Silīcija: pieteikumu, ķīmiskās un fizikālās īpašības

Viens no visbiežāk elementiem dabā - tas ir Silīcija vai silikona. Šāda plaša izplatība norāda uz svarīgumu un nozīmi jautājumu. Tā ātri saprata un uzzināja cilvēkus, kas iemācījušies, kā izmantot silīciju. Tās izmantošana ir balstīta uz speciālām īpašībām, no kurām mēs runāsim tālāk.

Silicon - ķīmiskais elements

Ja jūs piešķirat aprakstu šā posteņa uz situāciju periodiskās sistēmas, ir iespējams identificēt šādus svarīgus punktus:

1. Sērijas numurs - 14.
2. Periods - trešā maza.
3. Group - IV.
4. Apakšgrupa - mājās.
5. Ārējā elektronu korpusa konstrukcija ir izteikts ar formulu ^2, 3s 3p ^2.
6. Elements silīcija apzīmē ar ķīmisko simbolu Si, ko izrunā "Silīcija".
7. Oksidēšanas stāvokļa, ko tā uzrāda: -4; +2; 4.
8. No atoma valence ir IV.
9. Silicon atomu svars ir 28,086.
10. Dabā ir trīs stabili izotopi elementa ar masu numuriem 28, 29 un 30.

Tādējādi, silīcija atomi no ķīmijas viedokļa - elements pietiekami izpētīts, aprakstīja dažādas īpašības.

Vēsture atklāšana

Kopš paša rakstura populārs un masu saturu bija dažādi savienojumi elementa, kopš seniem laikiem cilvēki izmanto, lai uzzināt par īpašībām un vārdus daudzi no viņiem. Pure silīciju ilgi palika aiz robežas cilvēka zināšanas ķīmijā.

Populārākās savienojumi, kas tika izmantoti iekšzemes un rūpniecības tautu senās kultūras (ēģiptieši, romieši, ķīniešu rusichi, persiešu un citi) bija dārgakmeņi un pusdārgakmeņi, pamatojoties uz silīcija oksīda. Tie ir šādi:

• opāls;
• kalnu kristāls;
• topāzs;
• chrysoprase;
• onikss;
• Halcedons un citi.

Arī izmantojusi veco kvarca un kvarca smiltis ar celtniecības biznesu. Tomēr silīcijs palika neatrisināts līdz XIX gadsimtā, kaut gan daudzi zinātnieki mēģināja veltīgi, lai atšķirtu to no dažādiem savienojumiem, izmantojot un katalizatorus, un augstām temperatūrām, un pat elektrības. Tie ir spilgti prāti, piemēram:

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

Ieviest veiksmīgi iegūstot silīcija tīrs izdevies Jens Jacobs Berzelius 1823. Lai to izdarītu, viņš pavadīja pieredzi fluorīds tvaiku sakausējumā silīciju un metāla kāliju. Tā rezultātā, amorfu modifikācija elementa. Tie paši zinātnieki tika aicināti latīņu nosaukumu atklātā atoma.

Tomēr vēlāk, 1855. gadā, vēl viens zinātnieks - St Claire Deville - izdevās sintezēt dažādas allotropes - kristālisko silīcija. Tā kā informācija par šo elementu un tās īpašības kļuva ļoti ātri papildināts. Cilvēki ir sapratuši, ka tas ir unikālas funkcijas, kas ir ļoti labi var izmantot, lai apmierinātu savas vajadzības. Tāpēc šodien ir viena pēc posteņu elektronikas un tehnoloģiju visvairāk pieprasītie - ir silīcija. Tās izmantošana ir tikai katru gadu paplašinās savas robežas.

Krievu vārds dots atoms zinātnieks Hess 1831.. Tā tas ir, un iestrēdzis līdz šai dienai.

