Silicon: Anwendung, chemischen und physikalischen Eigenschaften

Eines der am häufigsten vorkommenden Elemente in der Natur - ist Silizium, oder Silizium.Diese Verbreitung zeigt die Wichtigkeit und Bedeutung dieser Angelegenheit.Es ist schnell verstanden und gelernt, Menschen, die, wie man das Silizium zu nutzen gelernt.Seine Verwendung ist auf die besonderen Eigenschaften von denen wir weiter reden basiert.

Silicon - ein chemisches Element

Wenn Sie eine Beschreibung lesen über die Lage im Periodensystem zu geben, ist es möglich, die folgenden wichtigen Punkte zu benennen:

1. Seriennummer - 14.
2. Periode - der dritte Mann.
3. Group - IV.
4. Teilkonzern - die wichtigsten.
5. Struktur der äußeren Elektronenschale durch 3s23p2 angegeben.
6. Silizium-Element ist ein chemisches Zeichen Si, die ausgesprochen wird "Silicium".
7. Oxidationsstufe, die sie zeigt: -4;2;4.
8. Valenz des Atoms gleich IV.
9. Atommasse von Silizium ist gleich 28,086.
10. In der Natur gibt es drei stabile Isotope des Elements mit Massenzahlen 28, 29 und 30.

So kann ein Siliziumatom von einem chemischen Standpunkt aus - genau untersucht die Elemente beschrieben, eine Vielzahl von unterschiedlichen Eigenschaften.

Geschichte der Entdeckung

Seit der Natur der beliebten und Massengehalt verschiedener Verbindungen des Elements, seit der Antike benutzten die Menschen, über die Eigenschaften und die Namen der viele von ihnen wissen.Reines Silizium ist lange über die Grenzen des menschlichen Wissens in der Chemie blieb.

beliebtesten Verbindungen, die im Alltag und in der Industrie die Menschen der alten Kulturen (Ägypter, Römer, Chinesen, alten Russen, Perser und andere) verwendet wurden, waren Edelsteinen und Halbedelsteinen, basierend auf Siliziumoxid.Dazu gehören:

• opal;
• Strass;
• Topas;
• Chrysopras;
• Onyx;
• Chalcedon und anderen.

auch nutzten alten Quarze und Quarzsand in der Baubranche.Die elementarem Silicium blieb jedoch ungelöst, bis XIX Jahrhundert, obwohl viele Wissenschaftler haben vergeblich versucht, sie aus verschiedenen Verbindungen zu unterscheiden, mit und Katalysatoren und hohen Temperaturen und sogar Strom.Dies sind die hellen Köpfe als:

• Carl Scheele;
• Homosexuell-Lussac;
• Tenar;
• Humphry Davy;
• Antoine Lavoisier.

Durchführung erfolgreich zu erhalten Silicium in reiner Form gelungen Jens Jacobs Berzelius im Jahre 1823.Dazu führte er Experimente an Quarzglas und Fluoriddampf Kaliummetall.Als Ergebnis wird eine amorphe Modifikation des Elements.Der gleiche Wissenschaftler eingeladen, den lateinischen Namen für das Atom zu öffnen.

Noch später, im Jahre 1855, ein anderer Wissenschaftler - Sainte-Claire Deville - gelungen, eine Vielzahl von verschiedenen Allotrope synthetisieren - kristallinem Silizium.Da Informationen über dieses Element und seine Eigenschaften haben sich sehr schnell wieder aufgefüllt.Die Menschen haben erkannt, dass es verfügt über einzigartige Eigenschaften, die sehr gut verwendet werden könnten, um ihre eigenen Bedürfnisse zu erfüllen.Daher heute eine der beliebtesten Elemente in der Elektronik und Technologie - Silizium ist.Anwendung nur erweitert seine Grenzen jedes Jahr.

Atom gab den Namen des russischen Wissenschaftlers Hess im Jahre 1831.Das ist es bis heute fest.

Inhalt

in der Natur in Bezug auf die natürliche Silizium ist nur noch von Sauerstoff.Ihr Anteil im Vergleich mit anderen Atomen in der Zusammensetzung der Kruste - 29,5%.Zusätzlich Kohlenstoff und Silizium - zwei bestimmte Elemente imstande sind, Schaltung, die Verbindung mit einander.Deshalb ist für die letzten sind mehr als 400 verschiedene natürliche Mineralien, im Rahmen dessen er in der Lithosphäre, Hydrosphäre und Biomasse gefunden.

Wo genau enthalten Silizium?

