Szilícium: alkalmazás, kémiai és fizikai tulajdonságai

egyik leggyakoribb elemek a természetben - ez szilícium, vagy szilícium.Ez a széles körű terjesztése jelzi a fontossága és jelentősége ebben az ügyben.Mert gyorsan megértette és megtanulta, akik megtanulták, hogyan kell kihasználni a szilícium.Használatát alapul speciális tulajdonsága, amely fogunk beszélni tovább.

Szilícium - egy kémiai elem

Ha adsz egy leírást ezt az elemet a helyzet a periódusos rendszer, akkor elképzelhető, hogy a következő fontos pontokat:

1. sorszám - 14.
2. időszakban - a harmadik fickó.
3. Group - IV.
4. alcsoport - a fő.
5. szerkezet a külső Elektronhéj adja 3s23p2.
6. szilícium elem egy vegyjele Si, amit "Szilícium".
7. oxidációs állapota, amelyben mutat: -4;2;4.
8. vegyértékű atom egyenlő IV.
9. atomtömeggel szilícium egyenlő 28,086.
10. A természetben van három stabil izotópok az elem a tömeges számok 28., 29. és 30.

Tehát egy szilícium atom olyan kémiai szempontból - csak tanulmányozta a leírt elemek számos különböző tulajdonságokkal.

története felfedezés

Mivel természeténél fogva a népszerű és tömeges tartalom különböző vegyületek az elem, ősidők óta, az emberek tudni a tulajdonságok és a nevét sokan.Tiszta szilícium hosszú maradt túl a humán ismeretek a kémia.

legnépszerűbb vegyületeket, amelyeket használják a mindennapi életben és az iparban az emberek az ősi kultúrák (egyiptomiak, rómaiak, kínai, ősi oroszok, perzsák és mások) volt drága, és féldrágakő alapján szilícium-oxid.Ezek a következők:

• opál;
• strasszos;
• topáz;
• Chrysoprase;
• ónix;
• kalcedon és mások.

is felhasználta a régi Kvarc és kvarchomok az építőiparban.Ugyanakkor az elemi szilícium megoldatlan maradt, amíg a XIX században, bár sok tudós hiába próbálkozott, hogy megkülönböztessék a különböző vegyületek segítségével, katalizátorok, és a magas hőmérséklet, és még a villamos energia.Ezek a fényes elmék, mint:

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

elvégzésére sikerült a szilícium tiszta formában sikerült Jens Jacobs Berzelius 1823-ban.Erre ő végzett kísérleteket olvasztott szilícium és fluorid gőz kálium-fém.Ennek eredményeként, egy amorf módosítását az elem.Ugyanez tudós kapott meghívást, hogy megnyitja a latin neve az atom.

Még később, 1855-ben, egy másik tudós - Sainte-Claire Deville - sikerült szintetizálni a különböző allotropes - kristályos szilícium.Mivel ennek ismeretében elem és ingatlan váltak nagyon gyorsan pótolni.Az emberek felismerték, hogy olyan egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek nagyon jól lehet használni, hogy megfeleljen a saját igényeit.Ezért ma az egyik legnépszerűbb eleme az elektronika és a technológia - szilícium.Ennek alkalmazása csak bővíti határait évente.

atom adta a nevét az orosz tudós Hess 1831-ben.Ennyi ragadt a mai napig.

tartalom

jellegű szempontjából természetes szilícium a második csak oxigén.A százalékos összehasonlítva más atomok az összetétele a kéreg - 29,5%.Ezen túlmenően, a szén és a szilícium - két specifikus elemek képesek konfigurálásával áramkör, összekötő egymással.Ezért az utolsó több mint 400 különböző természetes ásványi anyagok, mint amelyek egy része talált a litoszférában, hidroszféra és a biomassza.

Pontosan hol van tartalmaz szilíciumot?

