Silicio: aplicaciones, propiedades químicas y físicas

Uno de los elementos más comunes en la naturaleza - es silicio o silicio.Esta amplia distribución indica la importancia y el significado de este asunto.Se entiende rápidamente y se enteró de personas que aprendieron a explotar el silicio.Su uso se basa en las propiedades especiales de los cuales hablaremos más.

silicio - un elemento químico

Si usted da una descripción de este artículo sobre la situación en la tabla periódica, es posible designar a los siguientes puntos importantes: el número de serie

1. - 14. periodo
2. - el tercer tipo.
3. Group - IV.
4. subgrupo - el principal.Estructura
5. del capa electrónica exterior está dada por 3s23p2.
6. elemento de silicio es un símbolo químico de Si, que se pronuncia "Silicio".
7. estado de oxidación que exhibe: -4;2;4.
8. valencia de un átomo es igual a IV.Masa atómica
9. de silicio es igual a 28.086.
10. En la naturaleza existen tres isótopos estables del elemento con números de masa 28, 29 y 30.

Así, un átomo de silicio desde un punto de vista químico - sólo estudió los elementos describen una variedad de diferentes propiedades.

Historia del descubrimiento

Desde la propia naturaleza del contenido popular y de masas es diferentes compuestos del elemento, desde la antigüedad, la gente solía saber acerca de las propiedades y los nombres de muchos de ellos.Silicio puro es siempre mantuvo más allá de los límites del conocimiento humano en química.

compuestos más populares que se utilizaron en la vida y de la industria la gente común de las culturas antiguas (egipcios, romanos, chinos, rusos, antiguos persas y otros) eran preciosos y piedras semipreciosas a base de óxido de silicio.Estos incluyen:

• ópalo;
• rhinestone;Topacio
• ;
• crisoprasa;Ónix
• ;
• calcedonia y otros.

también hizo uso de la edad de cuarzo y arena de cuarzo en el negocio de la construcción.Sin embargo, el silicio elemental quedó sin resolver hasta el siglo XIX, aunque muchos científicos han tratado en vano de distinguirla de diferentes compuestos, utilizando y catalizadores, y las altas temperaturas, e incluso la electricidad.Estas son las mentes brillantes como:

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

llevar a cabo con éxito la obtención de silicio en forma pura logró Jens Jacobs Berzelius en 1823.Para esto, se llevó a cabo experimentos sobre sílice fundido y metal vapor de potasio fluoruro.Como resultado, una modificación amorfa del elemento.El mismo científico fue invitado a abrir el nombre latino para el átomo.

Aún más tarde, en 1855, otro científico - Sainte-Claire Deville - logró sintetizar una variedad de diferentes alótropos - silicio cristalino.Dado que el conocimiento de este elemento y sus propiedades se han convertido en repone muy rápidamente.La gente se ha dado cuenta de que tiene características únicas que podrían muy bien ser utilizados para satisfacer sus propias necesidades.Por lo tanto, hoy en día uno de los elementos más populares de la electrónica y la tecnología - es el silicio.La aplicación sólo se expande sus fronteras cada año.Átomo

dio el nombre de la rusa científico Hess en 1831.Eso es todo pegado a este día.

contenido

en la naturaleza en términos de silicio natural es sólo superada por el oxígeno.Su porcentaje en comparación con otros átomos en la composición de la corteza - 29,5%.Además, el carbono y el silicio - dos elementos específicos capaces de circuito de la configuración, la conexión de uno con el otro.Es por ello que para el último son más de 400 minerales naturales diferentes, como parte de los cuales se encuentra en la litosfera, la hidrosfera y la biomasa.

¿Dónde exactamente se contiene silicio?

1. en las capas más profundas del suelo.
2. en rocas, embalses y matrices.
3. En la parte inferior de los cuerpos de agua, especialmente los océanos y los mares.
4. en las plantas y la vida marina en el reino animal.
5. En los seres humanos y los animales terrestres.

puede designar algunos de los minerales y rocas más comunes, una parte del cual está presente en un gran número de silicio.Química ellos es tal que el contenido en peso de elemento puro alcanza el mismo 75%.Sin embargo, el número específico depende del tipo de material.Por lo tanto, las rocas y los minerales que contienen silicio: feldespatos

• ;Mica
• ;Anfíbol
• ;Desgracia
• ;Calcedonia
• ;Silicatos
• ;Areniscas
• ;Silicatos de aluminio
• ;
• arcilla y otros.

acumulación de conchas y exoesqueletos de los animales marinos, silicio forma una potente con los depósitos a plazo de sílice en el fondo de los estanques.Esta es una de las fuentes naturales de este elemento.