Saturs dabā

Izplatība dabā, silīcijs ir otrais tikai uz skābekli. Tās procents, salīdzinot ar citiem atomiem, kas sastāv no garozas - 29,5%. Turklāt, ogleklis un silīcijs - divi īpašs elements, kas var veidot ķēdi, kas savieno ar vienu citu. Tieši tāpēc, lai pēdējais ir vairāk nekā 400 dažādas dabiskās minerālvielas, kas ir daļa no kuriem viņš atrodams litosfēras, hidrosfēras un biomasas.

Kur tieši ir ietverts silīciju?

1. Dziļākos slāņos augsnē.
2. Klintīm, rezervuāri un masīvi.
3. Apakšā ūdenstilpju, īpaši okeāniem un jūrām.
4. Ar augiem un jūras dzīvi dzīvnieku valstībā.
5. Cilvēkiem un sauszemes dzīvniekiem.

Jūs varat atzīmēt dažus no visbiežāk minerāliem un akmeņiem, kā daļa no kura ir klāt liels daudzums silīcija. Ķimikālijas viņiem ir tāda, ka svars saturs tīra elementa tajā sasniedz 75%. Tomēr precīzs skaitlis ir atkarīgs no veida materiāla. Tātad, ieži un minerāli ar silīcija saturu:

• laukšpatu;
• vizla;
• amphibole;
• opals;
• Halcedons;
• silikāti;
• smilšakmeņi;
• alumīnija silikāti;
• māls un citi.

Uzkrājot čaumalās un ekzoskeletona jūras dzīvnieku, silīcija galu galā veido spēcīgas kvarca noguldījumus apakšā dīķiem. Šis ir viens no dabas avotiem šī elementa.

Turklāt, tika konstatēts, ka silīcija var pastāvēt tīrā native veidā - kristālu formā. Bet šie noguldījumi ir ļoti reti.

Fiziskās īpašības silīcija

Ja jūs sniedzat raksturojumu kopuma fizikālo un ķīmisko īpašību elementu, vispirms ir nepieciešams, lai apzīmētu fizisko parametru. Šeit ir daži pamata:

1. Tā pastāv divas allotropic izmaiņām - amorfs un kristāliska, kas atšķiras visos īpašumos.
2. Kristāla režģa ir ļoti līdzīga tai, dimants, jo oglekļa un silīcija šajā ziņā ir gandrīz identiski. Tomēr attālums starp atomiem atšķiras (vairāk nekā silīcija), tāpēc dimantu ir daudz grūtāk un spēcīgāka. režģa tipa - sejas-centrētu kubisko.
3. Produkts ir ļoti trausls, kļūst plastmasas pie augstām temperatūrām.
4. Kušanas temperatūra ir 1415˚S.
5. Vārīšanās punkts - 3250˚S.
6. Viela Density - 2.33 g / ^cm3.
7. Krāsa Connection - sudraba pelēks, pauda raksturīgo metālisku spīdumu.
8. Tā ir laba pusvadītāja īpašības, kas spēj mainīties ar papildus dažādu aģentu.
9. Nešķīst ūdenī, organiskos šķīdinātājos un skābēm.
10. Konkrēti šķīst sārmu.

Skatiet fiziskajām īpašībām silīcija ļauj cilvēkiem vadīt to un izmantot to, lai izveidotu dažādus produktus. Piemēram, īpašības, pamatojoties uz lietošanu semiconductivity tīra silīcija elektroniku.

ķīmiskās īpašības

Ķīmiskās īpašības silīcija stipri atkarīgs no reakcijas apstākļiem. Ja mēs runājam par tīru vielu pie standarta iestatījumiem, jums ir nepieciešams, lai norādītu, ļoti zemu aktivitāti. Gan kristāliskā un amorfā silīcija ir ļoti inerta. Nelietojiet mijiedarboties ar jebkuru spēcīgiem oksidētājiem (izņemot fluors), vai ar spēcīgu reducētāju.

Tas ir saistīts ar to, ka uz materiāla virsmas oksīda plēvi SiO ₂ veidojas nekavējoties, kas neļauj papildu mijiedarbību. Tas spēj veidoties reibumā ūdens, gaisa un tvaiki.