1. in tiefere Bodenschichten.
2. in Felsen, Stauseen und Arrays.
3. Am unteren Ende der Gewässer, insbesondere der Ozeane und Meere.
4. in Pflanzen und Meerestiere in der Tierwelt.
5. Bei Menschen und Landtiere.

können einige der häufigsten Mineralien und Gesteinen, von dem ein Teil in einer großen Anzahl von Silizium vorliegt, zu bestimmen.Chemie sie so ist, dass der Gewichtsanteil der reinen Elementes darin 75% erreicht.Jedoch hängt die bestimmte Anzahl von der Art des Materials.Also, Gesteinen und Mineralien, die Silicium:

• Feldspat;
• Glimmer;
• Amphibol;
• Schande;
• Chalcedon;
• Silikate;
• Sandsteine;
• Aluminiumsilikate;
• clay und andere.

der sich in Muscheln und exoskeletons von Meerestieren, bildet Silizium ein potenter mit der Zeit Ablagerungen von Siliziumdioxid auf der Unterseite der Teiche.Dies ist einer der natürlichen Quellen dieses Elements.

Weiterhin wurde gefunden, daß Silicium in reiner nativer Form vorhanden - in Form von Kristallen.Aber solche Ablagerungen sind sehr selten.

physikalischen Eigenschaften von Silizium

Gibt man eine Charakterisierung des Elements des Satzes von physikalischen und chemischen Eigenschaften, in erster Linie ist es notwendig, die physikalischen Parameter zu bezeichnen.Hier sind ein paar Grund:

1. in zwei allotropen Modifikationen existiert - amorphen und kristallinen, die in allen Eigenschaften unterscheiden.
2. Kristalline sehr ähnlich zu denen von Diamant, da Kohlenstoff und Silizium sind in dieser Hinsicht praktisch identisch.(Mehr von Silizium), so dass der Diamant ist jedoch der Abstand zwischen den Atomen der verschiedenen viel härter und haltbarer.Art der Gitter - kubisch-flächenzentrierten.
3. Substanz sehr spröde ist bei hohen Temperaturen geschmeidig wird.
4. Der Schmelzpunkt liegt 1415˚S.
5. Siedepunkt - 3250˚S.
6. Materiedichte - 2,33 g / cm3.
7. Farb Verbindungen - silbergrau, äußerte die charakteristischen metallischen Glanz.
8. gute Halbleitereigenschaften, das in der Lage, mit dem Zusatz bestimmter Mittel variiert werden.
9. in Wasser, organische Lösungsmittel und Säuren nicht löslich.
10. in Alkalien Insbesondere löslich.

Darstellung der physikalischen Eigenschaften von Silizium Leuten erlauben, sie zu verwalten, und verwendet werden, um eine Vielzahl von Produkten zu erstellen.Zum Beispiel, basierend auf den Eigenschaften Halbleitfähigkeit Verwendung in der Elektronik Silizium.

Chemische Eigenschaften Chemische Eigenschaften von Silizium sind sehr abhängig von den Reaktionsbedingungen.Wenn wir über die reine Substanz mit den Standardeinstellungen zu sprechen, müssen Sie eine sehr geringe Aktivität zu bezeichnen.Sowohl kristalline als auch amorphe Silizium sind sehr inert.Nicht mit starken Oxidationsmitteln (außer Fluor), oder mit starken Reduktionsmitteln interagieren nicht.

Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Oberfläche des Materials bildet sich sofort Oxidschicht SiO 2, der eine weitere Zusammenarbeit behindert.Es ist unter dem Einfluss von Wasser, Luft und Dämpfe gebildet werden können.

Wenn Sie die Allgemeinen Geschäftsbedingungen zu ändern und das Erhitzen des Silizium auf eine Temperatur oberhalb 400S, wird ihre Reaktivität stark erhöht.In diesem Fall wird es mit zu reagieren:

• Sauerstoff;
• alle Arten von Halogen;
• Wasserstoff.

Bei höheren Temperaturen nimmt die Bildung von Produkten durch die Reaktion mit Bor, Stickstoff und Kohlenstoff.Von besonderer Bedeutung ist das Siliziumcarbid - SiC, da es eine gute abrasive.

chemischen Eigenschaften des Siliciums auch deutlich in Reaktionen mit Metallen gesehen.Nach ihnen ist ein Oxidationsmittel, so dass die Produkte Silizid bezeichnet.Es ist für solche Verbindungen bekannt:

• alkalisch;
• alkalischen;
• Gangsmetallen.

ungewöhnlichen Eigenschaften hat eine Verbindung, die durch Legieren von Eisen und Silicium erhalten.Es trägt den Namen von Ferrosilicium Keramik und in der Industrie erfolgreich eingesetzt.