Además, se encontró que Silicio puede existir en forma nativa pura - en forma de cristales.Pero estos depósitos son muy raros.

propiedades físicas de silicio

Si te dan una caracterización del elemento del conjunto de las propiedades físicas y químicas, en primer lugar, es necesario designar a los parámetros físicos.Aquí están algunos básica:

1. existe en dos modificaciones alotrópicas - amorfo y cristalino, que difieren en todas las propiedades.
2. Crystalline muy similar a la del diamante, porque el carbono y el silicio a este respecto son prácticamente idénticos.Sin embargo, la distancia entre los átomos de diferentes (a partir de silicio más), por lo que el diamante es mucho más difícil y más durable.Tipo de celosía - cara cúbica centrada.Sustancia
3. es muy frágil a altas temperaturas se convierte en flexible.
4. El punto de fusión es 1415˚S.Punto
5. ebullición - 3250˚S.
6. densidad de la materia - 2,33 g / cm3.Compuestos de color
7. - gris plata, expresaron el brillo metálico característico.
8. tiene buenas propiedades semiconductoras, que son capaces de variar con la adición de ciertos agentes.
9. no es soluble en agua, disolventes orgánicos y ácidos.
10. Específicamente soluble en álcalis.

representación de las propiedades físicas de silicio permiten a las personas a gestionar, y utilizar para crear una variedad de productos.Por ejemplo, basado en las propiedades semiconductividad uso en silicio de grado electrónico.Propiedades

químicas Propiedades químicas de silicio son muy dependientes de las condiciones de reacción.Si hablamos de la sustancia pura en la configuración estándar, es necesario designar una actividad muy baja.Tanto cristalino y silicio amorfo son muy inerte.No interactuar con los agentes oxidantes fuertes (excepto el flúor) o con agentes reductores fuertes.

Esto es debido al hecho de que la superficie del material inmediatamente formó película de óxido de SiO2, lo que dificulta aún más la cooperación.Es capaz de ser formado bajo la influencia de agua, aire y vapores.

Si cambia los términos y condiciones estándar y hacer calentar el silicio a una temperatura superior a 400s, su reactividad se incrementa fuertemente.En este caso, reaccionará con: oxígeno

• ;
• todo tipo de halógeno;Hidrógeno
• .

A temperaturas más altas, la formación de productos por reacción con boro, nitrógeno y carbono.De particular importancia es el carburo de silicio - SiC, ya que es un buen abrasivo.Propiedades químicas

de silicio también se ven claramente en las reacciones con los metales.Según ellos, es un oxidante, por lo que los productos que se llaman siliciuro.Es conocido por tales compuestos:

• alcalinas;Alcalina
• ;Metales de transición
• .

propiedades inusuales tiene un compuesto obtenido mediante la aleación de hierro y silicio.Lleva el nombre de la cerámica ferrosilicio y se aplica con éxito en la industria.

Con sustancias complejas reaccionar silicio no viene, por lo que la totalidad de sus especies es capaz de disolver solamente:

• agua regia (una mezcla de ácidos nítrico y clorhídrico);
• álcalis cáusticos.

La temperatura de la solución no debe ser inferior a 60 ° C.Todo esto confirma una base física de la sustancia - red cristalina diamante estable, dándole fuerza y ​​la inercia.

para producir

de silicio en su forma más pura - el proceso es costo bastante caro.Además, en virtud de sus propiedades, ya sea método da solamente un 90-99% producto puro como una impureza en forma de metal y carbono permanecer inmóvil.Así que para obtener material suficiente.También debe cualitativamente clara de elementos extranjeros.

En general, la producción de silicio se lleva a cabo de dos maneras principales:

1. de arena blanca, que es una sílice SiO2 puro.Después de calentar con metales activos (generalmente magnesio) está formado como un elemento libre en la modificación amorfa.La pureza de este método es alto, el producto se obtiene con un rendimiento de 99,9 por ciento.
2. método más común a escala industrial - una sinterización fundir arena con coque en hornos térmicos especializados.Este método fue desarrollado por científicos rusos NN Beketov

El tratamiento posterior es la exposición a los métodos de los productos de limpieza.Para este propósito, los ácidos o los halógenos (cloro, fluoro).

silicio amorfo

Característica de silicio sería incompleta si no se considera por separado cada una de sus modificaciones alotrópicas.El primero de ellos - es amorfo.En este estado, estamos examinando la sustancia es un polvo de color pardo-marrón, muy bien.Es altamente higroscópico, exhibe una reactividad suficientemente alta después del calentamiento.En condiciones normales, es capaz de comunicarse sólo con agentes oxidantes fuertes - flúor.

llaman un tipo de cristal de silicio amorfo no es del todo correcto.Su parrilla indica que la sustancia - es sólo una forma de fina de silicio existente en forma de cristales.Por lo tanto, como tales estas modificaciones - el mismo compuesto.

Sin embargo, sus propiedades varían, por lo que decir acerca de alotropía.Por sí mismo, el silicio amorfo tiene una alta capacidad svetopoglotitelnoy.Además, bajo ciertas circunstancias, este indicador es mucho más rápido que de una forma cristalina similar.Por lo tanto, se utiliza para fines técnicos.En esta forma (polvo) compuesto se aplica fácilmente a cualquier superficie, ya sea de plástico o de vidrio.Por lo tanto, es conveniente utilizar silicio amorfo.La aplicación se basa en la fabricación de baterías solares de diversos tamaños.

