Szilícium: alkalmazás, kémiai és fizikai tulajdonságai

Az egyik leggyakoribb elemek a természetben - ez szilícium, vagy szilícium. Az ilyen széles körű terjesztése jelzi fontosságát és jelentőségét az ügyben. Gyorsan megértette és tanult ember, aki megtanulta, hogyan kell kihasználni a szilícium. Alkalmazását alapul speciális tulajdonsága, amely fogunk beszélni tovább.

Szilícium - egy kémiai elem

Ha adsz egy leírást ezt az elemet a helyzet a periódusos rendszer, akkor lehet, hogy azonosítsa a következő fontos pontokat:

1. Sorszám - 14.
2. Időszak - a harmadik kicsi.
3. Csoport - IV.
4. Alcsoport - haza.
5. A szerkezet a külső elektron héj által expresszált képletű ² 3s 3p ^2.
6. Kémiai elem szilícium Si jelöli egy szimbólum, amely ejtik „szilícium”.
7. Oxidációs állapotban, amelyben mutat: -4; +2; 4.
8. A vegyértéke az atom IV.
9. Silicon atomsúlya 28,086.
10. A természetben, három stabil izotópok a elem tömegszáma 28, 29 és 30.

Így, szilícium atomok a kémiai szempontból - az elem kielégítően tanulmányozták, a különféle tulajdonságok.

A felfedezések története

Mivel természeténél fogva a népszerű és tömeges tartalom különböző vegyületek az elem, ősidők óta, az emberek tudni a tulajdonságok és a nevét sokan. Tisztaságú szilíciumot hosszú maradt túl a humán ismeretek a kémia.

A legnépszerűbb vegyületek, amelyek alapján a háztartási és ipari nemzetek ősi kultúrák (egyiptomiak, a rómaiak, a kínai rusichi, perzsa és mások) volt drága, és féldrágakő alapján szilícium-oxid. Ezek közé tartoznak:

• opál;
• hegyikristály;
• topáz;
• chrysoprase;
• onyx;
• kalcedon és mások.

Is felhasználta a régi kvarc és kvarchomok az építőiparban. Azonban az elemi szilícium megoldatlan maradt, amíg a XIX században, bár sok tudós hiába próbáltak, hogy megkülönböztessék a különböző vegyületek segítségével, katalizátorok és a magas hőmérséklet, és még a villamos energia. Ezek a fényes elmék, mint például:

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

Végrehajtása sikeres megszerzése szilícium tiszta sikerült Jens Jacobs Berzelius 1823. Ehhez töltött élményt fluorid gőz ötvöző szilícium és fém-káliumot. Ennek eredményeként, egy amorf elem módosítását. Ugyanez a tudósok hívták meg a latin neve a nyílt atom.

Még később, 1855-ben, egy másik tudós - St. Claire Deville - sikerült szintetizálni a különböző módosulatok - kristályos szilícium. Mivel a tudás ezen elem és annak tulajdonságait vált nagyon gyorsan pótolni. Az emberek felismerték, hogy az egyedi jellemzők, amelyek nagyon jól lehet használni, hogy megfeleljen a saját igényeit. Ezért ma az egyik legkeresettebb darabok az elektronikai és technológia - szilícium. Használata csak bővíti határait évente.

Orosz nevet adták atom tudós Hess 1831-ben. Ez az, és beragadt a mai napig.

Tartalom jellegű

Előfordulása a természetben, a szilícium egy második csak oxigént. A százalékos összehasonlítva más atomok álló kéreg - 29,5%. Ezen felül, a szén és a szilícium - két speciális elem, amely képezhet egy áramkört összekötő egymással. Ezért az elmúlt több mint 400 különböző természetes ásványi anyagok, amelynek keretében ő talált a litoszféra, hidroszféra és a biomassza.

Pontosan hol van tartalmaz szilíciumot?

1. A mélyebb rétegekben a talaj.
2. A sziklák, víztározók és tömbök.
3. Az alján a víztestek, különösen az óceánok és tengerek.
4. A növények és a tengeri élet az állatvilágban.
5. Az emberek és a szárazföldi állatok.

Akkor jelöljék meg a leggyakoribb ásványok és kőzetek, mint egy része, amely jelen van a nagy mennyiségű szilíciumot. Vegyszerek őket olyan, hogy a tömeg-tartalom a tiszta elem ott eléri a 75%. Azonban a pontos szám attól függ, hogy milyen típusú anyag. Tehát, kőzetek és ásványok szilíciumot tartalmaznak:

• földpátok;
• csillám;
• amfibol;
• opál;
• kalcedon;
• szilikátok;
• homokkő;
• alumínium-szilikátok;
• agyag és más.