Ja standarta apstākļi mainās, un padarīt apkure silīciju uz temperatūru virs 400S, tās reaktivitāte pieaugs ievērojami. Šajā gadījumā, tas reaģē ar:

• skābekļa atoms;
• visi halogēna veidu;
• ūdeņradis.

Ar turpmāku pieaugumu temperatūrā, veidojot produktu, reaģējot ar boru, slāpekļa un oglekļa. Īpaši svarīgi ir, silīcija karbīda - SiC, jo tas ir labs abrazīvs materiāls.

Arī ķīmiskās īpašības silīcija ir skaidri redzams reakcijas ar metāliem. Pret tām viņš oksidētājs, tāpēc produkti tiek saukti silicīda. Šādi savienojumi ir zināms:

• sārmains;
• sārmains;
• pārejas metāliem.

Savienojums ir neparastas īpašības, kas iegūtas, kad sakausējumā dzelzs un silīcija. Tajā dots nosaukums ferosilīcija keramikas un ir veiksmīgi piemērota šajā nozarē.

Ar sarežģītas vielas reaģējot silīcija neieiet, lai visas savas sugas spēj izšķīdināt tikai:

• aqua regia (maisījums slāpekļa un sālsskābi skābēm);
• kodīgus sārmus.

Tādējādi šķīdums temperatūrai jābūt ne mazāka par 60 ° C Tas viss apliecina fizisko pamatu materiālu - dimanta stabilu kristālisko režģi, dodot tai spēku un inertums.

Metodes sagatavošanai

Sagatavošana Silīcija tīrā veidā - process ir diezgan dārga ekonomiski. Turklāt, ņemot vērā to īpašības vai nu metode dod tikai 90-99% tīru produktu, bet piemaisījumi veidā metālu un oglekļa paliek joprojām. Tik vienkārši iegūt stuff nav pietiekami. Tas būtu arī kvalitatīvi skaidrs ārvalstu elementu.

Kopumā ražošanas silīcija tiek veikta divos galvenajos veidos:

1. White smiltis, kas ir tīrs ir silīcija oksīds SiO _2. Apdedzināšana to ar aktīvo metālu (parasti magnija) ir izveidota bezmaksas elementu formā amorfu modifikācijas. Ar šo metodi tīrība ir augsts, produkts tiek iegūts ar kura iznākums ir 99,9 procentiem.
2. Vairāk izplatīta metode, rūpnieciskā mērogā - kausējuma aglomerācijai smiltis ar koksu specializētajos termiskās krāsnīs. Šī metode tika izstrādāta ar Krievijas zinātniekiem Beketovym N. N.

Turpmāka ārstēšana ir pakļaušana tīrīšanas līdzekļi metodes. Šim nolūkam, skābju vai halogēns (hlora atoms, fluora).

amorfā silīcija

Silicon pazīme būs nepilnīgs, ja mēs neuzskatām atsevišķi katrai tās allotropic modifikācijas. Pirmais no tiem - ir amorfa. Šajā stāvoklī uzskatīt kontakta materiāls ir brūns pulveris brūns, smalki disperģētas. Ir ļoti higroskopisks, tas uzrāda pietiekami augstu reaktivitāti karsējot. Saskaņā ar standarta apstākļos, spēj sadarboties tikai ar spēcīgāko oksidētāju - fluoru.

Sauc amorfā silīcija ir sava veida kristāla nav pilnīgi pareizs. Tās režģa liecina, ka viela - ir forma smalki sadalīts silīcija esošajā formā kristāli. Tādēļ, kā, piemēram, šīs izmaiņas - tas pats savienojums.

Tomēr, to īpašības atšķiras, tāpēc runāt par allotropes. Pats par sevi, amorfs silīcija ir augsta spēja svetopoglotitelnoy. Turklāt, ievērojot noteiktus nosacījumus, šis skaitlis vairākas reizes lielāks nekā līdzīga kristāliskā formā. Tāpēc tiek izmantota rūpnieciskiem mērķiem. Tādā veidā (pulveris) savienojums ir viegli piemērot jebkuras virsmas, vai tas ir plastmasas vai stikla. Tādēļ, tas ir piemērots izmantošanai ir amorfais silīcija. Pieteikums ir balstīts uz ražošanas saules šūnas dažādu izmēru.