Aunque este tipo de batería desgaste muy rápido, debido a la abrasión del material de película delgada, pero el uso y la demanda está creciendo solamente.Incluso en un corto tiempo de vida de las células solares basadas en silicio amorfo son capaces de proporcionar energía para toda la empresa.Además de la producción de dicho material sin residuos, lo que hace que sea muy económico.

dicha modificación obtenidos por reducción de compuestos de metales activos, por ejemplo, de sodio o de magnesio.

cristalina de silicio

plata-gris brillante modificación del elemento.Es esta forma es la más común y más popular.Esto es debido a un conjunto de propiedades de alta calidad que tienen la sustancia.

red cristalina de silicio Característica incluye la clasificación de su especie, ya que varios de ellos: la calidad electrónica

1. - la calidad más pura y más alta.Este es el tipo de los utilizados en la electrónica para construir instrumentos de alta sensibilidad.
2. grado solar.El nombre en sí define el área de uso.También es bastante de silicio de alta pureza, el uso de las cuales es necesario crear una alta calidad y larga ejecución paneles solares.Convertidores fotoeléctricos que se basan en, precisamente, la estructura cristalina, mejor y más resistente al desgaste que los fabricados utilizando la modificación amorfa mediante pulverización en varios tipos de sustrato.
3. de silicio.En este tipo de sustancias incluidas aquellas muestras, que contienen aproximadamente 98% elemento puro.El resto va a los varios tipos de impurezas:

• boro;Aluminio
• ;Cloro
• ;Carbono
• ;
• fósforo y otros.

Última variedad de la sustancia en cuestión se utiliza para producir silicio policristalino.Para llevar a cabo el proceso de recristalización.Como resultado, se obtienen la pureza de tales productos, que puede pertenecer al grupo de calidad solar y electrónicos.

Por naturaleza polisilicio - es un intermediario entre la modificación amorfa y cristalina.Con esta opción es más fácil de trabajar, es mejor ser reciclable y flúor y cloro limpieza.Productos

que resultan se pueden clasificar como:

• multisilicon;
• monocristalinos;
• en forma de cristales;
• chatarra de silicio;
• silicio técnico;
• productos de desecho en forma de fragmentos y trozos de material.

Cada uno de ellos se utiliza en la industria y es utilizado por una persona completamente.Por lo tanto, los procesos de producción relacionados con el silicio, se consideran residuos cero.Esto reduce significativamente su coste económico, mientras que no afecta la calidad.Uso

de

pura de silicio en la industria está bien establecida, y su escala es bastante voluminoso.Esto se debe al hecho de que este elemento es limpio, y en forma de diferentes compuestos, es generalizada y la demanda en los distintos campos de la ciencia y la tecnología.

Dónde está utilizando cristalino y silicio amorfo en estado puro?

1. En la metalurgia como una adición de aleación, la capacidad de cambiar las propiedades de los metales y sus aleaciones.Por lo tanto, se utiliza en la fundición de acero y hierro fundido.
2. Diferentes tipo de cosas va en la fabricación de la opción más limpia - polisilicio.
3. compuestos de silicio con sustancias orgánicas - es una industria química, que fue muy popular en la actualidad.Materiales orgánicos de silicio se utilizan en la medicina, en la fabricación de utensilios, instrumentos y mucho más.
4. Producción de varias células solares.Este método de producción de energía es uno de los más prometedores en el futuro.Respetuoso del medio ambiente, rentable y resistente - las principales ventajas de este tipo de electricidad.Encendedores
5. silicio utilizado durante mucho tiempo.Ya en la antigüedad la gente utiliza la chispa del pedernal para el encendido de fuego.Este principio es la base para la producción de diversos tipos de encendedores.Hoy en día, hay especies en las que el pedernal se sustituye por una aleación de composición definida, dando resultados aún más rápidos (arco).
6. Electrónica y la energía solar.
7. Fabricación zerkalets en dispositivos láser de gas.

Así, silicio puro tiene un montón de características ventajosas y especiales que permiten usarla para crear productos importantes y relevantes.

El uso de silicio compuestos

adición de una sustancia simple se utiliza y diversos compuestos de silicio, y muy ampliamente.Hay toda una industria, llamado silicato.Se basa en el uso de diversas sustancias, que incluyen este artículo impresionante.¿Cuál es la conexión, y que se producen?

1. cuarzo o arena de río - SiO2.Se utiliza para la fabricación de tales materiales decorativos y de construcción tales como el cemento y vidrio.¿Dónde están estos materiales es bien conocida.Sin la construcción no está completa sin estos componentes, lo que confirma la importancia de los compuestos de silicio.
2. silicato de cerámica, que incluye materiales como barro, porcelana, ladrillos y productos basados ​​en ellos.Estos componentes se utilizan en la medicina, en la fabricación de artículos de mesa, decoraciones, artículos para el hogar, la construcción y otras áreas residenciales de la actividad humana.
3. Silicones - siliconas, sílice, aceite de silicona.