Един от най-често срещаните елементи в природата - това е силициев или силикон.Това широко разпространение показва важността и значимостта на този въпрос.Тя бързо се разбира и учени хора, които се научили как да се възползва от силиций.Употребата му се основава на специални свойства на които ние ще говорим по-нататък.
Silicon - химичен елемент
Ако ви дам описание на тази позиция относно положението в периодичната таблица, е възможно да се определят следните основни точки:
- сериен номер - 14.
- период - третия човек.
- Group - IV.
- подгрупа - основните.
- структура на външната обвивка на електрони се дава от 3s23p2.
- силициев елемент е химичен символ Si, който се произнася се "Силиций".
- окисление, което го показва: -4;2;4.
- валентност на атома е равна IV.
- атомна маса на силиций е равна на 28,086.
- В природата съществуват три стабилни изотопи на елемента с масови числа 28, 29 и 30.
Така, силициев атом от химична гледна точка - просто изучава елементите, описани най-различни свойства.
История на откриването
От самото естество на популярния и масов съдържание е различни съединения на елемента, от древни времена, хората използват, за да се знае за свойствата и имената на много от тях.Pure силиций е дълго остана извън границите на човешкото познание в областта на химията.
-популярните съединения, които са били използвани в бита и индустрията хора от древни култури (египтяни, римляни, китайци, руснаци, древните перси и други) са скъпоценни и полускъпоценни камъни на базата на силициев оксид.Те включват:
- опал;
- кристал;
- топази;
- хризопрас;
- оникс;
- халцедон и др.
също са се възползвали от стария кварц и кварцов пясък в строителния бизнес.Въпреки това, на елементарния силиций остава нерешен до ХIХ век, въпреки че много учени са се опитвали напразно да се разграничи от различни съединения, като се използва и катализатори, както и високи температури, дори и електроенергия.Това са най-ярките умове като:
- Carl Шеле;
- Gay-Lussac;
- Tenar;
- Хъмфри Дейви;
- Антоан Лавоазие.
извърши успешно получаване на силиций в чист вид успя Jens Jacobs Берцелиус през 1823.За тази цел, той се провежда експерименти върху разтопен кварц и флуорид калиев парното метал.В резултат на аморфно модификация на елемента.Същият учен е поканен да открие латинското наименование за атома.
Още по-късно, през 1855 г., друг учен - Sainte-Claire Deville - успя да синтезира най-различни алотропия - кристален силиций.Тъй като познаването на този елемент и неговите свойства са станали много бързо зарежда.Хората са осъзнали, че той има уникални характеристики, които биха могли много добре да се използват за задоволяване на собствените нужди.Ето защо, днес е един от най-популярните елементи в електрониката и технологии - е силиций.Тя Кандидатстване само разширява границите си всяка година.
атом дала името на руския учен Хес през 1831.Ето го сложих и до днес.
Content
в природата по отношение на природния силиций е на второ място след кислорода.В проценти в сравнение с други атоми в състава на кората - 29,5%.В допълнение, въглерод и силиций - две специфични елементи могат да конфигуриране верига, свързване един с друг.Ето защо за последните повече от 400 различни естествени минерали, като част от което е намерил в литосферата, хидросферата и биомасата.
Къде точно се съдържа силиций?
- в по-дълбоките почвени слоеве.
- в скали, резервоари и масиви.
- На дъното на водните обекти, особено на океаните и моретата.
- в растения и морски живот в животинското царство.
- При хората и сухоземни животни.
може да посочи някои от най-често срещаните минерали и скали, част от която присъства в голяма част от силиций.Chemistry тях е такава, че съдържанието на теглото чист елемент в него достигне 75%.Въпреки това, Конкретният брой зависи от вида на материала.Така че, скали и минерали, съдържащи силициеви:
- фелдшпати;
- слюда;
- амфибол;
- позор;
- халцедон;
- силикати;
- пясъчници;
- алуминиеви силикати;
- глина и други.
Трупането в черупки и екзоскелети на морски животни, силиций формира мощен със срочни депозити на силициев диоксид на дъното на езера.Това е една от естествените източници на този елемент.
Освен това беше установено, че Кремний може да съществува в чиста природна форма - под формата на кристали.Но тези депозити са много редки.
физични свойства на силиций
Ако ви даде характеристика на елемента на снимачната площадка на физични и химични свойства, на първо място е необходимо да се определят физическите параметри.Ето няколко основни:
- съществува в две модификации - алотропна аморфна и кристална, които се различават по всички имоти.