Lai gan nodiluma bateriju šāda veida diezgan ātri, jo ar nobrāzumiem no plānas plēves materiāla, bet izmantošanas un pieprasījumam ir tikai pieaug. Galu galā, pat īsu kalpošanas saules šūnas, pamatojoties uz amorfā silīcija spēj nodrošināt enerģiju visam uzņēmumam. Turklāt produkcija šādu materiālu bez atkritumiem, kas padara to ļoti ekonomiski.

Sagatavoja reducējot modifikācijas savienojumu aktīvo metālu, piemēram, nātrija vai magnija.

kristāliska silīcija

Shiny sudraba pelēks modifikācija elementa. Tā ir šī forma ir visizplatītākais un populārākais. Tas ir saistīts ar kopumu augstas kvalitātes īpašumiem glabājis vielu.

Raksturojums no silīcija kristāla režģa ietver tās klasifikācijas veidi, jo ir vairāki no tiem:

1. Elektroniskā kvalitāte - tīrākais un visvairāk augsta. Tas ir sava veida izmanto elektronikā, lai veidotu ļoti jutīgus instrumentus.
2. Saules pakāpes. Nosaukums pats par sevi definē jomu izmantošanu. Tas ir arī diezgan augstas tīrības silīcija, kuru izmantošana ir nepieciešama, lai izveidotu augstas kvalitātes un ilgtermiņa darbojas saules paneļi. Fotoelektriskie pārveidotāji, kas balstās uz kristāla struktūrā ir vairāk kvalitatīva un nodilumu izturīgiem nekā tos, kas izgatavoti, izmantojot amorfs modifikāciju apsmidzinot uz dažāda veida substrāta.
3. Tehniskā silīcija. Ar šāda veida vielām ir iekļautas paraugus, kas satur apmēram 98% tīras elementu. Viss pārējais iet uz dažādu veidu piemaisījumi:

• bors;
• alumīnijs;
• CI;
• oglekļa atomi;
• fosfors un citi.

Pēdējais veids attiecīgās vielas tiek izmantots, lai iegūtu silīcija polycrystals. Lai to izdarītu, veic procesu rekristalizācijas. Līdz ar tīrības iegūts, tādiem produktiem, kurus var attiecināt uz grupām saules un elektronisko kvalitāti.

Ar dabas polisilīcija - tas ir starpprodukts starp amorfā un kristāla modifikācijas. Ar šāda iemiesojums, ir vieglāk strādāt, tas ir labāk, lai būtu pārstrādājami un tīrīšanas fluors un hlors.

Produkti, kas ir rezultāts var klasificēt šādi:

• multisilicon;
• monokristālu;
• formas kristāli;
• silīcija lūžņi;
• Tehniskā silīcija;
• ražošana atkritumu veidā fragmentu un atgriezumiem materiāla.

Katrs no tiem tiek izmantots rūpniecībā un persona tiek izmantots pilnībā. Tāpēc, ražošanas procesus, uz silīcija, tiek uzskatīti par bezatlikumu. Tas ievērojami samazina tās ekonomisko vērtību, neietekmējot kvalitāti.

Izmantojot tīru silīciju

silīcija ražošanas nozare ir labi izveidota, un tās apjoms ir diezgan apjomīgi. Tas ir saistīts ar faktu, ka elements, kā tukšu, un tādā veidā, dažādu savienojumu, ir plaši izplatīta un pieprasījums dažādās zinātnes jomās un tehnoloģijām.

Ja tiek izmantots kristāliskajā un amorfā silīcija tā tīrākajā formā?

