Silicon: application, propriétés chimiques et physiques

Un des éléments les plus courants dans la nature - il est le silicium ou le silicium.Cette large distribution indique l'importance et la signification de cette question.Il est rapidement compris et appris des gens qui ont appris à exploiter le silicium.Son utilisation est basée sur les propriétés particulières dont nous parlerons plus loin.

Silicon - un élément chimique

Si vous donnez une description de ce point sur la situation dans le tableau périodique, il est possible de désigner les points importants suivants: le numéro de série

1. - 14. période
2. - le troisième type.
3. Groupe - IV.
4. sous-groupe - la principale.La structure
5. de la coquille d'électrons externe est donnée par 3s23p2.Élément silicium
6. est un symbole chimique Si, qui se prononce «Silicium».
7. de l'état d'oxydation qu'il présente: -4;2;4.
8. valence d'un atome est égal à IV.
9. masse atomique de silicium est égale à 28,086.
10. Dans la nature, il ya trois isotopes stables de l'élément avec un nombre de masse 28, 29 et 30.

Ainsi, un atome de silicium à partir d'un point de vue chimique - juste étudié les éléments décrits une variété de propriétés différentes.

Histoire de la découverte

Depuis la nature même du contenu populaire et de masse est différents composés de l'élément, depuis les temps anciens, les gens de connaître les propriétés et les noms de plusieurs d'entre eux.Silicium pur est resté longtemps au-delà des limites de la connaissance humaine en chimie.Composés les plus populaires

qui ont été utilisés dans la vie quotidienne des gens et de l'industrie des cultures anciennes (Egyptiens, les Romains, les Chinois, les Russes, anciens Perses et autres) étaient des pierres précieuses et semi-précieuses à base d'oxyde de silicium.Ceux-ci comprennent:

• opale;
• strass;Topaze
• ;
• chrysoprase;Onyx
• ;
• calcédoine et d'autres.

a également fait usage de la vieille quartz et de sable de quartz dans le secteur de la construction.Cependant, le silicium élémentaire est resté en suspens jusqu'à ce que le XIXe siècle, bien que de nombreux scientifiques ont tenté en vain de le distinguer de différents composés, à l'aide et des catalyseurs, et des températures élevées, et même l'électricité.Ce sont les esprits brillants que:

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

réaliser avec succès obtenir du silicium sous une forme pure réussi Jens Jacobs Berzelius en 1823.Pour cela, il a mené des expériences sur la silice fondue et le fluorure métallique de vapeur de potassium.En conséquence, une modification de l'élément amorphe.Le même chercheur a été invité à ouvrir le nom latin de l'atome.

Encore plus tard, en 1855, un autre scientifique - Sainte-Claire Deville - a réussi à synthétiser une variété de différents allotropes - silicium cristallin.Puisque la connaissance de cet élément et ses propriétés sont devenus très rapidement réapprovisionné.Les gens ont réalisé qu'il a des caractéristiques uniques qui pourraient très bien être utilisés pour répondre à leurs propres besoins.Par conséquent, aujourd'hui l'un des éléments les plus populaires de l'électronique et de la technologie - est le silicium.Appliquer seulement élargit ses frontières chaque année.Atome

a donné le nom de la Russie scientifique Hess en 1831.Voilà collé à ce jour.

contenu

de dans la nature en termes de silicium naturel est la deuxième à l'oxygène.Son pourcentage par rapport aux autres atomes dans la composition de la croûte - 29,5%.En outre, le carbone et le silicium - deux éléments spécifiques de la configuration de circuit pouvant, de liaison les uns avec les autres.Voilà pourquoi pour la dernière sont plus de 400 minéraux naturels différents, dans le cadre duquel il a trouvé dans la lithosphère, l'hydrosphère et la biomasse.

Où exactement est contenue silicium?

