Silicon: application, kemikal at pisikal na katangian

Isa sa mga pinaka-karaniwang mga elemento sa kalikasan - ito ay silicium, o silikon. Ang ganitong mga malawak na pamamahagi ay nagpapahiwatig ng kahalagahan at kabuluhan ng mga bagay na ito. Ito ay mabilis na naunawaan at natutunan mga tao na natutunan kung paano upang samantalahin ng silikon. Paggamit nito ay batay sa mga espesyal na katangian ng kung saan kami ay makipag-usap nang higit pa.

Silicon - isang kemikal na elemento

Kung magbibigay sa iyo ng isang paglalarawan ng item na ito sa sitwasyon sa mga pana-panahong sistema, ito ay posible upang makilala ang mga sumusunod na mahalagang puntos:

1. Serial number - 14.
2. Period - isang third maliit.
3. Group - IV.
4. Subgroup - bahay.
5. Ang istraktura ng mga panlabas elektron shell ay ipinahayag sa pamamagitan ng formula ² 3s 3p ^2.
6. Chemical elemento silikon Si ay naka-denote sa pamamagitan ng isang simbolo, na kung saan ay binibigkas bilang "Silicium".
7. Oksihenasyon estado na ito exhibits: -4; +2; 4.
8. Ang valence ng atom ay IV.
9. Silicon atomic timbang ay 28.086.
10. Sa kalikasan, may tatlong stable isotopes ng mga elemento na may mass numero 28, 29 at 30.

Kaya, silikon atoms mula sa kemikal punto ng view ng - ang elemento sapat na pinag-aralan, na inilalarawan ng iba't-ibang ng iba't ibang mga properties.

Kasaysayan ng pagtuklas

Dahil ang tunay na likas na katangian ng mga popular at mass nilalaman ay iba't ibang mga compounds ng elemento, dahil ang sinaunang beses, ang mga tao na ginamit upang malaman ang tungkol sa mga ari-arian at ang mga pangalan ng marami sa kanila. Purong silikon ay matagal na nanatili sa kabila ng hangganan ng kaalaman ng tao sa kimika.

Ang pinaka-popular na mga compounds, na kung saan ay ginagamit sa domestic at pang-industriya bansa sinaunang kultura (taga-Ehipto, Roma, Chinese rusichi, Persian at iba pa) ay mahalaga at semi-mahalagang bato base sa silikon oksido. Kabilang dito ang:

• opal;
• bato kristal;
• topacio;
• crisopasio;
• onyx;
• chalcedony at iba pa.

Kaniyang iginawa rin ang paggamit ng lumang kuwarts at kuwarts buhangin sa pagtatayo ng negosyo. Gayunman, ang simple silikon nanatiling walang lutas hanggang sa XIX siglo, bagaman maraming mga siyentipiko ay may tried sa walang kabuluhan upang makilala ito mula sa iba't ibang compounds, gamit at catalysts, at mataas na temperatura, at kahit na kuryente. Ang mga ito ay ang maliwanag na isip, tulad ng:

• Carl Scheele;
• Bakla-Lussac;
• tenar;
• Gemfri Devi;
• Antuan Lavuaze.

Ipatupad ang matagumpay na pagkuha ng silikon purong nagtagumpay Jens Jacobs Berzelius noong 1823. Para sa siya ay ginugol karanasan plurayd singaw alloying silikon at metallic potassium. Bilang isang resulta, isang walang hugis pagbabago ng mga elemento. Ang parehong mga siyentipiko ay iniimbitahan na pangalang Latin para sa mga open atom.

Still mamaya, sa 1855, isa pang scientist - St. Claire Deville - pinamamahalaang upang synthesize isang iba't ibang mga iba't ibang mga allotropes - mala-kristal silikon. Dahil kaalaman ng mga ito ng elemento at mga katangian nito naging masyadong mabilis replenished. Ang mga tao ay may natanto na ito ay may natatanging mga tampok na maaaring tunay mabuti ay ginagamit upang matugunan ang kanilang sariling mga pangangailangan. Samakatuwid, ngayon isa sa mga pinaka na hinahangad pagkatapos ng mga item sa electronics at teknolohiya - ay silikon. ang paggamit nito ay lamang pagpapalawak ng mga hangganan nito sa bawat taon.

Russian pangalang ibinigay atom scientist Hess sa 1831. Ito ay ito at ma-stuck sa araw na ito.