1. a mélyebb rétegekben.
2. a sziklák, víztározók és tömbök.
3. alján víztestek, különösen az óceánok és tengerek.
4. a növényekben és a tengeri élet az állatvilágban.
5. Az emberek és a szárazföldi állatok.

megjelölheti néhány a leggyakoribb ásványok és kőzetek, egy részét, amely jelen van számos szilícium.Kémia őket olyan, hogy a tömeg-tartalma tiszta elem abban eléri a 75%.Ugyanakkor a konkrét szám függ a fajta anyag.Szóval, kőzetek és ásványok tartalmazó szilícium:

• földpátok;
• csillám;
• amfibol;
• szégyen;
• kalcedon;
• szilikátok;
• homokkő;
• alumínium-szilikátok;
• agyag és mások.

felhalmozódó kagyló és exoskeletons tengeri állatok, szilícium képez hatásos a lekötött betétek szilika alján tavak.Ez az egyik a természetes forrásból ennek az elemnek.

Továbbá, azt találtuk, hogy Szilícium létezhetnek tiszta natív formájában - a kristályok formájában.De az ilyen betétek nagyon ritka.

fizikai tulajdonságainak szilikon

Ha adsz egy jellemzése eleme a sor fizikai és kémiai tulajdonságai, először is meg kell jelölni a fizikai paraméterek.Íme néhány alapvető:

1. létezik két allotropic módosítások - amorf és kristályos, amelyek különböznek az összes tulajdonságait.
2. Kristályos nagyon hasonló a gyémánt, mert a szén és a szilícium e tekintetben gyakorlatilag azonos.Azonban, a távolság a atomok különböző (szilícium több), így a gyémánt sokkal nehezebb és tartósabb.Típusú rács - lapcentrált köbméter.
3. anyag nagyon törékeny, magas hőmérsékleten válik hajlékony.
4. Az olvadáspont 1415˚S.
5. Forráspont - 3250˚S.
6. anyag sűrűség - 2,33 g / cm3.
7. színes vegyületek - ezüstszürke, kifejezve a jellegzetes fémes csillogású.
8. jó félvezető tulajdonságokkal, amelyek képesek változtatható azzal a kiegészítéssel, bizonyos szerek.
9. nem oldódik vízben, szerves oldószerek és savak.
10. Különösen oldódik lúgok.

képviseletét fizikai tulajdonságainak szilikon lehetővé teszik az emberek kezelni azt, és a létrehozásához használt különféle termékeket.Például tulajdonságok alapján semiconductivity elektronikai célokra minőségű szilícium.

kémiai tulajdonságai kémiai tulajdonságai szilícium nagyon függ a reakció körülményei között.Ha beszélünk a tiszta anyag standard beállításokat, meg kell jelölnie egy nagyon alacsony aktivitás.Mindkét kristályos és amorf szilícium nagyon közömbös.Nem lépnek kölcsönhatásba bármilyen erős oxidálószerek (eltérő fluor-) vagy erős redukáló szerekkel.

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a felület az anyag azonnal képződött oxid filmet SiO 2, ami hátráltatja a további együttműködést.Ez képes lehet alakult hatása alatt a víz, a levegő és a gőzök.

Ha megváltoztatja a standard feltételek, és fűtés a szilícium feletti hőmérsékletre 400S, reakcióképessége erősen megnövekszik.Ebben az esetben, ez reagál:

• oxigén;
• mindenféle halogén;
• hidrogén.

Magasabb hőmérsékleten, amikor megalakult a termékek reakcióval bór, nitrogén és szén.Különösen fontos a szilícium-karbid - SiC, mivel ez egy jó koptató.

kémiai tulajdonságok a szilícium is világosan látható reakciók fémek.Szerintük ez egy oxidálószer, így a termékek hívják szilicidet.Jól ismert az ilyen vegyületek:

• lúgos;
• lúgos;
• átmeneti fémek.

Szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik egy olyan termékkel ötvözve a vas és a szilícium.Ez a nevét viseli Ferroszilícium kerámiák és sikeresen alkalmazzák az iparban.

összetett anyagok reakcióba szilícium nem jön, így minden fajuk képes feloldani csak:

• aqua regia (keveréke a nitrogén és a sósavat);
• maró lúgok.

