fuħħar, porċellana, briks u prodotti bbażati fuqhom. Dawn il-komponenti huma użati fil-mediċina, fil-manifattura ta 'oġġetti tal-mejda, dekorazzjonijiet, oġġetti tad-dar, il-kostruzzjoni u oqsma domestiċi oħra ta' attività umana.
3. Komposti silikonju - silikon, silika, żejt tas-silikon.
4. kolla silikat - jintuża bħala uffiċċju, fil pirotekniċi u l-kostruzzjoni.

Silikon, il-prezz tagħhom ivarja fis-suq dinji, iżda ma jaqsamx il-marka isfel ta '100 rublu Russu kull kilogramm (minn kristall) huwa sustanza popolari u ta' valur. Naturalment, il-komposti ta 'dan l-element kif ukoll u applikabbli b'mod wiesa'.

Ir-rwol bijoloġiku ta 'silikon

F'termini ta 'sinifikat għall-korp ta' silikon mingħajr sinifikat. kontenut tagħha u d-distribuzzjoni għal tessuti huwa kif ġej:

• 0.002% - muskoli;
• 0.000017% - għadam;
• Demm - 3.9 mg / l.

Kull jum għandhom jaqgħu fi madwar gramma waħda ta 'silikon, jew ser jiżviluppaw il-marda. Fatali mhuwiex fosthom, madankollu imtawwal silikon ġuħ twassal għal:

• telf ta 'xagħar;
• l-apparenza ta 'akne u pimples;
• fraġilità u fraġilità tal-għadam;
• permeabilità kapillari dawl;
• għeja u uġigħ ta 'ras;
• -ħolqien ta 'bosta tbenġil u tbenġil.

Għal pjanti, il silikon - traċċa element essenzjali meħtieġa għat-tkabbir normali u l-iżvilupp. Studji fl-annimali wrew li dawk l-individwi jikbru aħjar, li ta 'kuljum jikkunsmaw ammont suffiċjenti ta' silikon.