- Кристална много подобна на тази на диамант, защото въглерод и силиций в това отношение са почти идентични.Въпреки това, разстоянието между атомите на различни (от силициев повече), така че диамантът е много по-трудно и по-трайни.Вид на решетка - лице в кубична.
- вещество е много крехки при високи температури става гъвкава.
- Точката на топене е 1415˚S.Точка
- кипене - 3250˚S.Плътност на материята
- - 2.33 гр / cm3.
- цветни съединения - сребристо сиво, изразени характерния метален блясък.
- има добри полупроводникови свойства, които са в състояние да се променя с добавянето на някои агенти.
- не разтворим във вода, органични разтворители и киселини.
- Конкретно разтворими в основи.
представителство на физически свойства на силиций позволи на хората да го управляват, и се използва за създаване на различни продукти.Например, въз основа на свойствата semiconductivity използването им в електрониката клас силиций.
Химични свойства химични свойства на силиция са много зависими от условията на реакцията.Ако говорим за чисто вещество при стандартни настройки, трябва да посочи много ниска активност.И двете кристални и аморфен силиций са много инертен.Не взаимодействат с всякакви силни окислители (различни от флуор) или със силни редуциращи агенти.
Това се дължи на факта, че на повърхността на материала незабавно да формира филм от окиси SiO2, което възпрепятства по-нататъшното сътрудничество.Той е в състояние да се формира под влияние на водата, въздуха и изпарения.
Ако промените стандартните срокове и условия и да направи загряване на силиций до температура над 400S, неговата реактивност е силно увеличен.В този случай, той ще реагира с:
- кислород;
- всички видове халоген;
- водород.
при високи температури, образуването на продукти от реакция с бор, азот и въглерод.От особено значение е силициевия карбид - SiC, тъй като това е една добра абразив.
химични свойства на силиций са също ясно се вижда в реакции с метали.Според тях е окислител, така че продуктите се наричат силицид.Той е известен с такива съединения:
- алкални;
- алкална;
- преходни метали.
Необичайни свойства има съединение, получено чрез легиране на желязо и силиций.Тя носи името на феросилициеви керамика и успешно се прилага в индустрията.
Със сложни вещества взаимодействие силиций не идва, така че всички от вида им е в състояние на разтваряне само:
- царска вода (смес от азотна и солна киселина);
- алкални основи.
Температурата на разтвора не трябва да бъде по-малко от 60 ° C.Всичко това потвърждава физическа основа на веществото - диамантено-стабилна кристална решетка, което му придава сила и инерция.
Методи за производство
на силиция в най-чистата му форма - процесът е доста скъпо цена.Освен това, по силата на неговите свойства или метод дава само 90-99% чист продукт като примес във формата на метал и въглероден остане неподвижен.Така само за да получите достатъчно материал.Той следва също така качествено ясно на чужди елементи.
Като цяло, производството на силиций се извършва по два основни начина:
- на бял пясък, който е чист силициев SiO2.След нагряване с активни метали (обикновено магнезий) е оформен като свободно елемент в аморфната модификация.Чистотата на този метод е високо, се получава продуктът с добив 99.9%.
- по-общ метод в промишлен мащаб - синтеруващ стопи пясък с кокс в специализирани термични пещи.Този метод е разработен от руски учени NN Бекетов
нататъшното лечение е излагане на методи почистващи продукти.За тази цел, киселини или халогени (хлор, флуор).
аморфен силиций
Feature силиций би била непълна, ако не се разглежда отделно всеки от своите алотропна модификации.Първият от тях - е аморфна.В това състояние, ние проучваме веществото е прах кафяво-кафяво, глоба.Е силно хигроскопична, тя проявява достатъчно висока реактивност при нагряване.При стандартни условия, е в състояние да комуникира само със силни окислители - флуор.
Call той един вид аморфен силиций кристал не е съвсем правилно.Нейната решетка показва, че веществото - това е само една форма на фин силициев съществуваща под формата на кристали.Следователно, такива като тези модификации - същото съединение.
Въпреки това, техните свойства са различни, така да се каже за Алотропия.Сама по себе си, на аморфен силиций има висока способност svetopoglotitelnoy.Освен това, при определени обстоятелства, този показател е много по-бързо, отколкото от подобна кристална форма.Поради това се използва за технически цели.В тази форма (на прах) съединение се нанася лесно и да е повърхност, независимо дали е пластмаса или стъкло.Поради това е удобно да се използва аморфен силиций.Заявлението се основава на производството на слънчеви батерии с различни размери.