A hőmérséklet a megoldás nem lehet kevesebb, mint 60 ° CMindez megerősíti a fizikai alapja anyag - gyémánt stabil kristályrács, így ez erőt és a tehetetlenség.

előállítására szolgáló módszerek

szilícium a legtisztább formában - a folyamat meglehetősen drága költség.Továbbá fogva tulajdonságok bármelyik módszer ad csak 90-99% -os tisztaságú terméket szennyeződésként formájában fém és a szén marad még.Szóval csak azért, hogy elegendő anyag.Azt is meg minőségileg egyértelmű idegen elemek.

Általánosságban, a termelés a szilícium hajtjuk végre két fő módja:

1. fehér homok, amely egy tiszta szilícium-dioxid SiO2.Melegítés után azt az aktív fémek (általában magnézium) van kialakítva, mint egy szabad eleme az amorf módosítás.A tisztasága ez a módszer magas, a kapott termék, a hozam 99,9 százalék.
2. több közös módszer ipari méretekben - egy szinterezési olvad homokot koksz specializált termikus kemencékben.Ezt a módszert fejlesztette ki orosz tudósok NN Beketov

további kezelés hatására termékek tisztítási módszerek.Erre a célra, savak vagy halogének (klór, fluor).

Amorf szilícium

Feature szilícium lenne teljes, ha nem tartják külön minden egyes allotropic módosításokat.Az első közülük - amorf.Ebben az állapotban, megvizsgáljuk az anyag por, barna-barna, finom.Erősen higroszkópos, hogy mutat kellően magas reaktivitás melegítés hatására.Standard körülmények között, képes kommunikálni csak erős oxidáló szerekkel - fluort.

ez egy fajta amorf szilícium kristály nem teljesen helyes.A rács azt jelzi, hogy az anyag - ez csak egy formája finom szilícium létező kristályok formájában.Ezért, mint például ezek a módosítások - ugyanaz a vegyület.

azonban tulajdonságaik lehetnek, ezért mondani allotrópia.Önmagában az amorf szilícium magas képesség svetopoglotitelnoy.Ezen kívül, bizonyos körülmények között, ez a mutató sokkal gyorsabb, mint egy hasonló kristályos formában.Ezért a műszaki célra használt.Ebben a formában (por) vegyület könnyen alkalmazható bármilyen felületre, függetlenül attól, hogy műanyag vagy üveg.Ezért kényelmes a használata amorf szilícium.A kérelem alapja gyártásához napelemek különböző méretű.

Bár az ilyen típusú akkumulátort viselni elég gyors, mivel a kopás következtében a vékony filmanyagok, de a használata és a kereslet csak növekszik.Még egy rövid élettartama napelemek alapuló amorf szilícium képes energiával ellátni az egész vállalkozás.Emellett a termelés az ilyen anyag nélkül hulladék, ami nagyon gazdaságos.

ilyen módosítás redukciójával kapott vegyületek aktív fémek, például nátrium- vagy magnézium.

kristályos szilícium

ezüstszürke zseniális elem módosítását.Ez az a forma a leggyakoribb és legnépszerűbb.Ez annak köszönhető, hogy egy sor kiváló minőségű tulajdonságokat, amelyek az anyag.

Feature szilícium kristály rács tartalmazza a besorolás a fajokat, több közülük:

1. elektronikus minősége - a legtisztább és a legtöbb kiváló minőségű.Ez az a fajta használják az elektronika építeni rendkívül érzékeny eszközök.
2. napenergia fokozat.A név maga határozza meg a felhasználási területet.Az is elég nagy tisztaságú szilícium, amelyek használata szükséges, hogy hozzon létre egy magas minőségű és hosszan futó napelemek.Fotoelektromos átalakítók, amelyek alapján pontosan a kristályszerkezet, a jobb és kopásálló, mint azok felhasználásával készült amorf módosítás permetezéssel, a különböző típusú szubsztrátum.
3. szilícium.Ebben a fajta szereplő anyagok azokat a mintákat, amelyek körülbelül 98% -os tisztaságú elem.A többi megy a különféle szennyeződések:

• bór;
• alumínium;
• klórt;
• szén;
• foszfor és mások.

