Силиконската: примена, хемиски и физички својства

Еден од најчестите елементи во природата - тоа е силициум или силикон. Таквите широка дистрибуција укажува на важноста и значењето на ова прашање. Таа брзо се разбере и учени луѓе кои научиле како да ги искористат силикон. Неговата употреба е врз основа на посебните својства на кој ние ќе зборуваме понатаму.

Силициум - хемиски елемент

Ако ви даде опис на оваа точка на ситуацијата во периодниот систем, тоа е можно да се идентификуваат следниве важни точки:

1. Сериски број - 14.
2. Период - трета мал.
3. Група - IV.
4. Подгрупа - дома.
5. Структурата на надворешниот електрони школка е изразена со формулата ² 3S 3P ^2.
6. Хемиски елемент силикон Si е означена со симбол, кој се изговара како "Силициум".
7. Оксидационен која тој покажува: -4; +2; 4.
8. Валентни на атомот е IV.
9. Силиконската атомски тежина е 28,086.
10. Во природата, постојат три стабилни изотопи на елементот со маса број 28, 29 и 30.

Така, силикон атоми од хемиска гледна точка - елементот доволно проучен, опишани различни својства.

Историја на откривање

Од самата природа на популарни и маса содржина е различни соединенија на елементот, уште од античките времиња, луѓето користат да се знае за својствата и имињата на многу од нив. Чист силициум е долго време остана надвор од границите на човечкото знаење во хемијата.

Најпопуларните соединенија, кои се користат во домашни и индустриски нации древните култури (Египќаните, Римјаните, кинески rusichi, персиски и други) биле скапоцени и полускапоцени камења врз основа на силициум оксид. Тие вклучуваат:

• опал;
• камен кристал;
• топаз;
• хрисопрас;
• оникс;
• халкидон и други.

Исто така, направи употреба на стари кварц и кварцен песок во градежниот бизнис. Сепак, на елементарен силициум остана нерешен до XIX век, иако многу научници се обидувале да се разликува од различни соединенија, користење и катализатори, и високите температури, па дури и електрична енергија. Овие се светли умови, како што се:

• Карл Шеле;
• Геј-Лисак;
• Tenar;
• Gemfri Деви;
• Antuan Lavuaze.

Успешно спроведување добивање на чист силициум успеа Јенс Џејкобс Berzelius во 1823 година. За ова тој поминал искуство флуорид пареа легирање силикон и метални калиум. Како резултат на тоа, аморфна на промена на елементот. Истите научници беа поканети да латинско име за отворен атом.

Сепак подоцна, во 1855 година, уште еден научник - Сент Клер Девил - успеал да синтетизира различни алотропи - кристален силициум. Од познавање на овој елемент и нејзините својства стана многу брзо се обновуваат. Луѓето се сфати дека тоа има уникатни карактеристики кои многу добро може да се користи за да ги задоволат своите потреби. Затоа, денес е еден од најбараните по ставки во електроника и технологија - е силикон. Неговата употреба е само проширување на своите граници секоја година.

Руската име дадено атом научник Хес во 1831 година. Тоа е тоа и се залепи за овој ден.

Содржина во природата

Преваленца во природата, силициум е само втор на кислород. Неговиот процент во споредба со други атоми која се состои од кора - 29.5%. Покрај тоа, јаглерод и силициум - две специјални елемент што може да се формира коло поврзува една со друга. Тоа е причината зошто во последните повеќе од 400 различни природни минерали, како дел од кои тој се најде во литосфера, хидросфера и биомаса.

Каде точно се содржи силикон?

1. Во подлабоките слоеви на почвата.
2. Карпи, резервоари и низи.
3. На дното на водните тела, особено на океаните и морињата.
4. Во растенија и морски живот во царството на животните.
5. Кај луѓето и копнените животни.