Felgyülemlését a héj és a külső vázának a tengeri állatok, szilícium végül formák erős szilíciumdioxid lerakódások alján tavak. Ez az egyik a természetes forrásai az elem.

Továbbá, azt találtuk, hogy Szilícium létezhetnek tiszta natív formában - a kristályok formájában. De az ilyen betétek nagyon ritka.

A fizikai tulajdonságok a szilícium

Ha adsz egy jellemzését az elem a sor fizikai és kémiai tulajdonságai, először meg kell jelölni a fizikai paraméterek. Íme néhány alapvető:

1. Létezik két allotropic módosításokkal - amorf és kristályos, amelyek különböznek az összes tulajdonságait.
2. A kristályrács nagyon hasonló a gyémánt, mert a szén és a szilícium e tekintetben gyakorlatilag azonos. Azonban, a az atomok közötti távolság a különböző (több, mint a szilícium), ezért a gyémánt sokkal nehezebb és erősebb. rács típusa - lapcentrált köbös.
3. A termék nagyon törékeny, plasztikussá válik magas hőmérsékleten.
4. Az olvadási hőmérséklet az 1415˚S.
5. Forráspont - 3250˚S.
6. Anyag Sűrűség - 2,33 g / cm ^3.
7. Szín Connection - ezüst szürke, kifejezve a jellemző fémes csillogás.
8. Ez jó félvezető tulajdonságokkal, amelyek képesek változhat a különböző hatóanyagokat hozzáadnánk.
9. Vízben, szerves oldószerek és savak.
10. Különösen oldható lúgok.

Lásd a fizikai tulajdonságait szilícium lehetővé teszi az emberek kezelni és felhasználni arra, hogy hozzon létre a különböző termékeket. Például, ingatlan használatán alapuló semiconductivity tiszta szilíciumból elektronika.

kémiai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságait szilícium erősen függ a reakció körülményeitől. Ha beszélünk a tiszta anyag standard beállításokat kell, hogy jelezze, nagyon alacsony aktivitás. Mind a kristályos és amorf szilícium nagyon közömbös. Nem lép kölcsönhatásba semmilyen erős oxidáló szerekkel (kivéve fluoratommal) vagy erős redukáló szerekkel.

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az az anyag felületén oxidfilm SiO ₂ képződik azonnal, amely megakadályozza a további kölcsönhatásokat. Ez képes lehet alakult hatása alatt a víz, a levegő és a gőzök.

Ha standard körülmények megváltoznak, és fűtés a szilícium feletti hőmérsékletre 400s, reakcióképessége növekedni fog erősen. Ebben az esetben, akkor reagálni:

• oxigén;
• mindenféle halogén;
• hidrogénatom.

A további növekedése a hőmérséklet, a termék képződés által bór, a nitrogén és a szén. Különösen fontos az a szilícium-karbid - SiC, hiszen ez egy jó dörzsölő anyag.

Továbbá, a kémiai tulajdonságok a szilícium világosan megmutatkozik reakciók fémekkel. Ellenük ő oxidálószer, így a termékeket nevezzük szilicidréteget. Az ilyen vegyületek ismertek:

• lúgos;
• lúgos;
• átmenetifémek.

Vegyület szokatlanok a tulajdonságai akkor kapunk, ha ötvöző a vas és a szilícium. Ez a nevét viseli Ferroszilícium kerámiák, és sikeresen alkalmazzák az iparban.

Az összetett anyagok reakciójával szilícium nem lép be, így minden fajuk képes feloldódni:

• aqua regia (keveréke salétromsav és hidrogén-klorid);
• maró lúgok.

Így az oldat hőmérsékletét nem lehet kevesebb, mint 60 ° C-on Mindez megerősíti a fizikai alapja az anyagot - rombusz stabil kristályrács, így ez erőt és tehetetlenség.

Előállítási módszerei

Előállítása szilícium tiszta formában - a folyamat meglehetősen drága gazdaságilag. Továbbá, folytán tulajdonságok bármelyik módszer ad csak 90-99% -os tisztaságú terméket, míg a szennyezések formájában fémek és szén marad még. Tehát csak a dolgok nem elég. Meg kell minőségileg is egyértelmű idegen elemek.