Utolsó különböző szóban forgó anyag előállítására használják polikristályos szilícium.Ahhoz, hogy elvégzi a folyamat az átkristályosítás.Ennek eredményeként, a tisztaság az ilyen termékeket kapunk, amelyek csoportjába tartoznak a szoláris és elektronikus minőségű.

A természet poliszilícium - egy köztes között kristályos és amorf módosítását.Ezzel az opcióval könnyebb dolgozni, akkor jobb, ha újrahasznosítható és tisztító fluort és klórt.

termékek, amelyek eredményeként lehet minősíteni:

• multisilicon;
• egykristály;
• alakú kristályok;
• szilícium törmelék;
• műszaki szilícium;
• hulladék termékek formájában fragmensek és darabka anyag.

Mindegyikük használják az iparban és a személy által használt teljesen.Ezért a termelési kapcsolódó folyamatok szilícium, minősülnek nulla hulladék.Ez jelentősen csökkenti a gazdasági költség, miközben nem érinti a minőség.

használata a tiszta szilícium

szilíciumtermelés az iparág jól megalapozott, és annak mértéke meglehetősen terjedelmes.Ez annak a ténynek köszönhető, hogy ez az elem a tiszta, és abban a formában különböző vegyületek, széles körben elterjedt és a kereslet a különböző területeken a tudomány és a technológia.

Hol van a kristályos és amorf szilícium legtisztább formájában?

1. A kohászati ​​mint ötvözése mellett, az képes megváltoztatni a tulajdonságait fémek és ötvözetek.Ily módon azt használják a beolvasztására az acél és öntöttvas.
2. Különböző dolgok megy gyártási tisztább lehetőség - poliszilícium.
3. szilikon vegyületek szerves anyagok - egy kémiai ipar, amely különösen népszerű volt a mai.Szilíciumorganikus anyagokat használnak a gyógyászatban, az előállítása során edények, eszközök és így tovább.
4. termelés különböző napelemek.Ez a módszer az energia előállításának az egyik legígéretesebb a jövőben.Környezetbarát, költség-hatékony és tartós - a fő előnye az ilyen villamos energia.
5. Szilícium öngyújtók használni hosszú ideig.Már az ókorban az emberek használják a kovakő szikra gyújtás tűz.Ez az elv az alapja a termelés különböző típusú öngyújtók.Ma vannak olyan fajok, amelyekben a kovakő helyébe ötvözetéből határozott összetételét, így még gyorsabb eredmények (ívelés).
6. Elektronika és napenergia.
7. Manufacturing zerkalets gáz lézeres eszközök.

Így tiszta szilíciumból van egy csomó előnyös és sajátosságai lehetővé teszik arra használni, hogy hozzon létre a fontos és a megfelelő termékeket.

A szilícium-vegyületek

hozzáadásával egy egyszerű anyag felhasználásra és a különböző szilikon vegyületek, és nagyon széles körben.Van egy egész iparág, az úgynevezett szilikát.Ez alapján a használata különböző anyagok, amelyek tartalmazzák ezt a félelmetes elemet.Mi a kapcsolat, és hogy készülnek?

1. kvarc vagy folyami homok - SiO2.Használt, hogy ilyen dekoratív és építőanyagok, mint a cement és üveg.Hol vannak ezek az anyagok jól ismert.Nem konstrukció nem teljes, ha nem ezek az alkatrészek, ami megerősíti, hogy fontos a szilícium vegyületek.
2. szilikát kerámia, amely magában foglalja anyagok, mint a cserép, porcelán, tégla és termékek alapul.Ezeket az alkatrészeket használják a gyógyászatban, a gyártás étkészlet, dekoráció, háztartási cikkek, építőipari és egyéb lakott területek az emberi tevékenység.
3. Szilikonok - szilikonok, szilícium-dioxid, szilikon olaj.