Можете да обележите некои од најчестите минерали и камења како дел од кој е присутен во големи количини на силициум. Хемикалии нив е таква што содржината на тежината на чистата елемент во него достигнува 75%. Сепак, точната бројка зависи од видот на материјалот. Значи, карпи и минерали со содржината на силициум:

• feldspars;
• мика;
• амфибол;
• опал;
• халкидон;
• силикати;
• песочници;
• алуминиумски силикати;
• глина и други.

Акумулира во школки и exoskeletons на морски животни, силициум крајот формира силна силика депозити на дното на бари. Ова е еден од природните извори на овој елемент.

Исто така, беше откриено дека Силициум може да постојат во чист мајчин форма - во форма на кристали. Но, овие депозити се многу ретки.

Физичките својства на силикон

Ако ви даде карактеризација на елемент на сет на физички и хемиски својства, прв од сите тоа е потребно да се назначи на физичките параметри. Еве неколку основни:

1. Таа постои во две алотропни модификации - аморфна и кристален, кои се разликуваат во сите својства.
2. кристално решетки е многу слична на онаа на дијамант, бидејќи јаглерод и силикон во овој поглед се речиси идентични. Сепак, растојанието меѓу атомите на различни (повеќе од тоа на силициум), па затоа дијамант многу потешко и посилна. решетката тип - лице-центрирани кубни.
3. Производот е многу кршливи, станува пластика на високи температури.
4. температура на топење е 1415˚S.
5. Точка на вриење - 3250˚S.
6. Супстанција густина - 2.33 g / ^cm3.
7. Боја на врската - сребрено-сив, изразена карактеристика метален сјај.
8. Таа има добра semiconducting својства, кои се во можност да се разликуваат со додавање на различни агенти.
9. Нерастворлив во вода, органски растворувачи и киселини.
10. Поточно растворлив во бази.

Се однесуваат на физичките својства на силикон им овозможи на луѓето да управуваат со него и го користат за да се создаде различни производи. На пример, својства, базирани на употребата semiconductivity чист силициум електроника.

хемиски својства

Хемиски својства на силикон силно зависи од условите на реакцијата. Ако зборуваме за чиста супстанција во стандардна поставките, треба да се покаже многу ниска активност. И кристален и аморфен силициум се многу инертен. Не комуницирате со силни оксидирачки агенси (освен флуор) или со силна намалување на агенти.

Ова се должи на фактот дека на површината на оксид филм материјалот SiO ₂ е формирана веднаш, со што се спречува понатамошно интеракции. Тоа е во состојба да се формира под влијание на водата, воздухот и пареи.

Ако стандардни услови се промени и да се направи загревање на силикон на температура над 400˚S, реактивност ќе се зголеми силно. Во овој случај, таа ќе реагира со:

• кислород;
• сите видови на халоген;
• водород.

Со понатамошно зголемување на температурата, формирање на производи со реакција со бор, азот и јаглерод. Од особено значење е силициум карбид - SiC, бидејќи тоа е добра абразивен материјал.

Исто така, на хемиски својства на силикон, јасно се гледаат во реакција со метали. Против нив тој оксиданс, така што производи се нарекуваат силикат. Тие соединенија се познати за:

• алкална;
• алкална;
• преодните метали.

Соединението ја има необични својства добиени при мешање на железо и силициум. Го носи името на феросилициум керамика и успешно се применува во индустријата.

Со комплексни супстанции реагираат силикон не влегува, така што сите од својот вид во можност да го распушти само:

• аква regia (мешавина на азотна и хлороводородна киселина);
• сода бази.

Така на решение температура треба да биде помал од 60 ° C. Сето ова потврдува физичката основа материјал - дијамант стабилни кристални решетки, што му дава сила и инертност.

Методи за подготовка

Подготовка на силикон во чиста форма - процесот е прилично скапи економски. Исто така, врз основа на својот имот или метод дава само 90-99% чист производ, додека нечистотии во форма на метали и јаглерод остане мирен. Значи само да се работи не е доволно. Исто така, треба квалитативно јасно на странски елементи.