Nilalaman sa kalikasan

Pagkalat sa kalikasan, silikon ay pangalawang lamang sa oxygen. Nito porsyento kung ihahambing sa iba pang mga atoms na binubuo ng crust - 29.5%. Sa karagdagan, carbon at silikon - dalawang espesyal na mga elemento na maaaring bumuo ng isang circuit sa pagkonekta sa isa't isa. Iyon ay kung bakit para sa huling higit sa 400 iba't ibang mga natural na mineral, bilang bahagi ng kung saan siya natagpuan sa lithosphere, kalawakan ng tubig at ang biomass.

Saan eksakto ay nilalaman silikon?

1. Sa mas malalim na layer ng lupa.
2. Ang mga bato, reservoirs at arrays.
3. Sa ibaba ng katawan ng tubig, lalo na ang mga karagatan at dagat.
4. Sa mga halaman at marine life sa kaharian hayop.
5. Sa mga tao at mga hayop sa lupa.

Maaari mong markahan ang ilan sa mga pinaka-karaniwang mineral at mga bato bilang isang bahagi ng kung saan ay naroroon sa malalaking halaga ng silikon. Kemikal ito ay tulad na ang bigat nilalaman ng purong sangkap sa ganyang bagay ay umabot sa 75%. Gayunman, ang eksaktong figure ay depende sa uri ng materyal. Kaya, mga bato at mineral na may nilalaman silikon:

• feldspars;
• mica;
• amphibole;
• opals;
• chalcedony;
• silicates;
• sandstones;
• aluminum silicate;
• clay at iba pa.

Magtamo nang sa shell at exoskeletons ng marine hayop, silikon kalaunan ay bumubuo ng isang malakas na silica deposito sa ibaba ng ponds. Ito ay isa sa mga likas na pinagkukunan ng sangkap na ito.

Higit pa rito, ito ay natagpuan na Silicium ay maaaring umiiral sa purong katutubong anyo - sa anyo ng mga kristal. Ngunit tulad deposito ay napakabihirang.

Ang pisikal na katangian ng silikon

Kung bigyan ka ng isang paglalarawan ng mga elemento ng hanay ng mga pisikal at kemikal na mga katangian, una sa lahat ng ito ay kinakailangan upang maitalaga ang mga pisikal na mga parameter. Narito ang ilang mga pangunahing:

1. Ito ay umiiral sa dalawang allotropic pagbabago - walang hugis at mala-kristal, na kung saan ay naiiba sa lahat ng ari-arian.
2. Ang kristal sala-sala ay tunay na katulad ng diyamante, dahil carbon at silikon sa kadahilanang ito ay halos magkapareho. Gayunman, ang distansya sa pagitan ng mga atoms ng iba't ibang (mas kaysa sa silikon), samakatuwid ang diamond magkano ang mas mahirap at mas malakas na. lattice type - face-Iginitna kubiko.
3. Ang produkto ay napaka malutong, nagiging plastic sa mataas na temperatura.
4. Ang pagtunaw ng temperatura ay 1415˚S.
5. Simula ng pagkulo - 3250˚S.
6. Substance Density - 2.33 g / cm ^3.
7. Kulay Connection - silver grey, nagpahayag ang mga katangi-metal kaningningan.
8. Ito ay may mahusay na mga katangian semiconducting, na kung saan ay magagawang mag-iba sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba't-ibang mga ahente.
9. Hindi matutunaw sa tubig, organic solvents at acids.
10. Sa partikular natutunaw sa alkalis.

Sumangguni sa mga pisikal na katangian ng silikon paganahin ang mga tao upang pamahalaan ito at gamitin ito upang lumikha ng isang iba't ibang mga produkto. Halimbawa, mga ari-arian na batay sa ang paggamit semiconductivity purong electronics silikon.

mga katangian ng kemikal

Kemikal na mga katangian ng silikon Matindi ang nakasalalay sa mga kondisyon reaksyon. Kung makipag-usap namin tungkol sa purong sangkap sa standard setting, kailangan mo upang ipahiwatig napakababang aktibidad. Ang parehong mga mala-kristal at walang hugis silikon ay napaka hindi gumagalaw. Huwag makipag-ugnayan sa anumang malakas na oxidizing agent (maliban sa fluorine) o may malakas na pagbabawas ng ahente.

Ito ay dahil sa ang katunayan na ang ibabaw ng materyal film oksido SiO ₂ ay nabuo agad, na pumipigil sa karagdagang pakikipag-ugnayan. Ito ay magagawang ma-nabuo sa ilalim ng impluwensiya ng tubig, hangin at vapors.

