Yksi yhteisiä tekijöitä luonnossa - se on piitä, tai piitä.Tämä laaja jakelu osoittaa merkitys ja tämän asian.Se on nopeasti selvää, ja oppineet ihmiset, jotka oppivat hyödyntämään pii.Sen käyttö perustuu erityisominaisuudet josta me puhumme edelleen.
Silicon - alkuainetta
Jos annat kuvausta tilanteesta jaksollisen, on mahdollista nimetä seuraavat tärkeät kohdat:
- sarjanumero - 14.
- aikana - kolmas kaveri.
- Group - IV.
- alaryhmä - tärkein.
- rakenne ulomman elektronin kuori annetaan 3s23p2.
- pii elementti on kemiallinen merkki Si, joka lausutaan "Pii".
- hapetustilassa jossa se esittelee: -4;2;4.
- valenssi atomi on yhtä suuri kuin IV.
- atomimassa piitä on yhtä suuri kuin 28,086.
- Luonnossa on kolme stabiileja isotooppeja elementin massa numerot 28, 29 ja 30.
Siten piiatomiin kemiallisesta näkökulmasta - vain tutkinut kuvattujen elementtien erilaisia ominaisuuksia.
historia löytö
Koska luonteesta suosittu ja massa sisältö on erilainen yhdisteet elementin, antiikin ajoista lähtien, ihmiset käyttää tietää ominaisuudet ja nimet monia niistä.Puhtaasta piistä on pysynyt pitkään enää ainoastaan inhimillisen tiedon kemian.
suosituin yhdisteitä, joita käytetään arkielämässä ja teollisuudessa kansan muinaisista kulttuureista (egyptiläiset, roomalaiset, kiina, muinainen venäläiset, persialaiset ja muut) oli jalo ja puolijalokivet perusteella piioksidia.Näitä ovat:
- Opal;
- tekojalokivi;
- topaasi;
- chrysoprase;
- Onyx;
- chalcedony ja muita.
myös käyttää vanhoja kvartsi ja kvartsihiekka rakennusalalla.Kuitenkin alkuainepiitä jääneet ratkaisematta, kunnes XIX vuosisadan, vaikka monet tutkijat ovat yrittäneet turhaan se erottuisi erilaisia yhdisteitä, käyttäen ja katalyyttejä, ja korkeita lämpötiloja, ja jopa sähköä.Nämä ovat kirkkaan mielissä kuin:
- Carl Scheele;
- Gay-Lussac;
- Tenar;
- Humphry Davy;
- Antoine Lavoisier.
toteuttaa onnistuneesti saada piitä puhtaassa muodossa onnistui Jens Jacobs Berzelius vuonna 1823.Tätä varten hän suoritti kokeita kvartsilasikapillaareissa ja fluoria höyry kaliummetallia.Tämän seurauksena, amorfista muutos elementin.Sama tiedemies kutsuttiin avaamaan latinalainen nimi atomi.
Vielä myöhemmin, vuonna 1855, toinen tutkija - Sainte-Claire Deville - onnistunut syntetisoida erilaisia allotropes - kiteisen piin.Koska tieto tämän elementin ja sen ominaisuudet ovat hyvin nopeasti täydennetään.Ihmiset ovat ymmärtäneet, että se on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka voisivat hyvinkin käyttää tyydyttää omat tarpeensa.Siksi nyt yksi suosituimmista elementtejä elektroniikka ja tekniikka - on pii.Soveltamaan sitä ainoastaan laajentaa rajojen vuosittain.
atomi antoi nimen venäläinen tiedemies Hess vuonna 1831.Siinäpä se juuttunut tähän päivään.
Sisältö
luonnossa suhteen luonnon piin on toinen vain happea.Sen prosenttiosuus verrattuna muiden atomien kokoonpanon crust - 29,5%.Lisäksi, hiiltä ja piitä - kaksi tiettyjä elementtejä pystyy muodostamaan piiri, joka yhdistää toisiinsa.Siksi viime ovat yli 400 eri luonnon mineraaleja, jonka osana hän löysi litosfäärin, hydrosfäärin ja biomassaa.
Missä tarkalleen sisältyy piitä?
- syvemmissä maakerrosten.
- kiviä, altaiden ja taulukot.
- alaosassa vesistöt, erityisesti valtamerten ja merten.
- kasveissa ja meren elämää eläinkunnan.