Во принцип, за производство на силициум се врши во две главни начини:

1. Бела песок, кој е чист силициум оксид SiO _2. тоа calcining со активен метали (обично магнезиум) е формиран слободен елемент во форма на аморфен модификација. За чистота на овој метод е висока, производот е добиен со принос од 99,9 проценти.
2. А повеќе заеднички метод на индустриско ниво - се топи синтерување песок со Кока-Кола во специјализирани термо печки a. Овој метод е развиен од страна на руските научници Beketovym Н. Н.

Понатамошно лекување изложеност на производи за чистење методи. За таа цел, киселини или халогени елементи (хлоро, флуоро).

аморфен силициум

Силиконската карактеристика ќе биде некомплетно ако ние не се разгледа одделно секој од своите алотропни модификации. Првата од нив - е аморфен. Во оваа држава се смета материјал контакт е кафеав прашок кафеава, ситно дисперзирани. Е високо хигроскопна, што покажува доволно висока реактивност на греење. Во стандардни услови, е во состојба да комуницираат само со најсилниот оксиданс - флуор.

Наречен аморфен силициум е еден вид на кристали не е целосно точна. Нејзините решетки покажува дека супстанцијата - е форма на ситно поделени силикон постојат во форма на кристали. Затоа, како што се, овие измени - исто соединение.

Сепак, нивните својства се разликуваат, па да се зборува за алотропи. Сам по себе, аморфен силициум има висока способност да svetopoglotitelnoy. Покрај тоа, во одредени околности, овој индикатор е многу побрзо отколку од слична кристална форма. Поради тоа, се користи за индустриски цели. Во оваа форма (во прав) соединение е лесно се применува на било која површина, без разлика дали тоа е пластика или стакло. Затоа, тоа е погоден за употреба е аморфен силициум. На барањето се заснова на производство на соларни ќелии од различни големини.

Иако носат на батерии од овој тип доста брзо, како резултат на абразија на тенок филм материјали, но употребата на и побарувачката е само расте. По сите, дури и во краток век на соларни ќелии врз основа на аморфен силициум се во можност да обезбеди енергија за целото претпријатие. Покрај тоа, производството на таков материјал без отпад, што го прави многу економичен.

Изготвено од редукција на промена на соединенија со активните метали, на пример, натриум или магнезиум.

кристален силициум

Сјајна сребро-сива на промена на елементот. Тоа е овој вид е најчестите и популарни. Ова се објаснува со сет на квалитативните својства опседнат од супстанцијата.

Карактеристики на силикон кристално решетки вклучува неговите видови класификација, како што се и неколку од нив:

1. Електронски квалитет - најчистите и Севишниот. Ова е вид се користат во електрониката да се изгради високо осетливи инструменти.
2. Соларни одделение. Самото име дефинира област на користење. Тоа е исто така доста високо силикон чистота, употребата на кои е потребно да се создаде висок квалитет и долготрајната соларни панели. Фотоелектрически конвертори кои се базирани на кристалната структура е поквалитетно и отпорни на абење од оние кои се направени со користење на аморфен модификација од sputtering на различни видови на подлогата.
3. Технички силикон. Во овој вид на супстанции се вклучени оние примероци, кои содржат околу 98% чист елемент. Сите остатокот оди за различни видови на нечистотии:

• бор;
• алуминиум;
• хлоро;
• јаглерод;
• фосфор и други.

Вториот вид на супстанцијата за која станува збор се користи за да се добие силикон polycrystals. Да го направите ова, да се спроведе процесот на рекристализација. Како резултат на тоа, чистотата добиени од страна на такви производи, кои може да се припише на групи на соларната и електронска квалитет.

По природа polysilicon - тоа е средно помеѓу аморфен и кристална модификација. Со таква олицетворение е полесно да се работи, тоа е подобро да се рециклира и чистење на флуор и хлор.