Kung karaniwang mga kondisyon baguhin at gumawa ng pag-init ng silikon sa isang temperatura sa itaas 400s, ang reaktibiti tataas Matindi. Sa kasong ito, ito ay tumugon na may:

• oxygen;
• lahat ng uri ng halogen;
• hydrogen.

Sa pamamagitan ng karagdagang pagtaas sa temperatura, ang mga pormasyon ng mga produkto sa pamamagitan ng reaksyon sa boron, nitrogen at carbon. Ng mga partikular na kahalagahan ay ang silikon karbid - tama, dahil ito ay isang magandang nakasasakit na materyal.

Gayundin, ang mga kemikal na mga katangian ng silikon ay malinaw na nakikita sa mga reaksyon na may metal. Laban sa kanila siya oxidant, kaya ang mga produkto ay tinatawag silicide. Ang ganitong mga compounds ay kilala para sa:

• alkalina;
• alkalina;
• transition metal.

Compound ay may di-pangkaraniwang katangian na nakuha nang alloying sa bakal at silikon. Tinitiis nito ang pangalan ng ferrosilicon ceramic at ay matagumpay na inilalapat sa industriya.

Na may masalimuot na sangkap reacting silikon ay hindi ipasok, kaya ang lahat ng kanilang mga species mabuwag lamang:

• aqua regia (isang pinaghalong mga nitrik at hydrochloric acids);
• caustic alkalis.

Kaya ang solusyon temperatura ay dapat na hindi mas mababa sa 60 ° C. Ang lahat ng ito Kinukumpirma ang pisikal na batayan ng materyal - diamond-stable mala-kristal na lattice, na nagbibigay ito ng lakas at kawalang-kilos.

Mga Paraan para sa paghahanda

Pagkuha ng silikon sa kanyang dalisay na anyo - ang proseso ay lubos na mahal matipid. Higit pa rito, sa pamamagitan ng kabanalan ng kanyang mga ari-arian ang alinman sa pamamaraan ay nagbibigay lamang ng 90-99% purong produkto, habang ang impurities sa anyo ng mga metal at carbon mananatili pa rin. Kaya lang makuha ang mga bagay-bagay ay hindi sapat. Ito ay dapat din kalitatibong malinaw ng mga banyagang elemento.

Sa pangkalahatan, ang produksyon ng silikon ay isinasagawa sa dalawang pangunahing paraan:

1. White sand, na kung saan ay isang purong silikon oksido SiO _2. Calcining ito sa aktibong metal (karaniwan ay magnesium) ay nabuo ng isang libreng elemento sa anyo ng isang amorphous pagbabago. Ang kadalisayan ng ang paraan na ito ay mataas na, ang produkto ay natamo ng isang ani ng 99.9 porsyento.
2. Ang isang mas karaniwang pamamaraan sa isang pang-industriya scale - isang magtunaw sintering buhangin na may coke sa pinasadyang mga thermal kilns. Ang pamamaraan na ito ay binuo ng Russian siyentipiko Beketovym N. N.

Ang karagdagang paggamot ay exposure sa paglilinis pamamaraan produkto. Para sa layuning ito, acids o halogens (chloro, fluorine).

walang hugis silikon

Silicon katangian ay hindi kumpleto kung hindi namin inisip nang hiwalay ang bawat isa sa kanyang allotropic pagbabago. Ang unang ng mga ito - ay walang hugis. Sa ganitong estado itinuturing contact materyal ay isang brown powder kayumanggi, makinis dispersed. Ay lubhang hygroscopic, ito exhibits isang sapat na mataas na reaktibiti sa heating. Sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon, ay magagawang upang makipag-ugnayan lamang sa pinakamatibay na oxidizer - fluorine.

Tinatawag na walang hugis silikon ay isang uri ng kristal ay hindi ganap na tama. Nito lattice ay nagpapakita na ang mga sangkap - ay isang anyo ng pino ang hinati silikon umiiral sa anyo ng mga kristal. Samakatuwid, sa gayon, ang mga pagbabagong ito - ang parehong compound.