- Ihmisillä ja maaeläimet.
voi määrittää joitakin yleisimmistä mineraaleja ja kiviä, osa, joka on läsnä suuri määrä piitä.Kemia niistä on sellainen, että ainepitoisuus puhtaan elementin siinä saavuttaa 75%.Kuitenkin tietty määrä riippuu tällaista materiaalia.Niin, kiviä ja mineraaleja sisältävät piitä:
- maasälvät;
- kiille;
- amfiboli;
- häpeä;
- chalcedony;
- silikaatit;
- sandstones;
- aluminiumsilikaatit;
- savi ja muut.
kerääntymistä kuoret ja exoskeletons merieläinten, pii muodostaa voimakas kanssa määräaikaistalletukset piidioksidia pohjalle lampia.Tämä on yksi luonnon lähteistä tämän osan.
Lisäksi todettiin, että pii voivat esiintyä puhtaassa alkuperäisessä muodossa - on kiteiden muodossa.Mutta tällaiset talletukset ovat hyvin harvinaisia.
fysikaaliset ominaisuudet piin
Jos annat luonnehdinta elementin joukko fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, ennen kaikkea on välttämätöntä nimetä fysikaalisten parametrien.Tässä muutamia:
- esiintyy kahdessa allotrooppista muutoksia - amorfinen ja kiteinen, jotka eroavat kaikkia ominaisuuksia.
- kiteinen hyvin samankaltainen kuin timantti, koska hiilen ja piin tässä suhteessa ovat lähes identtiset.Kuitenkin, välinen etäisyys atomien eri (piistä enemmän), niin timantti on paljon vaikeampaa ja kestävämpi.Tyyppinen ristikko - face-kuutiollinen.
- aine on erittäin hauras korkeissa lämpötiloissa tulee taipuisa.
- sulamispiste on 1415˚S.
- Kiehumispiste - 3250˚S.
- aineen tiheys - 2,33 g / cm3.
- väri yhdisteet - hopeanharmaa, ilmaisi ominaisuus metallinhohde.
- on hyvät puolijohtavasta ominaisuuksia, jotka voivat vaihdella lisäämällä tiettyjä aineita.
- ei liukene veteen, orgaanisia liuottimia ja happoja.
- Erityisesti liukoinen alkalit.
edustus fysikaalisten ominaisuuksien piin avulla ihmiset voivat hallita sitä, ja käytetään luoda erilaisia tuotteita.Esimerkiksi ominaisuuksien perusteella semiconductivity elektroniikassa käyttöä piimetallia.
Kemialliset ominaisuudet kemialliset ominaisuudet pii ovat hyvin riippuvaisia reaktio-olosuhteissa.Jos puhumme puhdasta ainetta vakio asetuksia, sinun täytyy nimetä hyvin alhainen aktiivisuus.Sekä kiteisen ja amorfinen pii ovat erittäin inerttejä.Älä yhteisvaikutuksia minkään voimakkaat hapettimet (muu kuin fluori) tai voimakkaiden pelkistimien.
Tämä johtuu siitä, että materiaalin pinta välittömästi muodostettu oksidikerros SiO 2, mikä estää edelleen yhteistyötä.Se voi olla muodostettu vaikutuksen alaisena veden, ilman ja höyryjä.
Jos muutat standardin ehdot ja tehdä kuumentamalla piitä lämpötilaan yli 400s, sen reaktiivisuus on voimakkaasti lisääntynyt.Tässä tapauksessa, se reagoi:
- happi;
- kaikenlaisia halogeeni;
- vety.
Korkeammissa lämpötiloissa, muodostumista tuotteiden reaktiolla boorin, typen ja hiilen.Erityisen tärkeää on piikarbidi - SIC, koska se on hyvä kuluttavaa.
kemialliset ominaisuudet piin myös selvästi nähtävissä reaktioita metallien kanssa.Heidän mukaansa se on hapetin, joten tuotteita kutsutaan silicide.Se on tunnettu sellaisia yhdisteitä:
- emäksinen;
- emäksinen;
- siirtymämetalleja.
Epätavallinen ominaisuudet on saatu yhdiste seostamalla raudan ja piin.Se kantaa nimeä piirautaa keramiikka ja sovellettu menestyksekkäästi alalla.