Bei komplexen Stoffen Umsetzung von Silicium nicht kommt, so dass alle von ihrer Spezies zu lösen vermag nur:

• Königswasser (eine Mischung aus Salpeter- und Salzsäure);
• Ätzalkalien.

Die Temperatur der Lösung sollte nicht weniger als 60 ° CAll dies bestätigt eine physikalische Grundlage der Substanz - Diamant-stabilen Kristallgitter, die ihm Kraft und Trägheit.

Verfahren zur Herstellung von

von Silizium in seiner reinsten Form - der Prozess ist ziemlich teuer Kosten.Weiterhin aufgrund seiner Eigenschaften der beiden Verfahren ergibt nur 90-99% reine Produkt als Verunreinigung in Form von Metall und Kohlenstoff bleiben still.Also, nur um genug Material zu bekommen.Es sollte auch qualitativ klar von Fremdelementen.

1. aus weißem Sand, die ein reines Siliciumdioxid SiO2 ist:

   Im Allgemeinen ist die Herstellung von Silizium wird hauptsächlich auf zwei Arten durchgeführt.Nach dem Erhitzen mit Aktivmetalle (üblicherweise Magnesium) als freies Element in der amorphen Modifikation gebildet wird.Die Reinheit dieses Verfahrens hoch ist, wird das Produkt mit einer Ausbeute von 99,9 Prozent erreicht.

2. häufiger Verfahren im industriellen Maßstab - ein Sinter schmelzen Sand mit Koks in Fach thermische Öfen.Diese Methode wurde von russischen Wissenschaftlern NN Beketov

Weiterbehandlung entwickelt ist die Exposition gegen Produkte Reinigungsmethoden.Zu diesem Zweck, Säuren und Halogenen (Chlor, Fluor).

Amorphes Silizium

Eigenschaft Silizium wäre unvollständig, wenn Sie nicht gesondert betrachten müssen jede seiner allotropen Modifikationen.Der erste von ihnen - amorph ist.In diesem Zustand sind wir der Prüfung der Stoff ist ein Pulver braun-braune, fein.Stark hygroskopisch ist, zeigt es eine ausreichend hohe Reaktivität beim Erhitzen.Unter Standardbedingungen ist in der Lage, nur mit starken Oxidationsmitteln zu kommunizieren - Fluor.

nennen es eine Art von amorphen Siliziumkristall ist nicht ganz korrekt.Lautsprechergrill anzeigt, dass die Substanz, - es ist nur eine Form von feinen Silizium in Form von Kristallen vorhandenen ist.Daher ist, wie wie diese Modifikationen - der gleichen Verbindung.

jedoch ihre Eigenschaften variieren, so etwa Allotropie sagen.An sich ist das amorphe Silizium eine hohe Fähigkeit svetopoglotitelnoy.Zusätzlich können unter bestimmten Umständen ist diese Anzeige wesentlich schneller als aus einer ähnlichen kristallinen Form.Daher ist es für technische Zwecke verwendet wird.In dieser Form (Pulver) Verbindung wird leicht an jede Oberfläche aufgebracht wird, ob es sich um Kunststoff oder Glas.Daher ist es praktisch, amorphes Silizium verwenden.Die Anwendung basiert auf der Herstellung von Solarbatterien in verschiedenen Größen basieren.

Obwohl diese Art der Batterie tragen ziemlich schnell, aufgrund der Abnutzung des Dünnfilmmaterial, aber die Verwendung von und die Nachfrage wächst nur.Selbst in einer kurzen Lebensdauer von Solarzellen auf Basis von amorphem Silizium in der Lage sind, um Energie für das gesamte Unternehmen bieten.Neben der Herstellung eines solchen Materials ohne Verschwendung, die es sehr wirtschaftlich macht.

solche Modifikation durch Reduktion von Verbindungen der aktiven Metalle, beispielsweise Natrium- oder Magnesium erhalten.

Kristallines Silizium

silbergrau glänzende Modifikation des Elements.Es ist diese Form ist die häufigste und beliebteste.Dies ist auf eine Reihe von qualitativ hochwertigen Eigenschaften, die die Substanz zu haben.

Eigenschaft Siliziumkristallgitter enthält die Klassifizierung seiner Arten, wie einige von ihnen:

1. elektronischen Qualität - die reinste und hohe Qualität.Dies ist die Art in der Elektronik verwendet werden, um hochempfindliche Instrumente zu bauen.
2. Solarsilizium.Der Name selbst definiert den Einsatzbereich.Es ist auch ganz hochreinem Silizium, deren Verwendung erforderlich ist, eine qualitativ hochwertige und langer Lauf Solarzellen zu schaffen.Photoelektrischen Wandlern, die auf genau die Kristallstruktur basieren, bessere und verschleißfester sind als die, die unter Verwendung der amorphen Modifikation durch Aufsprühen von verschiedenen Arten von Substrat.
3. Silicium.In dieser Art von Stoffen enthalten diejenigen Proben, die etwa 98% rein Element enthalten.Der Rest an die verschiedenen Arten von Verunreinigungen:

• Bor;
• Aluminium;
• Chlor;
• Kohlenstoff;
• Phosphor und andere.