Въпреки че този тип батерия се носят доста бързо, поради абразията на тънък слой материал, но използването на търсенето и предлагането е само расте.Дори в един кратък живот на слънчеви клетки, базирани на аморфен силиций са в състояние да осигури енергия за цялото предприятие.Освен производството на подобен материал, без отпадъци, което го прави много икономичен.
такава промяна, получен чрез редукция на съединения с активни метали, например, натриев или магнезиев.
кристален силиций
сребристосив брилянтен модификация на елемента.Тя е тази форма е най-често срещаните и най-популярни.Това се дължи на набор от висококачествени имоти, които имат веществото.
Feature силиций кристална решетка включва класификацията на видовете, тъй като няколко от тях:
- Електронната качество - най-чистата и най-високото качество.Това е от вида, използван в електрониката за изграждане на много чувствителни инструменти.
- слънчева клас.Самото име определя областта на употреба.Също така е доста висока чистота силиций, използването на които е необходимо да се създаде високо качество и продължителни слънчеви панели.Фотоелектрически преобразуватели, които се основават на точно кристалната структура, по-добре и по-устойчиви на износване от тези, направени с помощта на аморфен модификация чрез разпръскване на различни видове субстрат.
- на силиций.В този вид вещества, включени тези проби, които съдържат около 98% чист елемент.Останалото отива за различни видове примеси:
- бор;
- алуминий;
- хлор;
- въглерод;
- фосфор и други.
Last разнообразие от въпросното вещество се използва за производство на поликристален силиций.За да се извърши процеса на рекристализация.В резултат на това се получават чистотата на такива продукти, които могат да принадлежат към групата на слънчевата и електронен качество.
По природа полисилициеви - е междинен между аморфна и кристална модификация.С този вариант е по-лесно да се работи, е по-добре да бъде рециклиран и почистване флуор и хлор.
продукти, които са резултат могат да бъдат категоризирани като:
- multisilicon;
- монокристали;
- оформени кристали;
- силиций скрап;
- техническа силиций;
- отпадъци под формата на фрагменти и парчета от материала.
Всяка една от тях се използва в промишлеността и се използва от лице, напълно.Следователно, производствени процеси, свързани с силиций, се считат за нула отпадъци.Това значително намалява своята икономическа цена, макар и да не повлияе на качеството.
използване на чист силиций
производство на силиций в индустрията е добре установена, и мащаба си е доста обемисти.Това се дължи на факта, че този елемент е чист, и под формата на различни съединения, е широко разпространена и търсенето в различните области на науката и технологиите.
Къде е използване на кристален силиций и в аморфно-чистата му форма?
- В металургията като съставен Освен това, възможността за промяна на свойствата на метали и техните сплави.По този начин, се използва за топене на стомана и чугун.
- Различни видове неща продължава производството на по-чист вариант - полисилициеви.
- силициеви съединения с органични вещества - е химическата промишленост, която е особено популярна и днес.Органосиликонови материали се използват в медицината, в производството на съдове, прибори, инструменти и др.
- Производство на различни соларни клетки.Този метод на производство на енергия е един от най-обещаващите в бъдеще.Екологичен, рентабилен и здрав - основните предимства на тази електроенергия.
- Silicon запалки, използвани за дълго време.Още в древността хората са използвали кремък искрата за запалването на огъня.Този принцип е в основата на производството на различни видове запалки.Днес има вида, в който кремъка се заменят със сплав от определен състав, като дори по-бързи резултати (искрене).
- Electronics и слънчевата енергия.
- производство zerkalets в лазерни устройства газ.
Така, чист силиций има много изгодни и специални функции, които позволяват да го използвате за създаване на важни и съответните продукти.
Използването на силиций съединения
добавяне на един прост вещество се използва и различни съединения на силиций и много широко.Има цяла индустрия, наречена силикат.Тя се основава на използването на различни вещества, които включват тази страхотна точка.Каква е връзката, както и че са произведени?
- кварц или речен пясък - SiO2.Използва се за получаване на такива декоративни и строителни материали като цимент и стъкло.Къде са тези материали е добре известна.Не строителство не е пълна без тези компоненти, което потвърждава значението на силициеви съединения.
- Силикатен керамика, която включва материали като керамични изделия, порцелан, тухла и продукти, базирани на тях.Тези компоненти се използват в медицината, в производството на съдове, накити, предмети от бита, строителството и други жилищни райони на човешката дейност.
- Силикони - силикони, силициев диоксид, силиконово масло.