1. dans les couches profondes du sol.
2. dans les roches, les réservoirs et les tableaux.
3. Au fond des plans d'eau, en particulier les océans et les mers.
4. dans les plantes et la vie marine dans le règne animal.
5. Chez les humains et les animaux terrestres.

peut désigner une partie des minéraux et des roches les plus courants, une partie de ce qui est présent dans un grand nombre de silicium.Chimie eux est telle que la teneur en poids de l'élément qui y est pur atteint 75%.Cependant, le nombre spécifique dépend du type de matériau.Donc, roches et des minéraux contenant du silicium: feldspaths

• ;Mica
• ;Amphibole
• ;Honte
• ;Calcédoine
• ;Silicates
• ;Grès
• ;Silicates d'aluminium
• ;
• argile et autres.

accumulation dans des coquilles et des exosquelettes des animaux marins, le silicium forme une puissante avec les dépôts à terme de la silice sur le fond des étangs.Ceci est l'une des sources naturelles de cet élément.

En outre, il a été constaté que Silicium peut exister sous forme native pur - sous la forme de cristaux.Mais ces dépôts sont très rares.

propriétés physiques du silicium

Si vous donnent une caractérisation de l'élément de l'ensemble des propriétés physiques et chimiques, tout d'abord il est nécessaire de désigner les paramètres physiques.Voici quelques-uns de base:

1. existe en deux variétés allotropiques - amorphes et cristallins, qui diffèrent dans toutes les propriétés.
2. cristallin très similaire à celle du diamant, car carbone et du silicium, à cet égard sont pratiquement identiques.Toutefois, la distance entre les atomes de différent (plus de silicium), de sorte que le diamant est beaucoup plus difficile et plus durable.Type de réseau - cubique face centrée.Substance
3. est très fragile à des températures élevées devient malléable.
4. Le point de fusion est 1415˚S.Point d'ébullition
5. - 3250˚S.La densité de la matière
6. - 2,33 g / cm3.
7. composés de couleurs - gris argenté, ont exprimé l'éclat métallique caractéristique.
8. a de bonnes propriétés semi-conductrices, qui sont capables de faire varier avec l'addition de certains agents.
9. pas soluble dans l'eau, des solvants organiques et des acides.Plus précisément
10. soluble dans les alcalis.Représentation

des propriétés physiques du silicium permet aux gens de gérer, et utilisé pour créer une variété de produits.Par exemple, basé sur l'utilisation des propriétés dans le silicium de qualité électronique.Propriétés

chimiques propriétés chimiques de silicium sont très dépendants des conditions de réaction.Si nous parlons de la substance pure avec les réglages normaux, vous devez désigner une activité très faible.Les deux cristallin et silicium amorphe sont très inertes.Ne pas interagir avec des agents oxydants puissants (autres que le fluor) ou avec des agents réducteurs forts.

Cela est dû au fait que la surface du matériau immédiatement formé un film d'oxyde SiO2, ce qui empêche en outre la coopération.Il est capable d'être formé sous l'influence de l'eau, l'air et les vapeurs.

Si vous changer les termes et conditions standard et faire chauffer le silicium à une température supérieure 400S, sa réactivité est fortement augmentée.Dans ce cas, il va réagir avec:

• oxygène;
• toutes sortes d'halogène;Hydrogène
• .

Aux températures plus élevées, la formation de produits de réaction avec du bore, de l'azote et du carbone.D'une importance particulière est le carbure de silicium - carbure de silicium, étant donné qu'il est un bon abrasif.

propriétés chimiques du silicium sont clairement visibles dans des réactions avec des métaux.Selon eux, il est un oxydant, de sorte que les produits sont appelés siliciure.Il est connu pour ces composés:

• alcalines;Alcaline
• ;
• métaux de transition.

Propriétés inhabituelle a un composé obtenu par alliage de fer et de silicium.Elle porte le nom de la céramique de ferrosilicium et appliqué avec succès dans l'industrie.