Letzte Vielfalt der betreffenden Substanz wird verwendet, um polykristallines Silizium herzustellen.Zur Durchführung der Prozess der Rekristallisation.Als Folge ist die Reinheit dieser Produkte erhalten, die zu der Gruppe von Solar und elektronischer Qualität gehören können.

Von Natur aus Polysilizium - ist ein Zwischenprodukt zwischen amorphen und kristallinen Modifikationen.Mit dieser Option ist einfacher zu arbeiten, ist es besser recyclebar und Reinigungs Fluor und Chlor zu sein.

Produkte, die zur Folge haben können wie folgt kategorisiert werden:

• multisilicon;
• Einkristall;
• förmige Kristalle;
• Siliziumschrott;
• technischen Silizium;
• Abfallprodukte in Form von Fragmenten und Fetzen von Material.

Jeder von ihnen wird in der Industrie verwendet und wird durch eine Person vollständig genutzt.Daher werden die Produktionsprozesse zu Silizium bezogen, werden als Null-Abfall sein.Dies reduziert ihre wirtschaftlichen Kosten, die zwar nicht die Qualität zu beeinträchtigen.

Verwendung von reinem Silizium

Herstellung von Silizium in der Branche ist gut etabliert, und seine Skala ist ziemlich sperrig.Dies ist aufgrund der Tatsache, dass dieses Element der rein und in Form von verschiedenen Verbindungen, ist weit verbreitet und Nachfrage in den verschiedenen Gebieten der Wissenschaft und Technik.

Wo ist mit kristallinen und amorphen Silizium in seiner reinsten Form?

1. In der Metallurgie als Legierungs hinaus die Fähigkeit, die Eigenschaften von Metallen und deren Legierungen ändern.So ist es in der Verhüttung von Stahl und Gusseisen verwendet wird.
2. Verschiedene Arten von Sachen geht auf die Herstellung von Reinigungsoption - Polysilizium.
3. Verbindungen von Silicium mit organischen Stoffen - ist eine chemische Industrie, die heute besonders beliebt war.Organosilicium-Materialien sind in der Medizin, bei der Herstellung von Geschirr, Instrumente.
4. Produktion von verschiedenen Solarzellen.Diese Art der Energieerzeugung ist eine der vielversprechendsten in der Zukunft.Umweltfreundliche, kostengünstige und strapazierfähig - die wichtigsten Vorteile solcher Strom.
5. Silicon Feuerzeuge für eine lange Zeit verwendet wird.Bereits in der Antike die Menschen verwendet, den Feuerstein Funken für die Zündung des Feuers.Dieses Prinzip ist die Grundlage für die Herstellung von verschiedenen Arten von Feuerzeugen.Heute gibt es Arten, bei denen der Feuerstein wird von einer Legierung bestimmter Zusammensetzung ersetzt, wodurch noch schnellere Ergebnisse (Lichtbogenbildung).
6. Elektronik und Solarenergie.
7. Fertigungs zerkalets in Gaslaservorrichtungen.

Somit hat reinem Silizium viel vorteilhafter und Besonderheiten, die es verwenden, um wichtige und relevante Produkte zu schaffen zu ermöglichen.

Die Verwendung von Siliciumverbindungen

Hinzufügen einer einfachen Substanz verwendet wird und verschiedene Verbindungen von Silizium, und sehr weit.Es gibt eine ganze Industrie, die so genannte Silikat.Es basiert auf der Verwendung von verschiedenen Substanzen, die dieses tolle Artikel gehören basiert.Was ist die Verbindung, und das produziert werden?

1. Quarz oder Flusssand - SiO2.Verwendet zur Herstellung derartiger Dekor und Baumaterialien wie Zement und Glas.Wo sind diese Materialien ist bekannt.Kein Bau ist nicht komplett ohne diese Komponenten, die die Bedeutung der Siliciumverbindungen bestätigt.
2. Silikatkeramik, die Materialien wie Steingut, Porzellan, Ziegel und Produkte auf Basis von ihnen enthält.Diese Komponenten werden in der Medizin, bei der Herstellung von Geschirr, Dekorationen, Haushaltsartikel, Bau-und anderen Wohngebieten der menschlichen Tätigkeit.
3. Silikone - Silikone, Kieselsäure, Silikonöl.