Általánosságban, a termelés a szilícium végezzük két fő módja:

1. Fehér homok, ami tiszta szilícium-oxid SiO _2. Kalcináljuk ez aktív fémek (általában magnézium) van kialakítva egy szabad elem formájában amorf módosulat. A tisztasága ez a módszer magas, a kapott termék a kitermelés 99,9 százalék.
2. A leggyakoribb módszer az ipari méretekben - folyási szinterezés homokot a koksz speciális termikus kemencékben. Ezt a módszert fejlesztette ki orosz tudósok Beketovym N. N.

További kezelés expozíció tisztítószerek módszerek. Erre a célra, savak vagy halogének (klór, fluor).

amorf szilícium

Silicon jellemző lesz teljes, ha nem tartja külön mindegyik allotropic módosításokat. Az első közülük - amorf. Ebben az állapotban tekinteni érintkező anyag egy barna por formájában, barna, finoman diszpergált. Erősen higroszkópos, hogy mutat elég nagy reakciókészséget melegítés hatására. Standard körülmények között képes kapcsolatba lépni csak a legerősebb oxidáló - fluor.

Úgynevezett amorf szilícium egy fajta kristály nem teljesen helyes. A rács azt mutatja, hogy az anyag - egy finomeloszlású szilícium meglévő kristályok formájában. Ezért, mint az ilyen, ezek a módosítások - ugyanaz a vegyület.

Azonban tulajdonságaik lehetnek, ezért beszélni allotropes. Önmagában, az amorf szilícium magas képes svetopoglotitelnoy. Ezen túlmenően, bizonyos körülmények között ez a mutató sokkal gyorsabb, mint egy hasonló kristályos formában. Ezért használják ipari célokra. Ebben a formában (por) vegyületet könnyen alkalmazható bármilyen felületre, függetlenül attól, hogy műanyag vagy üveg. Ezért alkalmas amorf szilícium. A kérelem alapja gyártásához napelemek különböző méretű.

Bár a kopás elemek ilyen típusú elég gyors, mivel a kopás a vékony film anyag, de a használata és a kereslet csak növekszik. Végtére is, még egy rövid élettartamú napelemek alapuló amorf szilícium képesek energiát biztosítanak az egész vállalkozás. Ezen túlmenően, a termelés az ilyen anyag hulladék nélkül, ami nagyon gazdaságos.

Redukálásával állítjuk elő egy módosított vegyületek aktív fémek, például nátrium vagy magnézium.

kristályos szilícium

Fényes ezüst-szürke elem módosítását. Ez ebben a formában a leggyakoribb és legnépszerűbb. Ez azzal magyarázható, egy sor minőségi tulajdonságai vannak az anyag.

Jellemzői a szilícium kristályrács tartalmazza az osztályozási típus, mivel több közülük:

1. Elektronikus minőség - a legtisztább és a legtöbb magas. Ez a fajta használják az elektronika építeni nagyon érzékeny eszközök.
2. Solar fokozat. A név maga határozza meg a felhasználási területet. Ez is egy meglehetősen nagy tisztaságú szilícium, amelyek használata szükséges megteremteni a magas minőségű és hosszú futás napelemek. Fotoelektromos átalakítók, amelyek alapján a kristályszerkezet inkább minőségi és kopásálló, mint azok, készült amorf módosulat katódporlasztással különböző típusú szubsztrát.
3. Műszaki szilícium. Ebben a fajta anyagok tartoznak azokat a mintákat, amelyek körülbelül 98% tiszta elem. Az összes többi megy a különféle szennyező anyagok:

• bór;
• alumínium;
• klóratom;
• szénatom;
• foszfor és egyéb.

Az utóbbi fajta a kérdéses anyag előállításához használt szilícium polikristályok. Ehhez hajtsa végre a műveletet átkristályosodás. Következésképpen, a tisztaság előállított ilyen termékek, amelyek annak tulajdonítható, hogy a csoportok a napenergia és az elektronikus minőségű.

A természet poliszilícium - ez közötti közbülső amorf és kristályos módosulatát. Egy ilyen megvalósítás könnyebb dolgozni, akkor jobb, ha újrahasznosítható és tisztító fluort és klórt.

Termékek, amelyek az eredmény a következőképpen csoportosíthatjuk:

• multisilicon;
• monokristályos;
• alakú kristályok;
• szilícium törmelék;
• Műszaki szilícium;
• termelési hulladék formájában fragmensek és az anyagveszteség is.