Avec substances complexes réaction de silicium ne vient pas, de sorte que tous leurs espèces est capable de dissoudre seulement:

• l'eau régale (un mélange d'acides nitrique et chlorhydrique);
• alcalis caustiques.

La température de la solution ne doit pas être inférieure à 60 ° CTout cela confirme une base physique de la substance - diamant stable réseau cristallin, ce qui lui donne la force et l'inertie.

pour produire

du silicium dans sa forme la plus pure - le processus est le coût assez cher.En outre, en vertu de ses propriétés ou l'autre méthode donne seulement 90-99% de produit brut sous forme d'impureté dans la forme de métal et de carbone demeurent.Donc, juste pour obtenir suffisamment de matériel.Il devrait aussi qualitativement claire des éléments étrangers.

En général, la production de silicium est effectué de deux manières principales:

1. de sable blanc, qui est une silice SiO2 pur.Après chauffage avec des métaux actifs (habituellement de magnésium) est formé comme un élément libre dans la modification amorphe.La pureté de ce procédé est élevé, le produit est obtenu avec un rendement de 99,9 pour cent.
2. méthode la plus courante à l'échelle industrielle - un frittage fondre le sable avec du coke dans des fours thermiques spécialisés.Cette méthode a été développée par des scientifiques russes NN Beketov

poursuite du traitement est l'exposition à des méthodes des produits de nettoyage.A cet effet, des acides ou des halogènes (chlore, fluor).

Le silicium amorphe

Feature silicium serait incomplète si vous ne considérez pas séparément chacun de ses modifications allotropiques.Le premier d'entre eux - est amorphe.Dans cet état, nous étudions la substance est une poudre brune brun, très bien.Est très hygroscopique, il présente une réactivité suffisamment élevée lors du chauffage.Dans des conditions standard, est capable de communiquer uniquement avec des agents oxydants puissants - fluor.

appeler cela une sorte de cristal de silicium amorphe est pas entièrement correct.Sa calandre indique que la substance - il est seulement une forme de fines de silicium existant sous la forme de cristaux.Par conséquent, comme ces ces modifications - le même composé.

Cependant, leurs propriétés varient, pour ainsi dire à propos de allotropie.En soi, le silicium amorphe a une svetopoglotitelnoy haute capacité.En outre, dans certaines circonstances, cet indicateur est beaucoup plus rapide que d'une forme cristalline similaire.Par conséquent, il est utilisé à des fins techniques.Dans cette forme (poudre) composé est facilement appliqué à toute surface, qu'elle soit plastique ou en verre.Par conséquent, il est commode d'utiliser du silicium amorphe.La demande est basée sur la fabrication de piles solaires de différentes tailles.

Bien que ce type de batterie usure assez rapide, en raison de l'abrasion du matériau de film mince, mais l'utilisation et la demande ne fait que croître.Même dans une courte durée de vie des cellules solaires à base de silicium amorphe sont en mesure de fournir de l'énergie à l'ensemble de l'entreprise.Outre la production d'un tel matériau sans déchets, ce qui le rend très économique.

telle modification obtenu par réduction de composés de métaux actifs, par exemple le sodium ou le magnésium.

silicium cristallin

gris argenté brillant modification de l'élément.Il est cette forme est la plus courante et la plus populaire.Cela est dû à un ensemble de propriétés de haute qualité qui ont la substance.

cristal de silicium Caractéristique réseau comprend la classification de ses espèces, comme plusieurs d'entre eux: la qualité électronique

1. - la qualité pure et la plus haute.Ceci est le type utilisé dans l'électronique pour construire des instruments très sensibles.
2. de grade solaire.Le nom lui-même définit la zone d'utilisation.Il est également du silicium de pureté très élevé, l'utilisation de ce qui est nécessaire pour créer une haute qualité et à long exécutant des panneaux solaires.Convertisseurs photoélectriques qui sont basés sur précisément la structure cristalline, et mieux plus de celles qui sont faites en utilisant la modification amorphe par pulvérisation sur différents types de substrat résistant à l'usure.
3. de silicium.Dans ce genre de substances figurant ces échantillons, qui contiennent environ 98% élément pur.Le reste va aux différents types d'impuretés:

• bore;Aluminium
• ;Chlore
• ;
• carbone;
• phosphore et autres.