Gayunman, ang kanilang mga ari-arian ay nag-iiba, kaya na makipag-usap ng mga allotropes. Sa pamamagitan ng kanyang sarili, ang walang hugis silikon ay may mataas na kakayahan upang svetopoglotitelnoy. Bilang karagdagan, sa ilalim ng ilang mga pangyayari, ang tagapagpahiwatig na ito ay lubhang mas mabilis kaysa sa isang katulad na mala-kristal na form. Samakatuwid, ito ay ginagamit para sa pang-industriya na layunin. Sa form na ito (powder) compound ay madaling ilapat sa anumang ibabaw, kung ito ay plastic o salamin. Samakatuwid, ito ay angkop para sa paggamit ay walang hugis silikon. Ang application ay batay sa paggawa ng mga solar cell ng iba't ibang laki.

Kahit na ang wear ng mga baterya na may ganitong uri lubos na mabilis, dahil sa ang hadhad ng manipis na film materyal, ngunit ang paggamit ng at demand na ay lumalaki lamang. Matapos ang lahat, kahit na sa isang maikling serbisyo ng buhay ng solar cells batay sa walang hugis silikon ay magagawang magbigay ng enerhiya para sa buong enterprise. Sa karagdagan, ang produksyon ng naturang materyal nang walang basura, na ginagawang napaka-ekonomiko.

Inihanda sa pamamagitan ng pagbabawas ng isang pagbabago ng mga compounds aktibong metal, hal, sodium o magnesium.

mala-kristal silikon

Makintab pilak-kulay abo pagbabago ng mga elemento. Ito ay ang form na ito ay ang pinaka-karaniwang at pinaka-popular. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang hanay ng mga mapaghambing katangian may nagmamay ari sa pamamagitan ng mga sangkap.

Mga katangian ng ang silikon kristal sala-sala ay nagsasama ng kanyang uri uuri, pati na ang ilan sa kanila:

1. Electronic kalidad - ang cleanest at ang pinaka-mataas. Ito ay ang uri na ginagamit sa electronics upang bumuo ng mataas na sensitibong instrumento.
2. Solar grado. Ang pangalan mismo tumutukoy sa mga lugar ng paggamit. Ito rin ay isang medyo mataas na kadalisayan silikon, ang paggamit ng kung saan ay kinakailangan upang lumikha ng isang mataas na kalidad at pang-tumatakbo solar panels. Photoelectric converter na ay batay sa mga kristal na istraktura ay mas mapaghambing at wear-lumalaban kaysa sa mga ginawa gamit ang walang hugis pagbabago sa pamamagitan sputtering sa iba't-ibang uri ng substrate.
3. Teknikal na silikon. Sa ganitong uri ng sangkap ay kasama ang mga samples, na naglalaman ng tungkol sa 98% purong elemento. Ang lahat ng mga natitirang napupunta sa iba't-ibang uri ng mga impurities:

• boron;
• aluminum;
• chloro;
• carbon;
• posporus at iba pang.

Ang huli uri ng sangkap na pinag-uusapan ay ginagamit upang makakuha ng silikon polycrystals. Upang gawin ito, isagawa ang proseso ng recrystallization. Bilang resulta, ang kadalisayan nakuha sa pamamagitan ng naturang mga produkto, na maaaring maiugnay sa mga grupo ng solar at electronic na kalidad.

Sa pamamagitan ng likas na katangian polysilicon - ito ay intermediate sa pagitan ng walang hugis at kristal pagbabago. Na may tulad na isang sagisag ay mas madali sa trabaho, ito ay mas mahusay na maging recyclable at paglilinis ng fluorine at murang luntian.

Mga produkto na ang resulta ay maaaring nakategorya bilang mga sumusunod:

• multisilicon;
• monocrystalline;
• hugis ba ay kristal;
• silikon scrap;
• Teknikal na silikon;
• produksyon ng mga basura sa anyo ng mga fragment at mga scrap ng materyal.

Ang bawat isa sa mga ito ay ginagamit sa industriya at ay ginagamit ng isang tao ganap. Samakatuwid, proseso ng produksyon, sa silikon, ay itinuturing na non-basura. Ito makabuluhang binabawasan nito pang-ekonomiyang halaga, nang hindi naaapektuhan ang kalidad.

Ang paggamit ng purong silikon

silikon pagmamanupaktura industriya ay mahusay na itinatag, at ang scale ay lubos na mahirap hawakan. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga elemento tulad ng isang blangko, at sa anyo ng mga iba't-ibang compounds, ay laganap at demand na sa iba't-ibang larangan ng agham at teknolohiya.

Kung saan ito ay ginagamit mala-kristal at walang hugis silikon sa kanyang purest form?