1. Metalurģijā kā sakausēšanas Turklāt, spēja mainīt īpašības metālu un to sakausējumu. Tādējādi, tas tiek izmantots kušana tērauda un čuguna.
2. Dažāda veida vielu atstāj ražošanā tīrāku iemiesojums - polisilīcija.
3. Silikona savienojumi ar organisko vielu - ir ķīmiskā rūpniecība, kas bija īpaši populārs šodien. Silikona materiāli tiek izmantoti medicīnā, ražošanā piederumi, instrumentus un daudz ko citu.
4. Ražošana dažādu saules paneļiem. Šī metode enerģijas iegūšanas, ir viens no daudzsološākajiem nākotnē. Videi draudzīgs, izmaksu ziņā efektīvu un ilgmūžību - galvenās priekšrocības šāda veida elektrību.
5. Silīcija šķiltavas izmanto ļoti ilgu laiku. Pat senos laikos cilvēki izmantoja Flint dzirksteles par aizdegšanās uguns. Šis princips ir pamats, lai ražotu dažāda veida šķiltavas. Šodien ir sugas, kurā krama aizstāj ar sakausējuma noteiktu sastāvu, kas dod vairāk ātrie rezultāti (dzirksteļošanu).
6. Elektronika un saules enerģija.
7. Ražošanas zerkalets ar gāzes lāzera ierīcēm.

Tādējādi, tīra silīcija ir daudz izdevīgu un speciālām īpašībām, kas ļauj to izmantot, lai radītu būtiskus un nepieciešamos produktus.

No silīcija savienojumu lietošana

Papildus vienkāršu vielu tiek izmantotas un dažādu silīcija savienojumi, kas ir ļoti plaši. Ir vesela nozare, kas tiek saukta par silikāta. Tā ir balstīta uz izmantošanu dažādu vielu, kas ietver šo awesome objektu. Kāda ir saikne, un ka tiek ražoti?

1. Kvarca smiltis vai river - SiO _2. To izmanto, lai ražotu celtniecības un apdares materiālu, piemēram, cementa un stikla. tādus materiālus lietošana ir labi zināma. Neviens no būvniecībā nav bez datu komponenti, kas apliecina, cik svarīgi silikona savienojumi.
2. Silikāta keramikas, kas ietver tādus materiālus kā māla, porcelāna, ķieģeļu un produktiem, pamatojoties uz tiem. Šie komponenti ir izmantojami medicīnā, ražošanā galda piederumi, rotājumi, mājsaimniecības priekšmetus, būvniecībā un citās iekšzemes cilvēka darbības sfērās.
3. Silikona savienojumi - silikona, silīcija dioksīds, silikona eļļas.
4. Silikāta līmes - tiek izmantota kā biroja telpas, pirotehnikas un būvniecībā.

Silicon, kuru cena svārstās no pasaules tirgus, bet nešķērso lejup zīmi 100 Krievijas rubļu kilogramā (kristāla) ir populārs un vērtīgs saturs. Protams, savienojumi šī elementa, kā arī un plaši piemērojamas.

Bioloģiskā loma silīcija

Runājot par nozīmīgi ķermeņa silīcija bez nozīmes. Tās saturs un sadali audos, ir šāds:

• 0.002% - muskuļu;
• 0.000017% - kaulu;
• Blood - 3.9 mg / l.

Katru dienu vajadzētu nonākt aptuveni vienu gramu silīcija, vai arī attīstās slimība. Nāvīga nav starp tām, tomēr ilgstoša badošanās silīcija vedina:

• matu izkrišana;
• izskats pinnes un pimples;
• trauslumu un trauslums kauliem;
• gaisma kapilāro caurlaidība;
• nogurums un galvassāpes;
• rašanos daudzu sasitumi un zilumi.

Par augiem, silīcijs - būtiska mikroelementu, kas nepieciešami normālai augšanai un attīstībai. Eksperimenti ar dzīvniekiem ir pierādījuši, ka tas ir labāk augt tiem indivīdiem, kuri katru dienu patērē pietiekams daudzums silīcija.