Dernière variété de la substance en question est utilisé pour produire du silicium polycristallin.Pour mener à bien le processus de recristallisation.En conséquence, la pureté de ces produits sont obtenus, qui peuvent appartenir au groupe de qualité solaire et électronique.

Par nature polysilicium - est un intermédiaire entre la modification amorphe et cristallin.Avec cette option est plus facile à travailler, il est préférable d'être recyclable et fluor et du chlore nettoyage.Produits

qui en résultent peuvent être classés comme suit:

• multisilicon;
• de monocristal;
• cristaux en forme;
• de déchets de silicium;
• de silicium technique;
• Les déchets sous forme de fragments et morceaux de tissu.

Chacun d'eux est utilisé dans l'industrie et est utilisé par une personne complètement.Par conséquent, les processus de production liés au silicium, sont considérés comme des déchets zéro.Cela réduit considérablement son coût économique, sans affecter la qualité.Utilisation

pure production de

de de silicium du silicium dans l'industrie est bien établie, et son ampleur est assez volumineux.Cela est dû au fait que cet élément est propre, et sous la forme de différents composés, est très répandue et de la demande dans les différents domaines de la science et de la technologie.

Où est l'aide cristallin et silicium amorphe dans sa forme la plus pure?

1. Dans la métallurgie comme une addition d'alliage, la capacité de changer les propriétés des métaux et leurs alliages.Ainsi, il est utilisé dans la fusion de l'acier et la fonte.
2. Différentes sortes de choses va sur la fabrication de l'option de nettoyage - polysilicium.
3. composés de silicium avec des substances organiques - est une industrie chimique, qui était particulièrement populaire aujourd'hui.Matériaux organosiliciés sont utilisés en médecine, dans la fabrication d'ustensiles, instruments et plus.
4. production des différentes cellules solaires.Cette méthode de production d'énergie est l'un des plus prometteurs dans l'avenir.Eco-friendly, rentable et résistant - les principaux avantages de cette électricité.Briquets
5. silicium utilisé pendant une longue période.Même dans les temps anciens les gens utilisaient l'étincelle de silex pour l'allumage du feu.Ce principe constitue la base pour la production de divers types de briquets.Aujourd'hui, il ya des espèces où le silex est remplacé par un alliage de composition définie, donnant des résultats encore plus rapides (arc).
6. Electronique et l'énergie solaire.
7. Fabrication zerkalets dispositifs laser à gaz.

Ainsi, silicium pur a beaucoup de caractéristiques avantageuses et spéciaux qui permettent de l'utiliser pour créer des produits importants et pertinents.

L'utilisation des composés de silicium

addition d'une substance simple est utilisé et divers composés de silicium, et très largement.Il ya toute une industrie, appelé silicate.Il est basé sur l'utilisation de substances diverses, qui comprennent cet article génial.Quel est le lien, et qui sont produites?

1. quartz ou sable de rivière - SiO2.Utilisé pour la fabrication de ces matériaux décoratifs et de construction tels que le ciment et le verre.Où sont ces matériaux est bien connue.Aucune construction est pas complet sans ces composants, ce qui confirme l'importance de composés de silicium.
2. Silicate céramique, qui comprend des matières telles que la faïence, la porcelaine, de la brique et des produits basés sur eux.Ces composants sont utilisés en médecine, dans la fabrication de vaisselle, décorations, articles ménagers, la construction et d'autres zones résidentielles de l'activité humaine.
3. Silicones - les silicones, la silice, une huile de silicone.