Mindegyik használják az iparban, és személy által használt teljesen. Ezért, gyártási folyamatok, a szilícium, tartják a nem hulladék. Ez jelentősen csökkenti a gazdasági értékét, anélkül, hogy a minőség.

A tiszta szilícium-

szilícium feldolgozóipar jól megalapozott, és annak mértéke meglehetősen terjedelmes. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az elem, mint egy üres, és abban a formában különböző vegyületek, széles körben elterjedt és a kereslet a különböző területeken a tudomány és a technológia.

Ahol alkalmazzák kristályos és amorf szilícium a lehető legtisztább formában?

1. A kohászati mint ötvözése mellett, az képes megváltoztatni a tulajdonságait fémek és ötvözeteik. Ezért használják az olvadás az acél és öntöttvas.
2. A különböző típusú anyagok elhagyó gyártási tisztább kiviteli alakban - poliszilícium.
3. Szilícium-vegyületek a szerves anyag - egy vegyipar, mely különösen népszerű ma. Szilikon anyagokat használnak a gyógyászatban, a gyártás eszközök, szerszámok és még sok más.
4. Termelés különböző napelemek. Ez a módszer megszerzésének energia az egyik legígéretesebb a jövőben. Környezetbarát, költség-hatékony és tartós - a fő előnye az ilyen villamos energia.
5. Silicon használt öngyújtók egy nagyon hosszú idő. Már az ókorban az emberek használják a kovakő szikra gyújtás tűz. Ez az elv az alapja a termelés különféle öngyújtó. Ma már olyan vegyületek, amelyekben a Flint helyébe ötvözet egy bizonyos összetételű, ami gyorsabb eredményeket (ívhúzás).
6. Elektronikai és napenergia.
7. Termelés zerkalets gáz lézeres eszközök.

Így tiszta szilíciumból van egy csomó előnyös és különleges tulajdonságokkal, amelyek lehetővé teszik, hogy használni, hogy hozzon létre fontos és szükséges termékeket.

A szilícium vegyületek

Amellett, hogy egy egyszerű anyagot alkalmazunk és a különböző szilícium-vegyületek, amelyek igen széles körben. Van egy egész iparág, hogy az úgynevezett szilikát. Ez alapján a használata a különböző anyagok, amelyek tartalmazzák ezt a fantasztikus elem. Mi a kapcsolat, és hogy gyártják?

1. Kvarchomokot vagy folyó - SiO _2. Ez gyártásához használt építési és dekorációs anyagok, mint például a cement és az üveg. Az ilyen anyagok használata jól ismert. Egyik a konstrukció nem adatok nélkül komponenseket, amely megerősíti, hogy fontos a szilíciumvegyületek.
2. Szilikát kerámiák, amely magában foglalja anyagok, mint a cserép, porcelán, tégla és termékek ezek alapján. Ezek az alkatrészek az orvostudományban, a gyártás étkészlet, dekoráció, háztartási cikkek, építőipari és egyéb hazai területeken az emberi tevékenység.
3. Szilikon vegyületek - szilikon, szilícium-dioxid, szilikon olaj.
4. Szilikát ragasztó - alkalmazunk irodában, pirotechnika és az építőipar.

Silicon, az ár változik, ami a világpiacon, de nem jut át a lefelé védjegy 100 orosz rubel kilogrammonként (kristály) népszerű és értékes anyag. Természetesen, a vegyületek ezen elem is, és széles körben alkalmazható.

A biológiai szerepe szilícium

Ami a jelentősége a szervezet számára a szilícium nélkül jelentősége. Ennek tartalma és megoszlása a szövetekben a következő:

• 0,002% - izom;
• 0.000017% - csont;
• Blood - 3,9 mg / l.

Minden nap kell esnie körülbelül egy gramm szilikon, vagy lesz a betegség kialakulására. Halálos nem közöttük, azonban hosszantartó éhezés szilícium vezet:

• hajhullás;
• megjelenése pattanások és mitesszerek;
• törékenység és a törékenység a csontok;
• fény kapilláris permeabilitás;
• fáradtság és fejfájás;
• a megjelenése számos zúzódások és horzsolások.

Azoknál a növényeknél a szilícium - esszenciális nyomelem szükséges a normális növekedéshez és fejlődéshez. Állatkísérletek kimutatták, hogy azok az egyének jobban nőnek, akik naponta fogyasztanak elegendő mennyiségű szilíciumot.