Monimutkaisia aineiden saattamalla pii ei tule, niin kaikki niiden lajien kykenee liuottamaan vain:
- kuningasvesi (seos typpihapon ja suolahappo);
- syövyttävä emäksiä.
liuoksen lämpötila ei saisi olla pienempi kuin 60 ° CKaikki tämä vahvistaa fyysinen perusteella aineen - timantti vakaa kidehilan, antaa sille voimaa ja inertia.
Menetelmät
piin sen puhtaimmassa muodossa - prosessi on melko kallis hinta.Lisäksi nojalla sen ominaisuuksia joko menetelmä antaa vain 90-99% puhdasta tuotetta epäpuhtautena muodossa metallin ja hiilen pysyvät edelleen.Joten vain saada tarpeeksi materiaalia.Se olisi myös laadullisesti selkeä ulkomaisia elementtejä.
Yleensä piin tuotannosta tapahtuu pääasiassa kahdella tavalla:
- valkoista hiekkaa, joka on puhdas piidioksidi SiO2.Sen jälkeen, kun lämmitys se aktiiviset metallit (tavallisesti magnesiumia) on muodostettu vapaa osa amorfinen muutokseen.Puhtaus tämä menetelmä on korkea, tuote saadaan saannon ollessa 99,9 prosenttia.
- Yleisempi tapa teollisessa mittakaavassa - sintrauslaitokset sulaa hiekkaa koksin erikoistunut lämpö uuneja.Tämä menetelmä on kehitetty Venäläisten tutkijoiden NN Beketov
Jatkohoito on altistuminen tuotteisiin puhdistusmenetelmiä.Tätä tarkoitusta varten, happojen tai halogeeneja (kloori, fluori).
amorfinen pii
Ominaisuus pii olisi epätäydellinen, jos et pidä erikseen kunkin sen allotropic muutoksia.Ensimmäinen niistä - on amorfinen.Tässä tilassa, tarkastelemme aine on jauhe ruskea-ruskea, hieno.On erittäin hygroskooppinen, sillä on riittävän suuri reaktiivisuus kuumennettaessa.Vakio-olosuhteissa, pystyy kommunikoimaan vain vahvojen hapettimien - fluoria.
Soita se eräänlainen amorfista piitä kristalli ei ole täysin oikea.Sen säleikkö osoittavat, että aine - se on vain Ohuen piin olemassa kiteiden muodossa.Tällaisena nämä muutokset - sama yhdiste.
kuitenkin niiden ominaisuudet vaihtelevat, joten sanottavaa allotropiaksi.Kun itse, amorfinen pii on suuri kyky svetopoglotitelnoy.Lisäksi tietyissä olosuhteissa, tämä indikaattori on paljon nopeampi kuin samanlainen kiteistä muotoa.Siksi sitä käytetään teknisiin tarkoituksiin.Tässä muodossa (jauheena) yhdiste on helppo soveltaa mihin tahansa pintaan, onko se on muovia tai lasia.Näin ollen, on sopivaa käyttää amorfista piitä.Sovellus perustuu valmistukseen aurinko paristot erikokoisia.
Vaikka tämäntyyppiset akku kuluvat melko nopeasti, koska kuluminen ohutkalvomateriaalista, mutta käyttö ja kysyntä on vain kasvussa.Jopa lyhyt käyttöikä aurinkokennojen perustuvat amorfinen pii pystyvät tarjoamaan energiaa koko yrityksen.Lisäksi tuotanto tarkoitettua ainesta ilman jätettä, mikä tekee siitä erittäin taloudellinen.
tällainen muutos on saatu pelkistämällä yhdisteiden aktiivisten metallien, esimerkiksi natriumin tai magnesiumin.
kiteisen piin
hopeanharmaa loistava muuttaminen elementin.Se on tämä muoto on yleisin ja suosituin.Tämä johtuu joukko laadukkaita ominaisuuksia, jotka ovat aine.
Ominaisuus piin kidehilan sisältää luokittelu sen lajien, kuten useat niistä:
- sähköinen laatu - puhtain ja kaikkein korkea laatu.Tämä on jollaisia käytetään elektroniikan rakentaa erittäin herkkä välineitä.
- aurinko luokka.Nimi itsessään määrittelee käyttöalueen.Se on myös varsin korkea puhtaus piitä, jonka käyttö on tarpeen luoda korkean laadun ja pitkäkestoiset aurinkopaneelit.Valosähköiset muuntimet, jotka perustuvat tarkasti kiderakenteen, paremmin ja paremmin kulutusta kestävä kuin tehty käyttäen amorfinen muutos ruiskuttamalla eri alustan.