Производи кои се резултат може да се категоризираат како што следува:

• multisilicon;
• monocrystalline;
• во облик на кристали;
• силикон отпадоци;
• На Технички силикон;
• производство на отпад во форма на фрагменти и остатоци на материјал.

Секој од нив не се користи во индустријата и се користи од страна на лице целосно. Затоа, производствените процеси, на силициум, се сметаат за не-отпад. Ова значително ја намалува својата економска вредност, без да влијае на квалитетот.

Користење на чист силициум

индустријата за производство на силициум е добро воспоставена, и неговата скала е доста обемна. Ова се должи на фактот дека елемент како празно, а во форма на различни соединенија, е широко распространета и побарувачката во различни области на науката и технологијата.

Каде што се користи кристален и аморфен силициум во својата најчиста форма?

1. Во металургијата како дополнение легирање, способноста за промена на својствата на метали и нивните легури. Така, тој се користи во топење на челик и леано железо.
2. Различни видови на супстанции оставајќи производство средство за чистење олицетворение - polysilicon.
3. Силициум соединенија со органска материја - е хемиската индустрија, што беше особено популарна и денес. Силиконски материјали се користат во медицината, во производството на садови, алатки и многу повеќе.
4. Производство на различни соларни панели. Овој метод на добивање енергија е еден од најмногу ветува во иднина. Еко-пријателски, ефективни и hardwearing - главните предности на ваквите електрична енергија.
5. Силиконската запалки користи за многу долго време. Дури и во старите времиња луѓето користат кремен искра за палење на оган. Овој принцип е основа за производство на различни видови на запалки. Денес, постојат видови во кои кремен се заменува со легура на одреден состав, кој му дава побрз резултати (искрење).
6. Електроника и соларна енергија.
7. Производство zerkalets во гас ласерски уреди.

Така, чист силициум има многу поволни и посебни својства кои ќе ви овозможи да го користите да се создаде важни и потребни производи.

Употребата на силициум соединенија

Во прилог на едноставна супстанција се користат и разни силиконски соединенија кои се многу широко. Постои цела индустрија која се нарекува силикат. Тоа се базира на употреба на различни супстанции, кои вклучуваат оваа неверојатна точка. Која е врската и кои се произведени?

1. Кварцен песок или река - SiO _2. Тоа се користи за производство на градежни и украсни материјали, како што се цемент и стакло. Употребата на овие материјали е добро позната. Ниту еден од изградба не е без податоци компоненти, со што се потврдува важноста на силициум соединенија.
2. Силикат керамика, која вклучува материјали како што се грнчарија, порцелан, тули и производи врз основа на нив. Овие компоненти се користат во медицината, во производството на прибор за на маса, украси, предмети за домаќинството, градежништвото и други домашни области на човековата активност.
3. Силиконски соединенија - силиконски, силициум диоксид, силиконско масло.
4. Силикатни лепак - се користи како канцеларија, во пиротехника и градежништвото.

Силикон, чија цена се движи на светскиот пазар, но не ја преминува надолу марка од 100 руски рубли по килограм (од кристал) е популарна и важна супстанца. Се разбира, соединенијата на овој елемент, како и широко применливи.

Биолошката улога на силикон

Во смисла на значењето на телото на силикон без значење. Неговата содржина и дистрибуција на ткивата е како што следува:

• 0.002% - мускулите;
• 0.000017% - коска;
• Крв - 3,9 mg / l.

Секој ден треба да падне во околу еден грам на силициум, или ќе се развие болеста. Смртоносните не е меѓу нив, сепак продолжен глад силикон доведува до:

• опаѓање на косата;
• појавата на акни и мозолчиња;
• кревкоста и Крутост на коски;
• светлина капиларна пермеабилност;
• замор и главоболка;
• појавата на бројни модринки и гребнатини.

На растенијата, силициум - суштински елементи во трагови се потребни за нормален раст и развој. Студиите на животни покажаа дека оние поединци растат подобро, кои секојдневно консумираат доволна количина на силикон.