1. Sa metalurhiya bilang isang alloying karagdagan, ang kakayahan upang baguhin ang mga katangian ng metal at ang kanilang mga alloys. Kaya, ito ay ginagamit sa pagtunaw ng bakal at nagsumite ng bakal.
2. Iba't ibang mga uri ng mga sangkap umaalis sa paggawa cleaner embodiment - polysilicon.
3. Silicon compounds na may organic matter - ay isang kemikal industriya, na kung saan ay partikular na popular na ngayon. Silicone materyales ay ginagamit sa medisina, sa paggawa ng mga kagamitan, mga kasangkapan at marami pang iba.
4. Produksyon ng mga iba't-ibang mga solar panels. Ang paraan ng pagkuha ng enerhiya ay isa sa mga pinaka-promising sa hinaharap. Eco-friendly at cost-effective at hardwearing - ang pangunahing bentahe ng tulad ng kuryente.
5. Silicon lighter gamitin para sa isang mahabang panahon. Kahit na sa sinaunang beses na ginamit ng mga tao ang flint spark para sa pagsiklab ng apoy. prinsipyo na ito ay ang batayan para sa ang produksyon ng mga iba't-ibang uri ng mga lighter. Ngayon, may mga species na kung saan ang pingkiang bato ay napalitan ng isang haluang metal ng isang tiyak na komposisyon, kung saan ay nagbibigay ng mas mabilis na mga resulta (arcing).
6. Electronics at solar enerhiya.
7. Production zerkalets sa mga aparatong gas laser.

Sa gayon, purong silikon ay may isang pulutong ng mga pakinabang at mga espesyal na katangian na nagbibigay-daan upang gamitin ito upang lumikha ng mahalagang at kinakailangang mga produkto.

Ang paggamit ng mga compounds silikon

Bilang karagdagan sa isang simpleng sangkap ay ginagamit at iba't-ibang silikon compounds na kung saan ay masyadong malawak. May ay isang buong industriya na tinatawag silicate. Ito ay batay sa ang paggamit ng iba't-ibang mga sangkap, na kung saan isama ang awesome item. Ano ang koneksyon at na ginawa?

1. Kuwarts buhangin o ilog - SiO _2. Ito ay ginagamit para sa paggawa ng gusali at mapalamuting materyales, tulad ng semento at salamin. Ang paggamit ng naturang mga materyales ay mahusay na kilala. Wala sa mga construction ay hindi na walang mga sangkap ng data, na kung saan Kinukumpirma ang kahalagahan ng compounds silikon.
2. Silicate ceramic, na kinabibilangan ng mga materyales tulad ng palayok, porselana, brick at mga produkto batay sa mga ito. Ang mga sangkap ay ginagamit sa gamot, sa paggawa ng mga pinggan, mga dekorasyon, sambahayan item, konstruksiyon at iba pang mga domestic mga lugar ng aktibidad ng tao.
3. Silicone compounds - silicone, silica, silicone langis.
4. Silicate pandikit - ay ginagamit bilang isang opisina, sa pyrotechnics at konstruksyon.

Silicon, ang presyo ng kung saan ay nag-iiba sa merkado mundo, ngunit hindi i-cross ang pababang marka ng 100 Russian rubles per kilo (ng kristal) ay isang tanyag at mahalagang sangkap. Natural, ang mga compounds ng elementong ito pati na rin at malawak na naaangkop.

Ang biological papel na ginagampanan ng silikon

Sa mga tuntunin ng kahalagahan para sa katawan ng silikon na walang kabuluhan. Nito nilalaman at pamamahagi sa tisiyu ay ang mga sumusunod:

• 0.002% - kalamnan;
• 0.000017% - buto;
• Dugo - 3.9 mg / l.

Araw-araw ay dapat nabibilang sa tungkol sa isang gramo ng silikon, o bumuo ng sakit. Nakamamatay ay hindi kasama ng mga ito, gayunman matagal gutom silikon ay humahantong sa:

• buhok pagkawala;
• ang hitsura ng acne at pimples;
• hina at lutong ng mga buto;
• light maliliit na ugat pagkamatagusin;
• pagkapagod at sakit sa ulo;
• sa paglitaw ng maraming mga galos at pasa.

Para sa mga halaman, ang silikon - mahalagang elemento ng trace kinakailangan para sa normal na paglaki at pag-unlad. Animal pag-aaral ay pinapakita na ang mga indibidwal lumago mas mahusay na araw-araw na pagkonsumo ng isang sapat na dami ng silikon.