- piitä.Tällaisessa aineiden mukana ne näytteet, jotka sisältävät noin 98% puhdasta elementti.Loput menee erilaisia epäpuhtauksia:
- booria;
- alumiini;
- kloori;
- hiili;
- fosfori ja muut.
Viime erilaisia kyseistä ainetta käytetään tuottamaan polypii.Voit suorittaa prosessin uudelleenkiteyttämällä.Sen seurauksena, puhtaus ne on tuotettu, joka voi kuulua ryhmään aurinko- ja sähköisen laatua.
Luonteeltaan polysilikoni - on välimuoto amorfinen ja kiteinen muutos.Kun tämä asetus on helpompi työskennellä, se on parempi olla kierrätettävää ja puhdistus fluori ja kloori.
tuotteita, jotka johtavat voidaan luokitella:
- multisilicon;
- yksikidevalua;
- muotoiset kiteet;
- pii romu;
- tekninen piitä;
- jätteitä muodossa fragmenttien ja tähteet materiaalia.
Jokainen heistä käytetään teollisuudessa ja käyttää henkilö täysin.Näin ollen, tuotanto liittyvät prosessit piitä, katsotaan olevan nolla jätettä.Tämä vähentää merkittävästi sen taloudellisia kustannuksia, mutta ei vaikuta laatuun.
käyttö puhtaasta piistä
piin tuotannosta alalla on vakiintunut, ja sen laajuus on melko iso.Tämä johtuu siitä, että tämä elementti on puhdas, ja muodossa erilaisia yhdisteitä, on laajalle levinnyt ja kysyntää eri tieteen ja teknologian.
Missä käyttäen kiteistä ja amorfista piitä sen puhtaimmassa muodossaan?
- metallurgian kuin lejeerauslisäaineet, kyky muuttaa ominaisuuksia metallit ja niiden seokset.Näin ollen käytetään sulatus Teräksen ja valuraudan.
- Erilaiset tavaraa menee valmistamaan puhtaampaa vaihtoehto - monikiteistä.
- silikoniyhdisteet orgaanisten aineiden - on kemianteollisuus, joka oli erityisen suosittu tänään.Organosilicon materiaaleja käytetään lääketieteessä, valmistuksessa ja välineitä enemmän.
- Tuotannon eri aurinkokennoja.Tämä menetelmä energian tuotanto on yksi lupaavimmista tulevaisuudessa.Ympäristöystävällisiä, kustannustehokas ja kestävä - tärkeimmät edut tällaisen sähkön.
- Silicon sytyttimien käytetty pitkään aikaan.Jo antiikin aikoina ihmiset käyttivät Flint kipinän syttymisen tuleen.Tämä periaate on perusta tuottaa erilaisia sytyttimien.Nykyään lajeja, joissa Flint korvataan seos selvä koostumus, jolloin vieläkin nopeammin tuloksia (kipinöintiä).
- Elektroniikka ja aurinkoenergiaa.
- Manufacturing zerkalets kaasun laser-laitteet.
Siten puhdas pii on paljon edullisia ja erityispiirteitä, jotka mahdollistavat käyttää sitä luoda tärkeitä ja kyseisiä tuotteita.
käyttö piin yhdisteiden
Lisäksi yksinkertaisen ainetta käytetään, ja erilaisia yhdisteitä piin, ja hyvin laajasti.On koko alan, nimeltään silikaatti.Se perustuu erilaisten aineiden, jotka sisältävät tämän mahtava tuote.Mikä yhteys, ja jotka on tuotettu?
- kvartsia tai joki hiekka - SiO2.Käytetään tällaisten koriste ja rakennusmateriaalien, kuten sementin ja lasin.Missä nämä materiaalit on hyvin tiedossa.Ei rakentaminen ei ole täydellinen ilman näitä eriä, mikä vahvistaa, että on tärkeää piiyhdisteiden.
- Silikaatti keramiikkaa, joka sisältää materiaalit, kuten keramiikka, posliini, tiili ja niihin perustuvia tuotteita.Näitä komponentteja käytetään lääketieteessä, valmistuksessa astiat, koristeet, taloustavarat, rakentaminen ja muut asuinalueista ihmisen toiminnan.
- Silikonit - silikonit, piidioksidi, silikoniöljy.
